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高溫磷化的工藝研究及其發(fā)展趨勢(shì)展望
作者： 湖南固特瑞 瀏覽量：5281 發(fā)布時(shí)間：2018-06-19
1 磷化的基本原理
由于磷化體系和磷化材料的多種復(fù)雜性所以磷化反應(yīng)有多重不同的復(fù)雜的反應(yīng)機(jī)理，通常認(rèn)為磷化成膜過程包括四個(gè)過程：金屬的溶解過程；氧化劑的加速過程；磷酸及鹽的水解；磷化膜的形成[1]。磷化過程主要包括化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)。
2 磷化處理
一般情況下，只有表面潔凈的金屬才能得到良好的磷化處理效果，所以在工件在磷化前需要進(jìn)行除氧化皮、除油脂、除銹蝕等前期處理，等等這些磷化前處理是獲得高質(zhì)量磷化膜的基礎(chǔ)[2]。
2.1 磷化處理
由于磷化成膜反應(yīng)完全取決于磷化液與金屬表面良好的接觸，若要得到良好的磷化膜除油和除銹是不可缺少的重要步驟。
2.1.1 除油脂
工件表面通常會(huì)存在一些油脂或油污，磷化前需要處理。化學(xué)法清洗有：溶劑清洗；低堿液清洗劑清洗；強(qiáng)堿液清洗；酸性清洗劑清洗。機(jī)械法清洗包括：擦刷；高溫灼燒。
2.1.2 酸洗
工業(yè)生產(chǎn)中用來(lái)除銹除氧化皮最常用的方法就是酸洗。常用的酸洗劑有鹽酸、磷酸、硫酸以及他們的混合酸，加入適量的緩蝕劑可以是清洗效果更佳。利用酸對(duì)氧化物溶解以及腐蝕產(chǎn)生氫氣的機(jī)械剝離作用達(dá)到較好的除氧化皮除銹的效果[3]。
2.1.3 表面調(diào)整（活化）
表面調(diào)整可以提高磷化速度還可以加速磷化形成晶粒細(xì)致結(jié)實(shí)的磷化膜，表面調(diào)整劑主要有兩種，一種是膠體鈦，另一種是酸性表調(diào)劑。兩者都有很廣泛的應(yīng)用，在實(shí)際中還要根據(jù)工藝和磷化膜的要求來(lái)選擇。
2.1.4磷化后處理
要進(jìn)一步提高膜的防腐蝕能力還需要進(jìn)一步封閉磷化膜的空隙，控制磷化劑殘?jiān)鼘?duì)膜進(jìn)行磷化后處理。磷化后處理又稱鈍化，六價(jià)的鉻化合物是最常用的鈍化劑，其能夠有效的提高膜的抗腐蝕性能。
2.2 磷化工藝流程
1）清除油污（先用熱水清洗，再用涼水清洗）；2）除銹（涼水清洗再用稀酸中和最后再用清水清洗干凈）；3）表面調(diào)整（調(diào)整后涼水清洗）；4）磷化（先熱水清洗再?zèng)鏊逑矗?）鈍化后烘干即可。
3 各種工藝因素對(duì)磷化質(zhì)量的影響
影響磷化因素主要有游離酸度、總酸度、酸比、主要成膜物質(zhì)組分與含量、磷化促進(jìn)劑、磷化溫度、磷化時(shí)間、金屬表面狀態(tài)、表面調(diào)整、磷化方式、磷化后水洗、磷化膜干燥、磷化膜鈍化等[4]。
4 磷化技術(shù)的應(yīng)用
磷化研究主要集中在涂漆打底領(lǐng)域，涂漆打底也是磷化應(yīng)用領(lǐng)域最大的一塊，漆前打底使用的磷化一般是薄型磷化，要求磷化膜重輕且膜密實(shí)
早年磷化技術(shù)最先開始用于防止生銹，目前仍在廣泛使用，防銹磷化通常為重型磷化，現(xiàn)在常用中溫錳系、新錳系，鋅系磷化。
在冷加工成型的過程中，金屬與金屬之間也會(huì)產(chǎn)生摩擦，如果加一層磷化膜做潤(rùn)滑劑，就可以使冷加工過程順利完成，這項(xiàng)技術(shù)自磷化研究早期開始使用至今。
一些承載運(yùn)動(dòng)比如軸承之間，齒輪之間在運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生相對(duì)摩擦，在其之間如果加一層磷化膜作為潤(rùn)滑劑的話，就能使工件的摩擦性能達(dá)到大大的改觀，因而這項(xiàng)技術(shù)一直在廣泛使用。
鋅及其合金的表面處理主要是磷化和鉻鈍，主要作用是涂裝打底，由于鋅金屬比較活躍，一般不適合使用強(qiáng)酸和強(qiáng)堿處理，以免造成過腐蝕，磷化技術(shù)中還要注意防止三價(jià)鋁離子進(jìn)入處理液，一旦該離子進(jìn)入就會(huì)造成完全不能形成磷化膜的嚴(yán)重后果。
5 磷化技術(shù)的最新進(jìn)展
磷化技術(shù)的最新進(jìn)展主要表現(xiàn)在鋼，鍍鋅鋼和鋁材復(fù)合金屬價(jià)的同時(shí)磷化，鍍鋅鋼板越來(lái)越多的作為車船飛機(jī)等的機(jī)身材料，鋁材是使用量也漸漸在增加。亞硝酸鹽有毒，而且在磷化過程中也會(huì)產(chǎn)生一系列有毒的氮的氧化物氣體造成空氣污染，因此無(wú)亞硝酸鹽磷化，正在逐步成為今后磷化的發(fā)展趨勢(shì)。由于含鎳磷化過程會(huì)排放較高濃度的含鎳廢水，因此無(wú)鎳磷化正在研究開發(fā)中。磷化技術(shù)的最新發(fā)展也表現(xiàn)在液態(tài)表調(diào)及新型脫脂劑，無(wú)鉻鈍化，磷化渣的綜合利用，磷化過程的自動(dòng)檢測(cè)等等各方面[5]。
6 磷化技術(shù)的展望
磷化技術(shù)領(lǐng)域的研究方向目前主要集中在環(huán)境保護(hù)，提高質(zhì)量和節(jié)約能源上。注重環(huán)境的保護(hù)減少環(huán)境污染的同時(shí)又能保證高質(zhì)量的磷化，這是當(dāng)前磷化技術(shù)集中要處理的急迫任務(wù)。因?yàn)榱谆^程中產(chǎn)生的污染只能通過隨后的治理來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此節(jié)約能源與提高質(zhì)量降低污染已成為磷化領(lǐng)域及技術(shù)研究的重大內(nèi)容。
7 結(jié)論
鑒于以上的綜合比較分析得出，目前乃至以后的高溫磷化領(lǐng)域應(yīng)圍繞以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究：
1）注重降低成膜物質(zhì)的濃度，有利于降低成本，降低能耗；
2）磷化促進(jìn)劑應(yīng)由單一促進(jìn)劑向多組分加速劑發(fā)展，同時(shí)還應(yīng)開發(fā)研究新型的穩(wěn)定廉價(jià)的能滿足大批量工業(yè)生產(chǎn)要求的促進(jìn)劑；
3）膜層質(zhì)量有待提高，向微晶薄膜發(fā)展，獲得耐磨性好均勻細(xì)致的磷化膜；
4）不斷完善磷化工藝，使之對(duì)操作人員更安全無(wú)毒害，適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的要求；
5）優(yōu)化磷化工藝，減少磷化沉渣的產(chǎn)生，并對(duì)已產(chǎn)生的磷化沉渣進(jìn)行有效地綜合利用。