金屬基層處理

1、金屬基層的表面處理捷誠公司培訓捷誠公司培訓CONTENTS01、金屬基層處理方法目錄02、酸洗03、不銹鋼酸洗鈍化工藝04、磷化01、金屬基層處理方法1、金屬表面的手工除銹手工除銹是一種最簡便的方法，多數(shù)用在其他方法不便或不能采用的情況下使用。靠手工打磨、敲鏟、刷掃，以除去銹垢及塵土等雜物。常用的手工除銹的工具有：尖頭錘、彎頭刮刀、圓紋粗銼、刮鏟、鋼絲刷、鋼絲束等01、金屬基層處理方法手工除銹工程中也常用一些電動、機動、氣動和風動工具，如：電動除銹工具、針束除銹器、風動式敲鏟槍等。2、其他除銹方法如噴砂、酸洗、電化學除銹等02、酸洗1、原理氧化皮、鐵銹等鐵的氧化物(Fe3O4，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)e

2、O等)與酸溶液發(fā)生化學反應(yīng)，形成鹽類溶于酸溶液中而被除去。02、酸洗2.常用酸 酸洗用酸有硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸、鉻酸、氫氟酸和混合酸等。最常用的是硫酸和鹽酸。市面上出售的工業(yè)濃硫酸通常含H2SO475%97% (質(zhì)量分數(shù))，也可以選用褐色工業(yè)硫酸溶液，它含H2SO475%78%(質(zhì)量分數(shù))。市面上出售的工業(yè)濃鹽酸通常含HCl約32% (質(zhì)量分數(shù))02、酸洗3.酸洗工藝 主要有浸漬酸洗法、噴射酸洗法和酸膏除銹法。一般多用浸漬酸洗法，大批量生產(chǎn)中可采用噴射法。02、酸洗4.注意事項 鋼鐵零件一般在10%20%(體積)硫酸溶液中酸洗，溫度為40。當溶液中含鐵量超過80g/L，硫酸亞鐵超過215g/

3、L時，應(yīng)更換酸洗液。常溫下，用20%80%(體積)的鹽酸溶液對鋼鐵進行酸洗，不易發(fā)生過腐蝕和氫脆現(xiàn)象。由于酸對金屬的腐蝕作用很大，需要添加緩蝕劑。02、酸洗5. 鐵銹反應(yīng)機理如下（以鹽酸為例）：FeO+2HClFeCl2+H2OFe2O3+6HCl2FeCl3+3H2OFe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O02、酸洗與此同時，酸溶液還會與鋼鐵基體發(fā)生如下反應(yīng)：Fe+2HClFeCl2+2H2HH2生成的氫氣對難溶的水垢及氧化物起機械剝離脫落作用，有利于除垢。但原子氫滲入金屬基體也有腐蝕作用。02、酸洗6.不銹鋼快洗工藝現(xiàn)階段采用的酸洗工藝除去不銹鋼表面厚氧化皮，使用溫度高，酸洗

4、時間長，導致加工成本居高不下；而常溫除氧化皮工藝對除去薄氧化皮效果好，對厚氧化皮效果不理想，特別是焊接處黑渣基本上除不掉 。采用兩步酸洗綜合處理技術(shù)，常溫下能快速去除不銹鋼表面厚氧化皮，特別是對焊接處黑皮及夾雜物去除效果好，酸洗處理后表面潔凈光亮，不易失光褪色，不泛黃。02、酸洗（1）工藝流程 不銹鋼件上掛化學除油(常規(guī)堿性化學除油或表面活性劑除油) 熱水洗流水洗第一步酸洗流水洗第二步酸洗流水洗轉(zhuǎn)入下道工序(如：化學著色回收流水洗硬化處理流水洗封閉處理流水洗干燥成品)02、酸洗（1）第一步酸洗工藝第一步酸洗的主要目的是除去焊接處和焊縫的黑皮和夾雜物及部分氧化皮，經(jīng)優(yōu)化篩選，確定的工藝規(guī)范如下：

5、鹽酸 300 mL/L磷酸 60 mL/L雙氧水 120 mL/L穩(wěn)定劑 80 mL/L表面活性劑 2 mL/L 室溫t 12 min02、酸洗（2）.第二步酸洗工藝第一步酸洗處理后不能完全除盡氧化膜，表面附著一層灰色膜，光澤較差，必須經(jīng)過第二步酸洗，除去表面灰色膜，使其達到近似鏡面光亮，采用如下工藝規(guī)范：氫氟酸 300 mL/L硫酸 200 mL/L雙氧水 240 mL/L雙氧水穩(wěn)定劑 80 mL/L酸洗緩蝕劑 0.5 g/L表面活性劑 2 mL/L室溫t 23 min02、酸洗7.酸洗過程的主要作用 溶解作用 鋼材表面氧化鐵皮中各種鐵的氧化物與酸發(fā)生化學反應(yīng)，生成溶于水的鐵鹽而溶解于酸溶液

6、內(nèi)。若用鹽酸或硫酸進行酸洗時，生成可溶解于酸液的正鐵及亞鐵氯化物或硫酸鹽，從而把氧化鐵皮從帶鋼表面除去。這種作用，一般稱作溶解作用。02、酸洗機械剝離作用 鋼材表面氧化鐵皮中除鐵的各種氧化物之外，還夾雜著部分的金屬鐵，而且氧化鐵皮又具有多孔性，那么酸溶液就可以通過氧化鐵皮的孔隙和裂縫與氧化鐵皮中的鐵或基體鐵作用，并相應(yīng)產(chǎn)生大量的氫氣。由這部分氫氣產(chǎn)生的膨脹壓力，就可以把氧化鐵皮從鋼材表面上剝離下來。這種通過反應(yīng)中產(chǎn)生氫氣的膨脹壓力把氧化鐵皮剝離下來的作用，一般把它叫做機械剝離作用。02、酸洗還原作用金屬鐵與酸作用時，首先產(chǎn)生氫原子。一部分氫原子相互結(jié)合成為氫分子，促使氧化鐵皮的剝離。另一部分氫

7、原子靠其化學活潑性及很強的還原能力，將高價鐵的氧化物和高價鐵鹽還原成易溶于酸溶液的低價鐵氧化物及低價鐵鹽。02、酸洗（8）酸洗的應(yīng)用鋼材的酸洗處理廣泛地應(yīng)用于冷軋板材坯料即熱軋板材的表面氧化鐵皮的去除，如熱軋型鋼需進行磷化或鍍層等表面處理加工前去除氧化鐵皮；焊接管材在鍍鋅或進行其它熱浸鍍、電鍍加工前的表面預(yù)處理；退火處理后的鋼材如管材、型材、線材等冷拔加工前的表面處理；鋼鐵加工件進行電鍍、電刷鍍前的除銹處理以及不銹鋼和特殊鋼生產(chǎn)過程中的類似處理。02、酸洗（9）酸洗存在的問題大量消耗鋼鐵材料和酸可能降低鋼材的物理性能會帶來一系列的環(huán)境污染問題廢酸和鐵鹽的處理問題03、不銹鋼酸洗鈍化工藝1.酸洗

8、、鈍化前的預(yù)處理（1）對制造完工后的不銹鋼容器或零部件按圖樣和工藝文件的要求，對規(guī)定項目檢查合格后，才能進行酸洗、鈍化預(yù)處理。（2）將焊縫及其兩側(cè)焊渣、飛濺物清理干凈，容器的機加工件表面應(yīng)用汽油或清洗劑去除油漬等污物。（3）清除焊縫兩側(cè)異物時，應(yīng)用不銹鋼絲刷，不銹鋼鏟或砂輪清除，清除完畢用凈水（水中氯離子含量不超過25mg/L）沖刷干凈。03、不銹鋼酸洗鈍化工藝1.酸洗、鈍化前的預(yù)處理（4）當油污嚴重時則用3-5%的堿溶液將油污清除，并用凈水沖洗干凈。（5）對不銹鋼熱加工件的氧化皮可用機械噴砂的方法清除，砂必須是純硅或氧化鋁。（6）制定酸洗、鈍化的安全措施，確定必須的用具和勞動防護用品。03、

9、不銹鋼酸洗鈍化工藝2.酸洗、鈍化溶液及膏的配方（1）酸洗液配方：硝酸（比重1.42）20%，氫氟酸為5%，其余為水。以上為體積百分比。（2）酸洗膏配方：鹽酸（比重1.19）20毫升，水100毫升，硝酸（比重1.42）30毫升，膨潤土150克。（3）鈍化液配方：硝酸（比重1.42）5%，重鉻酸鉀4克，其余為水。以上休積百分比，鈍化溫度為室溫。（4）鈍化膏配方：硝酸（濃度67%）30毫升，重鉻酸鉀4克，加膨潤土（100-200目）攪拌至糊狀為止。03、不銹鋼酸洗鈍化工藝3.酸洗鈍化操作（1）只有進行過預(yù)處理的容器或零部件才能進行酸洗鈍化處理。（2）酸洗液酸洗主要用于較小型未經(jīng)加工的零部件整體處理，

10、可以用噴刷的方法。溶液溫度在21-60時，每隔10分鐘左右檢查一次，直至呈現(xiàn)出均勻的白色酸蝕的光潔度為止。（3）酸洗膏酸洗主要適用于大型容器或局部處理。在室溫下將酸洗膏外均勻干凈設(shè)備上（約2-3mm厚），停留一小時后用潔凈水或不銹鋼絲刷輕輕刷，直至呈現(xiàn)出均勻的白色酸蝕的光潔度為止。03、不銹鋼酸洗鈍化工藝（4）鈍化液主要適用于小型容器或部件整體處理，可以采用浸入或噴刷的方法，當溶液溫度在48-60時，每20分鐘檢查一次，當溶液在21-47時，每小時檢查一次，直至表面生成均勻的鈍化膜為止。（5）鈍化膏主要適用于大型容器或局部處理，在室溫下將鈍化膏均勻涂在酸洗過的容器表面（約2-3mm），1小時后

11、檢查，直至表面生成均勻的鈍化膜為止。03、不銹鋼酸洗鈍化工藝（6）酸洗鈍化容器或零部件必須用潔凈水將表面沖洗干凈，最后用酸性石蕊試紙測試沖洗面的任何處，使PH值在6.5-7.5之間，然后擦干或用壓縮空氣吹干。（7）容器和零部件經(jīng)酸洗鈍化后搬運吊裝及存放時禁止磕碰劃傷鈍化膜。03、不銹鋼酸洗鈍化工藝4.注意事項（1）配液時應(yīng)先將水按比例放入耐酸容器中，然后再按比例緩慢加酸，防止倒酸速度過快引起飛濺傷人。（2）酸洗鈍化處理，首次操作應(yīng)先在小部件局部面上或類似的材料上作試驗。（3）酸洗過程中，操作人員必須認真仔細，及時觀察，防止容器表面腐蝕過重。對碳鋼零部件應(yīng)采取有效措施，防止遭到腐蝕。03、不銹鋼

12、酸洗鈍化工藝（4）酸洗后不銹鋼表面不得有明顯的腐蝕痕跡，不得有顏色不均勻的斑紋，焊縫及熱加工表面不得有氧化色。（5）操作人員在操作時，必須穿好耐酸服，帶好手套，口罩與防護眼罩。在容器內(nèi)酸洗，必須帶上檢查合格的防毒面具，并在專人監(jiān)護下進行。（6）有防腐要求的奧氏體不銹鋼零部件按圖樣要求進行熱處理后，做酸洗鈍化處理。04、磷化磷化（phosphorization），是一種化學與電化學反應(yīng)形成磷酸鹽化學轉(zhuǎn)化膜的過程，所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。磷化是常用的前處理技術(shù)，原理上應(yīng)屬于化學轉(zhuǎn)換膜處理，主要應(yīng)用于鋼鐵表面磷化，有色金屬（如鋁、鋅）件也可應(yīng)用磷化。1、磷化原理（1）、磷化工件（鋼鐵或鋁、

13、鋅件）浸入磷化液（某些酸式磷酸鹽為主的溶液），在表面沉積形成一層不溶于水的結(jié)晶型磷酸鹽轉(zhuǎn)換膜的過程，稱之為磷化。1、磷化原理（2）、磷化原理鋼鐵件浸入磷化液（由Fe(H2PO4)2、Mn(H2PO4)2、 Zn(H2PO4)2 組成的酸性稀水溶液，PH值為1-3，溶液相對密度為1.05-1.10）中，磷化膜的生成反應(yīng)如下：吸熱3Zn(H2PO4)2 =Zn3(PO4)2+4H3PO4 吸熱3Mn(H2PO4)2 =Mn3(PO4)2+4H3PO41、磷化原理鋼鐵工件是鋼鐵合金，在磷酸作用下，F(xiàn)e和FeC3形成無數(shù)原電池，在陽極區(qū)，鐵開始熔解為Fe2+，同時放出電子。Fe+2H3PO4= Fe

14、(H2PO4)2+H2Fe =Fe2+ +2e-1、磷化原理在鋼鐵工件表面附近的溶液中Fe2+不斷增加，當Fe2+與HPO42-，PO43-濃度大于磷酸鹽的溶度積時，產(chǎn)生沉淀，在工件表面形成磷化膜：Fe(H2PO4)2= FeHPO4+ H3PO4Fe+ Fe(H2PO4)2 =2FeHPO4+ H23FeHPO4= Fe 3(PO4)2+ H3PO4Fe+ 2FeHPO4 =Fe 3(PO4)2+H2陰極區(qū)放出大量的氫：2H+ +2e- =H2O2 + 2H20 =4e- + 4OH-1、磷化原理總反應(yīng)式：吸熱3Zn(H2PO4)2= Zn3(PO4)2+4H3PO4Fe+3Zn(H2PO4

15、)2= Zn3(PO4)2+FeHPO4+ 3 H3PO4+ H2 放熱2、磷化分類（1）、按磷化處理溫度分類高溫型8098處理時間為10-20分鐘，形成磷化膜厚達10-30g/m2,溶液游離酸度與總酸度的比值為1：（7-8）優(yōu)點：膜抗蝕力強，結(jié)合力好。缺點：加溫時間長，溶液揮發(fā)量大，能耗大，磷化沉積多，游離酸度不穩(wěn)定，結(jié)晶粗細不均勻，已較少應(yīng)用。2、磷化分類中溫型50-75，處理時間5-15分鐘，磷化膜厚度為1-7 g/m2，溶液游離酸度與總酸度的比值為1：（10-15）優(yōu)點：游離酸度穩(wěn)定，易掌握，磷化時間短，生產(chǎn)效率高，耐蝕性與高溫磷化膜基本相同，應(yīng)用較多。2、磷化分類低溫型30-50 節(jié)

16、省能源，使用方便。常溫型10-40 常（低）溫磷化（除加氧化劑外，還加促進劑），時間10-40分鐘，溶液游離酸度與總酸度比值為1：（20-30），膜厚為0.2-7 g/m2。優(yōu)點：不需加熱，藥品消耗少，溶液穩(wěn)定。缺點：處理時間長，溶液配制較繁。2、磷化分類（2）、按磷化液成分分類鋅系磷化鋅鈣系磷化鐵系磷化錳系磷化復合磷化 磷化液由鋅、鐵、鈣、鎳、錳等元素組成。2、磷化分類（3）、按磷化處理方法分類化學磷化將工件浸入磷化液中，依靠化學反應(yīng)來實現(xiàn)磷化，應(yīng)用廣泛。電化學磷化在磷化液中，工件接正極，鋼鐵接負極進行磷化2、磷化分類（4）、按磷化膜質(zhì)量分類重量級（厚膜磷化） 膜重7.5 g/m2以上。次重

17、量級（中膜磷化）膜重4.6-7.5 g/m2。輕量級（薄膜磷化）膜重1.1-4.5 g/m2。次輕量級（特薄膜磷化）膜重0.2-1.0 g/m2。2、磷化分類（5）、按施工方法分類浸漬磷化適用于高、中、低溫磷化 特點：設(shè)備簡單，僅需加熱槽和相應(yīng)加熱設(shè)備，最好用不銹鋼或橡膠襯里的槽子，不銹鋼加熱管道應(yīng)放在槽兩側(cè)。噴淋磷化適用于中、低溫磷化工藝，可處理大面積工件，如汽車、冰箱、洗衣機殼體。特點：處理時間短，成膜反應(yīng)速度快，生產(chǎn)效率高，且這種方法獲得的磷化膜結(jié)晶致密、均勻、膜薄、耐蝕性好。刷涂磷化上述兩種方法無法實施時，采用本法，在常溫下操作，易涂刷，可除銹蝕，磷化后工件自然干燥，防銹性能好，但磷化

18、效果不如前兩種。3、磷化用途（1）、磷化作用1）涂裝前磷化的作用增強涂裝膜層（如涂料涂層）與工件間結(jié)合力。提高涂裝后工件表面涂層的耐蝕性。提高裝飾性。2）非涂裝磷化的作用提高工件的耐磨性。令工件在機加工過程中具有潤滑性。提高工件的耐蝕性。3、磷化用途（2）、磷化用途鋼鐵磷化主要用于耐蝕防護和油漆用底膜。1）耐蝕防護用磷化膜防護用磷化膜 用于鋼鐵件耐蝕防護處理。磷化膜類型可用鋅系、錳系。膜單位面積質(zhì)量為10-40 g/m2。磷化后涂防銹油、防銹脂、防銹蠟等。3、磷化用途油漆底層用磷化膜增加漆膜與鋼鐵工件附著力及防護性。磷化膜類型可用鋅系或鋅鈣系。磷化膜單位面積質(zhì)量為0.2-1.0 g/m2（用于

19、較大形變鋼鐵件油漆底層）；1-5 g/m2（用于一般鋼鐵件油漆底層）；5-10 g/m2（用于不發(fā)生形變鋼鐵件油漆底層）。3、磷化用途 2）冷加工潤滑用磷化膜鋼絲、焊接鋼管拉拔 單位面積上膜重1-10 g/m2；精密鋼管拉拔 單位面積上膜重4-10 g/m2；鋼鐵件冷擠壓成型 單位面積上膜重大于10g/m2。3、磷化用途 3）減摩用磷化膜磷化膜可起減摩作用。一般用錳系磷化，也可用鋅系磷化。對于有較小動配合間隙工件，磷化膜質(zhì)量為1-3 g/m2；對有較大動配合間隙工件（減速箱齒輪），磷化膜質(zhì)量為5-20 g/m2。（4）電絕緣用磷化膜一般用鋅系磷化。用于電機及變電器中的硅片磷化處理。4、磷化膜的

20、性質(zhì) （1）.磷化膜組成磷化膜為閃爍有光，均勻細致，灰色多孔且附著力強的結(jié)晶，結(jié)晶大部分為磷酸鋅，小部分為磷酸氫鐵。鋅鐵比例取決于溶液成分、磷化時間和溫度。4、磷化膜的性質(zhì) （2）、性質(zhì)耐蝕性在大氣、礦物油、植物油、苯、甲苯中均有很好的耐蝕性，但在堿、酸、水蒸氣中耐蝕性較差。在200-300時仍具有一定的耐蝕性，當溫度達到450時膜層的耐蝕性顯著下降。4、磷化膜的性質(zhì) （2）、性質(zhì)耐蝕性在大氣、礦物油、植物油、苯、甲苯中均有很好的耐蝕性，但在堿、酸、水蒸氣中耐蝕性較差。在200-300時仍具有一定的耐蝕性，當溫度達到450時膜層的耐蝕性顯著下降。特殊性質(zhì)如增加附著力，潤滑性，減摩耐磨作用。5、

21、磷化流程 除油除銹水洗磷化水洗磷化后處理6、影響因素 （1）、溫度溫度愈高，磷化層愈厚，結(jié)晶愈粗大。溫度愈低，磷化層愈薄，結(jié)晶愈細。但溫度不宜過高，否則Fe2+ 易被氧化成Fe3+，加大沉淀物量，溶液不穩(wěn)定。6、影響因素 （2）、游離酸度游離酸度指游離的磷酸。其作用是促使鐵的溶解，已形成較多的晶核，使膜結(jié)晶致密。游離酸度過高，則與鐵作用加快，會大量析出氫，令界面層磷酸鹽不易飽和，導致晶核形成困難，膜層結(jié)構(gòu)疏松，多孔，耐蝕性下降，令磷化時間延長。游離酸度過低，磷化膜變薄，甚至無膜。6、影響因素 （3）、總酸度總酸度指磷酸鹽、硝酸鹽和酸的總和?？偹岫纫话阋钥刂圃谝?guī)定范圍 上限為好，有利于加速磷化反

22、應(yīng)，使膜層晶粒細，磷化過程中，總酸度不斷下降，反映緩慢。總酸度過高，膜層變薄，可加水稀釋?？偹岫冗^低，膜層疏松粗糙。6、影響因素 （4）、PH值錳系磷化液一般控制在2-3之間，當PH3時，工件表面易生成粉末。當PH1.5時難以成膜。鐵系一般控制在3-5.5之間。6、影響因素 （5）、溶液中離子濃度溶液中Fe2+極易氧化成 Fe3+，導致不易成膜。但溶液中Fe2+濃度不能過高，否則，形成的膜晶粒粗大，膜表面有白色浮灰，耐蝕性及耐熱性下降。Zn2+的影響，當Zn2+濃度過高 ，磷化膜晶粒粗大，脆性增大，表面呈白色浮灰；當Zn2+濃度過低，膜層疏松變暗。7、磷化后處理 目的：增加磷化膜的抗蝕性、防銹

23、性。方法：噴塑、噴粉、噴漆、電泳、上防銹油等。8、磷化渣 （1）、磷化渣的影響磷化中生成的磷化渣，既浪費藥品又加大清渣工作量，處理不好還影響磷化質(zhì)量，視為不利。磷化中在生成磷化渣的同時還會揮發(fā)出磷酸，有助于維持磷化液的游離酸度，保持磷化液的平衡，視為有利。8、磷化渣（2）、磷化渣生成的控制降低磷化溫度。降低磷化液的游離酸度。提高磷化速度，縮短磷化時間。提高NO3- 與PO43-的比值。9、磷化膜檢驗（1）外觀檢驗 肉眼觀察磷化膜應(yīng)是均勻、連續(xù)、致密的晶體結(jié)構(gòu)。表面不應(yīng)有未磷化的殘余空白或銹漬。由于前處理的方法及效果的不同，允許出現(xiàn)色澤不一的磷化膜，但不允許出現(xiàn)褐色。9、磷化膜檢驗（2）耐蝕性檢查浸入法將磷化后的樣板浸入3的氯化鈉溶液中，經(jīng)兩小時后取出，表面無銹漬為合格。出現(xiàn)銹漬時間越長，說明磷化膜的耐蝕性越好。點滴法室溫下，將藍點試劑滴在磷化膜上，觀察其變色時間。磷化膜厚度不同，變色時間不同。厚膜5分鐘，中等膜2分鐘，薄膜1分鐘。10、酸度的測定（1）、游離酸度的測