磷化的基本原理之四——磷化工艺
发布时间:2007-05-11
发布者: 孟武功 专家
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  1 防锈磷化工艺   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。   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。   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。   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。   防锈磷化一般工艺流程:   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   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。   2 耐磨减摩润滑磷化工艺   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。   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:   耐磨减摩磷化 减摩润滑磷化(冷加工)   除油除锈 除油除锈   水清洗 水清洗   锰系磷化 锌系磷化   水清洗 水清洗   干燥 皂化(硬脂酸钠)   涂润滑油脂 干燥   3 漆前磷化工艺   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。   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,所以酸洗时加入具有缓蚀、抑雾、催化和防锈功能的酸洗添加剂是必要的。酸洗后的工件在进行锌系、改性锌系磷化前一般要进行表面调整处理。   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2.0~4.5g/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。   3.1 单室喷淋磷化工艺   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:   脱脂--磷化“二合一”(轻铁系)--水清洗--(铬封闭)--出件。   脱脂--水清洗--磷化--水清洗--(铬封闭)--出件 脱脂--水清洗--表面调整--磷化--水清洗--(铬封闭)--出件   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。   3.2 多室“标准”工位磷化工艺:   ①预脱脂 50~70℃ 1~2min   ②脱脂 50~70℃ 2~4min   ③水清洗1~2道 常温 0.5~1.0min   ④表面调整 常温 0.5~1.0min   ⑤磷化 35~60℃ 2~6min   ⑥水清洗<2道 常温 0.5~1.0min   ⑦去离子水洗 常温 0.5~1.0min   ⑧后续工序   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。   磷化后最好用去离子水洗,有利于更大程度上提高整个涂层系统的耐腐蚀性能。磷化后的钝化处理,也可提高整个涂层系统的耐腐蚀性能。   3.3 混合件磷化处理工艺(锈蚀工件)   ①脱脂 40~70℃ 3~8min   ②水清洗 常温 0.5~1.0min   ③酸洗 40~70℃ 3~8min   ④水清洗 常温 0.5min   ⑤中和 常温 0.5~1.0min   ⑥表面调整 常温 0.5min   ⑦磷化 35~60℃ 3~10min   ⑧水清洗 常温 0.5~1.0min   ⑨脱离子水洗 常温 0.5~1.0min   ⑩后续工序   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。   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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本人有一套常温锌系铁系配方。及常温除油加热除油电解除油粉配方(钢铁通用,持久性好,优点油污沉淀槽低)。抑制剂(防锈)。脱塑脱漆剂(有机无机)。超声波除油粉。钝化剂。铝皮膜。铝脱脂。合金加热电解除油粉。除腊水。冷脱剂同。联系电话15009262324西安许生。
2008-12-07
评论者:网友
用于汽车发动机的高强度螺栓,请从成本和工艺上进行比较氧化(发兰)和磷化的优劣点。
2007-06-10
评论者:网友
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2007-06-10
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