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1 防锈磷化工艺: f% y$ D- \% ^2 R: z, t+ k
磷化工艺的早期应用是防锈，钢铁件经磷化处理形成一层磷化膜，起到防锈作用。经过磷化防锈处理的工件防锈期可达几个月甚至几年（对涂油工件而言），广泛用于工序间、运输、包装贮存及使用过程中的防锈，防锈磷化主要有铁系磷化、锌系磷化、锰系磷化三大品种。! Q0 ]; b) i: d- R% ^, U1 `
铁系磷化的主体槽液成分是磷酸亚铁溶液，不含氧化类促进剂，并且有高游离酸度。这种铁系磷化处理温度高于95℃，处理时间长达30min以上，磷化膜重大于10g/m2,并且有除锈和磷化双重功能。这种高温铁系磷化由于磷化速度太慢，现在应用很少。$ S' R5 z/ B# S# N
锰系磷化用作防锈磷化具有最佳性能，磷化膜微观结构呈颗粒密堆集状，是应用最为广泛的防锈磷化。加与不加促进剂均可，如果加入硝酸盐或硝基胍促进剂可加快磷化成膜速度。通常处理温度80～100℃，处理时间10～20min，膜重在7.5克/m2以上。
" M, N5 r6 |, `# m锌系磷化也是广泛应用的一种防锈磷化，通常采用硝酸盐作为促进剂，处理温度80～90℃，处理时间10～15min，磷化膜重大于7.5g/m2,磷化膜微观结构一般是针片紧密堆集型。- }, `* j. H. y: P! K2 w* u
防锈磷化一般工艺流程：
8 O8 E, q0 T7 Y; V0 i) a除油除锈——水清洗——表面调整活化——磷化——水清洗——铬酸盐处理——烘干——涂油脂或染色处理
/ |6 C$ b+ T/ j+ C) c2 x. M通过强碱强酸处理过的工件会导致磷化膜粗化现象，采用表面调整活化可细化晶粒。锌系磷化可采用草酸、胶体钛表调。锰系磷化可采用不溶性磷酸锰悬浮液活化。铁系磷化一般不需要调整活化处理。磷化后的工件经铬酸盐封闭可大幅度提高防锈性，如再经过涂油或染色处理可将防锈性提高几位甚至几十倍，见表1。
( L; d3 w- Q! R' v3 c, u( R( H表1 磷化膜与涂油复合对耐蚀性的影响
3 G& n. h6 `: `% X0 G材料 出现锈蚀时间（h）（盐雾ASTM B117-64）
" s+ K6 e6 P0 k% U6 B裸钢 0.5
1 r$ w4 ?2 o* X钢+涂油 15.04 Z# K2 j0 ^! g# N9 N0 U) k
钢+16g/m2锌磷化 4.0/ @& l7 L' F: _5 Z
钢+锌磷化+涂油 550.05 R: e4 x: p n. E6 I
摘自 Freeman D B.Phosphating and Metal Pretreatment Woodhead-Faukner,1986.
4 ]1 {0 |% H) C% s' Q2 耐磨减摩润滑磷化工艺
- [0 w" |8 g% }对于发动机活塞环、齿轮、制冷压缩机一类工件，它不仅承受一次载荷，而且还有运动摩擦，要求工件能减摩、耐摩。锰系磷化膜具有较高的硬度和热稳定性，能耐磨损，磷化膜具有较好的减摩润滑作用。因此，广泛应用于活塞环，轴承支座，压缩机等零部件。这类耐磨减摩磷化处理温度70～100℃，处理时间10～20min，磷化膜重大于7.5g/m2。
# q5 h$ X: S$ e/ h! R/ [在冷加工行业如：接管、拉丝、挤压、深拉延等工序，要求磷化膜提供减摩润滑性能，一般采用锌系磷化，一是锌系磷化膜皂化后形成润滑性很好的硬脂酸锌层，二是锌系磷化操作温度比较低，可在40、60或90℃条件下进行磷化处理，磷化时间4～10min，有时甚至几十秒钟即可，磷化膜重量要求≥3g/m2便可。工艺流程是：
. \- S9 O( j+ m7 D( a2 v! }. |耐磨减摩磷化 减摩润滑磷化（冷加工）6 z6 W! Z q: Z5 P3 k7 D# `
除油除锈 除油除锈
# h4 E! }. |' A水清洗 水清洗
, N4 B& v. c9 \' X0 n锰系磷化 锌系磷化! `- l, n/ g% b; p3 q$ }8 R
水清洗 水清洗
% H" Z$ c9 W" S" c5 Z6 d$ ^干燥 皂化（硬脂酸钠）5 x @; m. L8 _& `5 e
涂润滑油脂 干燥
5 {/ B2 q5 N8 b( i `: ~3 漆前磷化工艺. Q/ M N2 i. X8 m$ C7 `/ M
涂装底漆前的磷化处理，将提高漆膜与基体金属的附着力，提高整个涂层系统的耐腐蚀能力；提供工序间保护以免形成二次生锈。因此漆前磷化的首要问题是磷化膜必须与底漆有优良的配套性，而磷化膜本身的防锈性是次要的，磷化膜细致密实、膜薄。当磷化膜粗厚时，会对漆膜的综合性能产生负效应。磷化体系与工艺的选定主要由：工件材质、油锈程度、几何形状；磷化与涂漆的时间间隔；底漆品种和施工方式以及相关场地设备条件决定。# x1 [( f0 n C2 U0 J5 C) ~
一般来说，低碳钢较高碳钢容易进行磷化处理，磷化成膜性能好些。对于有锈（氧化皮）工件必须经过酸洗工序，而酸洗后的工件将给磷化带来很多麻烦，如工序间生锈泛黄，残留酸液的清除，磷化膜出现粗化等。酸洗后的工件在进行锌系、锌锰系磷化前一般要进行表面调整处理。
' p. Q6 Y- ~& C! T% r在间歇式的生产场合，由于受条件限制，磷化工件必须存放一段时间后才能涂漆，因此要求磷化膜本身具有较好的防锈性。如果存放期在10天以上，一般应采用中温磷化，如中温锌系、中温锌锰系、中温锌钙系等，磷化膜的厚度最好应在2.0
$ e; M; y- X" {+ c6 N+ \～4.5g/m2之间。磷化后的工件应立即烘干，不宜自然凉干，以免在夹缝、焊接处形成锈蚀。如果存放期只有3～5天，可用低温锌系、轻铁系磷化，烘干效果会好于自然凉干。
0 `% I5 m9 ~! N* t( N$ j3.1 单室喷淋磷化工艺
" D' R# O3 K$ y4 ^整个前处理工艺只有一个喷室，在喷室的下面有多个贮液槽体，不同的处理液喷淋工件后流回各自的槽体中。例如首先喷淋脱脂液，待脱脂液流回脱脂槽后，关闭阀门；然后喷淋水洗，水洗完成后关闭水洗阀门；下一步再喷淋磷化液，这种单室处理方法可实行如下几种工艺流程：
' {2 h0 E8 ^' h0 N' j: |$ T脱脂——磷化“二合一”（轻铁系）——水清洗——（铬封闭）——出件。
' E6 A; `( S* x脱脂——水清洗——磷化——水清洗——（铬封闭）——出件' Q* L0 M+ Z- @6 q7 m U6 B2 v
脱脂——水清洗——表面调整——磷化——水清洗——（铬封闭）——出件
) u3 H/ y! s1 _7 t% {) e/ L8 j这种磷化工艺一般不提倡安排酸洗工序，以免造成设备腐蚀或产生工序间锈蚀。单室工艺设备少占用场地小，简便易行，但浪费较大，仅适合于批量少的间歇式生产场合。与此相似的另一种方法，采用外围小容量罐体盛处理液，通过泵与管道抽液后与热水混合后喷淋在工件上达到脱脂、磷化效果，喷淋后药液不回收，这种方法更简单，但浪费更大。
* T5 F/ }% o5 _8 n, C3.2多室“标准”工位磷化工艺：0 y% J @. Z: O, S( W2 P
①预脱脂 50～70℃ 1～2min
, s4 H7 @( T5 K②脱脂 50～70℃ 2～4min S$ t9 b* E: s B" o
③水清洗1～2道 常温 0.5～1.0min
1 J4 g h$ [" w7 o# u8 ?. w5 ~9 E! X④表面调整 常温 0.5～1.0min, V: x- w3 v; |( E p( t; W2 v v
⑤磷化 35～60℃ 2～6min- E! X! E q6 H& a" a
⑥水清洗<2道 常温 0.5～1.0min
# Y- P$ ^* {. Y8 G2 t: O⑦去离子水洗 常温 0.5～1.0min & V1 C$ J4 e& Z: y4 t. V
⑧铬酸盐处理 40～70℃ 0.5～1.0min( x1 Z* z* B' T% \3 H7 B0 J
⑨烘干 低于180℃
+ @; L9 X6 c0 j处理方式可采用全喷淋、全浸泡、喷淋-浸泡结合三种方式。对家用电器行业一般采用全喷淋方式，它效率高，整个前处理只需要十几分钟即可完成，节省场地设备。汽车行业流行采用喷淋-浸泡相结合的方式。
' G3 S7 B( q# i" h/ t# C表面调整工序并非必须，表调剂加到脱脂槽内也可达到相同效果。磷化后的去离子水洗必不可少。磷化后的铬酸盐处理，可提高整个涂层系统的耐腐蚀性能（见表2），但由于铬的环境污染问题，因此应慎使用。* C6 J+ }: F6 d6 t" ^+ `
表2 铬酸盐处理对漆膜耐蚀性能影响& f3 j2 {$ W5 ~2 ]
划痕3mm扩散时间（h）
+ i' Z. u; o8 \# i, H# B, L（盐雾ASTMB117-64）% n% P" M( F7 A$ c
去离子水洗 铬酸盐处理. S7 k- v1 f) j# O* ^6 }
轻铁系 0.5 48 965 @$ h' f8 l+ U0 z& `: Z w1 H/ [
锌系 2.0 144 240
3 G5 j( r6 N. X; \锌钙系 1.2 216 288
( U. ]4 ?4 ?6 @% Q" \锌系 2.0 192 312) n( h" F: h3 m$ f: E! j7 Z
锌钙系 2.5 264 360$ G; N q4 m8 w' t" Y z Y+ F0 y
* 数据来源与表1相同
( Q6 Z K' t0 m; f' C9 Y# J3.3 混合件磷化处理工艺（锈蚀工件）
1 O( D2 _6 R( }①脱脂 40～70℃ 3～8min& h: |1 n8 J/ ^3 Q# ^/ O0 P9 K+ b
②水清洗 常温 0.5～1.0min
, G1 T2 C. x% L; g: Y7 M③酸洗 40～70℃ 3～8min
. U1 x9 `! g1 Z. T; ^0 f* U④水清洗 常温 0.5min
7 U _; {: r( D: I- J⑤中和 常温 0.5～1.0min& R1 M* k7 i7 \4 j
⑥表面调整 常温 0.5min$ g1 v) g8 E8 G8 o- Z
⑦磷化 35～60℃ 3～10min+ U% W; h' |* Y4 O3 x& Y
⑧水清洗 常温 0.5～1.0min
5 @ g# Y& n. j) V( P5 h⑨脱离子水洗 常温 0.5～1.0min. |9 R x* V. e8 A7 [, @) S
⑩铬酸盐水洗 40～70℃ 0.5～1.0min
, t: u- ~- k* m. D& c⑾烘干 <180℃
1 L/ H% q. C7 o除非有足够的理由，酸洗工序一般不采用喷淋处理方式，喷淋会带来设备腐蚀以及工件工序间生锈等一系列问题。其他各工序均可采用全喷淋或喷-浸相结合的施工方式。
7 }5 x Y# E) y1 Z$ ~对于混合件（无锈工件、有锈、氧化皮工件同时混合处理），采用脱脂除锈“二合一”代替分步脱脂除锈的方法已经应用有几十年的历史，同样可获满意效果。对于酸洗和脱脂除锈“二合一”一般采用非挥发性的无机酸较适宜。 |
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发表于 2006-7-1 20:28:47