磷化处理

磷化成膜机理

磷化主要有以下过程:  

(1)金属的溶解过程

即金属与磷化液中的游离酸发生反应:

M+H3PO4 = M(H2PO4)2+H2

↑

(2)促进剂的加速过程为:  

M(H2PO4)2+Fe+[O]

→

M3(PO4)2+FePO  

由于氧化剂的氧化作用,加速了不溶性盐的逐步沉积,使金属基体与槽液隔离,会限制甚至停止酸蚀的进行。

(3)磷酸及盐的水解

磷化液的基本成分是一种或多种重金属的酸式磷酸盐, 其分子式为Me(H2PO4)2,这些酸式磷酸盐溶于水,在一定浓度及pH值下发生水解,产生游离磷酸:

Me(H2PO4)2=MeHPO4+H3PO4

3MeHPO4=Me3(PO4)2+H3PO4  

H3PO4=H2PO4-+H+= HPO2-4 + 2H+ =PO3-4 + 3H+  

由于金属工件表面的H+浓度急剧下降,导致磷酸根各级离解平衡向右移动,最终成为磷酸根。

(4 ) 磷化膜的形成

当金属表面离解出的PO3-4与磷化槽液中的金属离子Zn2+、Mn2+、Fe2+达到饱和时,即结晶沉积在金属工件表面,晶粒持续增长,直到在金属工件表面生成连续不溶于水的牢固的磷化膜:

3M2 + + 2PO3 -4 + 4H2O = M3 ( PO4 ) 2·4H2O

↓

2 M2 + + Fe2 + + 2PO3 -4 + 4H2O= M2 Fe ( PO4 ) 2·4H2O  

金属工件溶解出的Fe2+一部分作为磷化膜的组成部分被消耗掉,而残留在磷化槽液中的Fe2+则氧化成Fe3+,生成FePO4沉淀,

即磷化沉渣的主要成分之一。上述磷化原理可解释锌系磷化、锌钙系磷化、锰系磷化的成膜过程,也可解释锌件磷化、铝件磷化的成膜过程,但锌件磷化膜只有磷酸锌一种组成,铝件磷化还需加入较多的氟化物,以便形成AlF3、AlF3 -6 。

磷化处理

磷化。按所用的磷酸盐分类有:

磷酸锌系、磷酸锌钙系、磷酸铁系、磷酸锌锰系、磷酸锰系。根据磷化的温度分类有:

高温(80 ℃以上)

磷化、中温(50～70 ℃)

磷化、低温磷化(40 ℃左右)

和常温磷化（10～30 ℃）。

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磷化前的预处理和常用磷化工艺

酸洗

磷酸酸洗的优点是不会产生腐蚀性残留物（盐酸、硫酸酸洗后或多或少会有少会有Cl-、SO42-残留），比较安全，但磷酸的缺点是成本较高，酸洗速度较慢，一般使用浓度10% ～40%，处理温度可常温到80℃。在酸洗工艺中，采用混合酸也是非常有效的方法，如盐酸-硫酸混合酸，磷酸-柠檬酸混合酸。