磷化表面處理(課堂)課件

材料表面處理

技術

一、磷化處理二、電泳Generalizationofmaterialsurfacetreatmenttechnique2023/9/121.材料表面處理

技術一、磷化處理Generalization汽車涂裝工藝汽車涂裝工藝，一般可分為兩大部分：一是涂裝前金屬的表面處理，也叫前處理技術；二是涂裝的施工工藝。表面處理主要包括清除工件表面的油污、塵土、銹蝕、以及進行修補作業(yè)時舊涂料層的清除等，以改善工件的表面狀態(tài)。包括根據各種具體情況對工件表面進行機械加工和化學處理，如磷化、氧化和鈍化處理。

工程機械防銹涂裝工藝一般可分為涂裝前表面處理工藝和防銹底漆涂裝工藝。2023/9/122.汽車涂裝工藝汽車涂裝工藝，一般可分為兩大部分：一是涂裝前金汽車涂裝工藝涂裝前表面處理工藝表面處理是防銹涂裝的重要工序之一。工程機械防銹涂裝質量在很大程度上取決于表面處理的方式好壞。據英國帝國化學公司介紹,涂層壽命受3方面因素制約:表面處理,占60%;涂裝施工,占25%;涂料本身質量,占15%。工程機械行業(yè),不同零部件的表面處理方式。機械清理可有效去除工件上的鐵銹、焊渣、氧化皮,消除焊接應力,增加防銹涂膜與金屬基體的結合力,從而大大提高工程機械零部件的防銹質量。機械清理標準要求達到的Sa2.5級。表面粗糙度要達到防銹涂層厚度的1/3。噴、拋丸所用鋼丸要達到GB6484要求。薄板沖壓件的表面處理稱一般用化學表面處理。2023/9/123.汽車涂裝工藝涂裝前表面處理工藝2023/8/13.汽車涂裝工藝工藝流程為:預脫脂→脫脂→熱水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→中和→冷水洗→表面調整→磷化→冷水洗→熱水洗→純水洗→干燥脫脂和磷化是化學處理工藝中的關鍵工序,這兩道工序直接影響工件化學處理的質量和防銹涂層的質量。

2023/9/124.汽車涂裝工藝工藝流程為:預脫脂→脫脂→熱水洗→冷水洗→酸2、涂裝工藝汽車涂裝工藝根據汽車類型的不同而各有特點和側重點。

載重汽車的主要涂裝件是前部駕駛室，涂裝要求最高；其他部件如車廂、車架等涂裝要求比駕駛室低?？蛙嚨耐垦b與載貨汽車的涂裝有較大區(qū)別?？蛙囓嚿戆ù罅?、骨架、車廂內部、車身外表面，其中以車身外表面要求較高。車身外表面不但要求具有良好的保護性和裝飾性，而且噴涂面積大、平面多，有兩種以上的顏色，有時還有汽車色帶。因此，施工周期比載貨汽車長，施工要求比載貨汽車高，施工過程比載貨汽車復雜。2023/9/125.2、涂裝工藝汽車涂裝工藝根據汽車類型的不同而各有特點和側重2、涂裝工藝轎車和小型旅行車，不論在表面裝飾性或底層保護性都比大型客車和載貨汽車的要求高。它的表面涂層屬于一級裝飾精度，具有美麗的外觀，光亮如鏡或光滑的表面，無細微的雜質、擦傷、裂紋、起皺、起泡及肉眼可見的缺陷，并應有足夠的機械強度。底面涂層屬于優(yōu)良保護層，應有優(yōu)良的防銹性和防腐蝕性，很強的附著力；局部或全部刮涂附著力好、機械強度高的膩子，使用數年也不會出現銹蝕或脫落等現象。2023/9/126.2、涂裝工藝轎車和小型旅行車，不論在表面裝飾性或底層保護性都車身涂裝結構罩光涂層約40微米高固體分涂料粉末涂料；底色涂層約15微米高固體分涂料；中涂層約35微米高固體分涂料水性涂料粉末涂料；電泳底漆層約20微米電泳涂料磷化處理鋼板2023/9/127.車身涂裝結構2023/8/17.汽車涂裝-磷化處理磷化的目的為了使汽車涂層的耐久性、耐腐蝕性，采用磷化處理作為涂裝的前處理。磷化磨的功能是提高涂布在其上的涂膜（電泳涂膜）的附著力和耐蝕性。優(yōu)異的結合力磷化膜結晶微溶入金屬表面，結晶的附著力良好。磷化膜的表面凹凸，表面積增大，提高了涂膜的附著力。隨著涂膜附著力的提高，防止腐蝕生產物質的侵入，從而提高了其耐腐蝕性。未磷化處理過的短期內涂膜就起泡生銹。磷化膜附著力和化學穩(wěn)定性好，作為耐久性好的高級防銹涂裝的底材處理。2023/9/128.汽車涂裝-磷化處理磷化的目的2023/8/18.2023/9/129.2023/8/19.2023/9/1210.2023/8/110.磷化處理金屬的磷酸鹽處理簡稱磷化，把金屬放入含有磷酸鹽的溶液中進行化學處理，使金屬表面生成一層難溶于水的磷酸鹽保護膜的方法。磷化膜主要用作涂料的底層，金屬冷加工時潤滑劑的吸附層，經過封閉處理的磷化膜，可以作為金屬表面的保護層。一、磷化膜的形成機理用含有錳、鐵、鋅的磷酸二氫鹽作磷化劑，在金屬與溶液的界面，發(fā)生化學反應M(H2PO4)2

→MHPO4↓+H3PO4MHPO4

→M3(PO4)2↓+H3PO4可溶性的磷酸二氫鹽水解生成不溶性的磷酸氫鹽和磷酸鹽。3Fe+2H3PO4

＝Fe3(PO4)2+3H2↑反應生成的不溶于水磷酸鹽在金屬表面沉積成為磷酸鹽保護膜。

2023/9/1211.磷化處理金屬的磷酸鹽處理簡稱磷化，把金屬放入含有磷酸鹽的溶液磷化處理電化學機理：認為是一種微電池作用的結果陰極反應：2H-+2e=H2陽極反應：Fe-2e=Fe2+

Fe2++2H2PO4-=Fe(H2PO4)2Fe(H2PO4)2=FeHPO4+H3PO43FeHPO4=Fe3(PO4)2↓+H3PO4

陰極反應：2H-+2e=H2同樣，陽極反應生成物還有Mn3(PO4)2

﹑Zn3(PO4)2一起結晶，形成磷化膜。2023/9/1212.磷化處理電化學機理：認為是一種微電池作用的結果2023/8/磷化處理二、磷化膜的組成和結構磷化液種類大致有鋅型（以磷化鋅為主鹽）﹑錳型（以磷酸錳鐵鹽為主鹽）。在同一型中，配比又是多種多樣的，所得到的晶粒大小不同。大小有從幾個微米到上百微米。晶粒愈大，膜層愈厚。在磷化膜中應用最廣的有磷酸鐵膜﹑磷酸鋅膜﹑磷酸錳膜。磷酸鐵膜用堿金屬磷酸二氫鹽為主要成分的磷化液處理鋼材表面時得到的非晶質膜是磷酸鐵膜。外觀呈灰色﹑青色乃至黃色。磷化液中的添加物也可共沉積于膜中，并影響膜的顏色。2023/9/1213.磷化處理二、磷化膜的組成和結構2023/8/113.磷化處理磷化鋅膜采用以磷酸和磷酸二氫鋅為主要成分，并含有重金屬與氧化劑的磷化液處理鋼材時，形成的膜有兩種物質組成：磷酸鋅和磷酸鋅鐵。當溶液中含有較高二價鐵粒子時，就形成一種新相Fe5H2(PO4)4·4H2O。Zn3(PO4)2·4H2O是白色不透明的膠體，屬斜方晶系；磷酸鋅鐵是無色或淺藍色的晶體，屬單斜晶系。鋅系磷化膜呈淺灰色至深灰結晶狀。磷酸錳膜

用磷酸錳為主的磷化液處理鋼材時，得到的膜幾乎完全由磷酸錳和磷酸氫錳鐵組成。磷化膜中錳與鐵的比例，隨磷化液中鐵與錳的比例而變，但鐵的含量遠低于錳。

2023/9/1214.磷化處理磷化鋅膜采用以磷酸和磷酸二氫鋅為主要成分，并含磷化處理三、磷化工藝及方法磷化工藝主要有：高溫﹑中溫和常溫磷化，

2023/9/1215.磷化處理三、磷化工藝及方法2023/8/115.磷化處理生產中可根據鋼鐵對表面磷化膜的不同要求選用不同的工藝。高溫磷化優(yōu)點是膜層較厚，具有耐蝕性﹑耐熱性﹑結合力和硬度都比較好，磷化速度快；缺點是工作溫度高，耗能大，溶液蒸發(fā)量大，成分變化快，常需調整，且結晶粗細不均勻。中溫磷化的優(yōu)點是膜層的耐蝕性接近高溫磷化膜，溶液穩(wěn)定，磷化速度快，生產效率高；缺點是溶液較復雜，調整較麻煩。常溫磷化的優(yōu)點是節(jié)約能源，成本低，溶液穩(wěn)定；缺點是耐蝕性較差﹑結合力欠佳，處理時間較長，效率低。磷化方法：浸漬法（耐腐蝕性能較好）和噴淋法2023/9/1216.磷化處理生產中可根據鋼鐵對表面磷化膜的不同要求選用不同的工藝2023/9/1217.2023/8/117.2023/9/1218.2023/8/118.

磷化后處理

為了提高磷化膜的防護能力，磷化后應對磷化膜進行填充和封閉處理。填充處理的工藝是：重鉻酸鉀

30～50

g/L

碳酸鈉

2～4

g/L

溫度

90～98

℃

時間

5～10

min填充后，可以根據需要在錠子油、防銹油或潤滑油中進行封閉。如需涂漆，應在鈍化處理干燥后進行，工序間隔不超過24小時。2023/9/1219.

磷化后處理為了提高磷化膜的防護能力，磷化后應對磷化膜進行磷化處理四

影響磷化的因素1游離酸度

游離酸度是指溶液中磷酸二氫鹽水解后產生游離磷酸的濃度。游離酸度過高時，氫氣析出量大，晶核生成困難，膜的晶粒粗大，疏松多孔，耐蝕性差；反之，生成的磷化膜較薄，甚至得不到磷化膜。游離酸度高時，可加氧化鋅或氧化錳調整；當低時，可加磷酸二氫錳鐵鹽，磷酸二氫鋅或磷酸來調整。

2總酸度

總酸度來源于磷酸鹽，硝酸鹽和酸的總和?？偹岫雀邥r磷化反應快，獲得的膜層晶粒細致，但膜層較薄，耐蝕性降低；總酸度低時，磷化速度慢，膜層厚且粗糙?？偹岫雀邥r可加水稀釋，低時可加磷酸二氫錳鐵鹽，磷酸二氫鋅或硝酸鋅，硝酸錳來調整。

2023/9/1220.磷化處理四影響磷化的因素2023/8/120.磷化處理3金屬離子的影響

Mn2+的存在可以使磷化膜結晶均勻，顏色較深，提高膜的耐磨性，耐蝕性和吸附性。含量過高則膜的晶粒粗大，耐蝕性較差；含量低則使晶粒太細，有磷化不上的趨勢。二價鐵離子能增加磷化膜的厚度，提高力學強度和耐蝕性能。但二價鐵在高溫時很容易被氧化，并轉化為磷酸鐵沉淀，使游離酸度升高，造成磷化結晶幾乎不能進行；亞鐵離子的含量過高，還會使磷化膜結晶粗大，表面產生白色浮灰。鋅離子存在可以加快磷化速度，生成的磷化膜結晶致密，閃爍有光。當含量過高時磷化膜晶粒粗大，排列紊亂，磷化膜發(fā)脆；過低時膜層疏松發(fā)暗。

2023/9/1221.磷化處理3金屬離子的影響2023/8/121.磷化處理4P2O5的影響

它來自磷酸二氫鹽，它能提高磷化速度，使磷化膜致密，晶粒閃爍有光。他含量過高，膜的結合力下降，表面白色浮灰較多；含量較少時膜的致密性和耐蝕性均差，甚至不產生磷化膜。5NO-3

，NO-2和F-的影響

NO-3

和NO-2在溶液中作催化劑，可以加快磷化速度，使磷化膜致密均勻，NO-2還可以提高磷化膜的耐蝕性。NO-3含量過高會使磷化膜變薄，并易產生白色或黃色斑點。F-是一種活化劑，可以加快磷化膜晶核的生成速度，使結晶致密，耐蝕性高，尤其是在常溫磷化時，氟化物的作用非常突出。

2023/9/1222.磷化處理4P2O5的影響2023/8/122.磷化處理6雜質的影響

除磷酸、硝酸和硼酸以外的酸，如硫酸根、氯離子以及金屬離子砷、鋁、鉻、銅都被認為是有害雜質，其中硫酸根和氯離子的影響更為嚴重。硫酸根和氯離子會降低磷化速度，并使磷化膜層疏松多孔易生銹。金屬離子砷和鋁使膜層的耐蝕性下降，大量的銅離子會使磷化膜發(fā)紅，耐蝕性下降。7溫度的影響

溫度對磷化過程影響很大，提高溫度可以加快磷化速度，提高磷化膜的附著力、耐蝕性、耐熱性和硬度。但不能使溶液沸騰，否則膜變得多孔，表面粗糙，且容易將二價鐵離子氧化成三價而沉淀析出，使溶液不穩(wěn)定。

2023/9/1223.磷化處理6雜質的影響2023/8/123.磷化處理8基體金屬的影響

不同成分的金屬基體對磷化膜有明顯的不同影響。低碳鋼磷化容易，結晶致密，顏色較淺；中高碳鋼和低合金鋼磷化較容易，但結晶有變粗的傾向，磷化膜顏色深而厚；最不利于進行磷化的是含有較多鉻、鉬、鎢、礬、硅等合金元素的鋼。磷化膜隨鋼中碳化物含量和分布的不同而有較大的差異，因此對于不同剛才

應選用不同的磷化工藝，才能獲得較理想的效果。9預處理的影響

預處理對磷化膜外觀顏色和膜的質量有很大的影響。經噴