磷化处理就是将金属浸在由磷酸、磷酸盐和其他成分组成的磷化液中，经过化学作用而在金属表面生成一种不溶性的磷酸盐层，俗称磷化膜。磷化膜主要由磷酸铁、锌、锰、钙等的盐组成，厚度一般在5～20μm，颜色一般由暗灰到黑灰色，它与基体结合牢固，具有良好的润滑肚、耐蚀性及较高的电绝缘性等。磷化膜主要用作涂料的底层、金属冷加工时的润滑层、金属表面保护层以及用作电机硅钢片的绝缘处理等。磷化处理所需设备简单，操作方便，成本低，生产效率高，被广泛地应用于汽车、船舶、航空航天、机械制造及家电等工业生产中。 随着科技的发展，机床行业在追求机床内在质量的同时，也开始追求机床的外在质量，机床的外观质量和防腐性能得到了普遍的重视。为了更大地提高机床的防锈涂装质量，磷化处理已被广泛地应用于机床制造的各个环节中。本文将从磷化处理的应用现状、磷化膜的质量影响因素、常见问题的改进措施以及发展的方向等4个方面对机床行业的磷化处理加以探讨。 一、机床行业磷化工艺的现状 磷化是大幅度提高金属表面涂层耐腐蚀性能的一个简单可靠、费用低廉、操作方便的工艺方法。近年来，此方法已被广泛应用于饥床制造巾的防锈、耐磨减摩、冷变形加工润滑和涂漆前打底等各个环节。 1．磷化工艺的分类及特点 机床表面磷化工艺按处理温度的高低分为高温、中温、低温和常温4类。高温磷化(90～98℃)速度快，膜耐蚀，结合力、硬度及耐热性均高，但膜层的挥发性大，成分变化快，结晶不均匀，易形成夹杂；中温磷化(50～70℃)膜均匀，磷化速度较快；低温磷化(25～35℃)无需加热，节省能源，成本低，溶液稳定，膜耐蚀性及耐热性好，但生产效率低；常温磷化(15～35℃)节约能源，一次性投资少，溶液稳定性好。由于常温、低温磷化工艺具有低能耗、低污染和速度快等优点，目前应用较为广泛。 2．磷化工艺的设计和确定 (1)除油除锈 除油除锈好坏直接影响磷化膜质量。除油要求脱脂剂应具有强脱脂能力和极低的泡沫性；脱脂要严格控制脱脂的温度(40～50℃)、浓度(3％～5％)和脱脂时间(工件表面被水湿润为止)；除锈以盐酸为宜，通常采用25％稀盐酸。低浓度盐酸挥发速度慢、酸雾少，对操作环境有利，而过高浓度盐酸会形成过腐蚀。为了防止酸洗后的工件泛黄，盐酸浓度也不宜过低，工件水洗后放置时问也不宜过长。另外，酸洗液中应加人适量的除锈加速剂和缓蚀剂，能提高除锈速度，并减缓酸对金属基体的侵蚀。 (2)优选磷化液磷化膜的质量优劣主要表现在晶体粗细和致密程度、表面有无沉淀物，以及膜厚等方面，它们的差异直接影响磷化膜的质量。近年来，磷化处理技术得到了迅猛的发展。目前普遍采用铁系、锌系、锰系及锌钙系磷酸盐溶液进行磷化，其中以锌钙系性能最为优异。 (3)控制工艺参数 关键要控制磷化温度(25～40qC)、时间(3～20min)、促进剂含量(3～5气点)、总酸度(20～40点)和游离酸度(0.8～3点)。温度太低则不能成膜或成膜速度慢，膜不完整，易泛黄；反之，膜粗大，耐蚀性低，同时槽液稳定性变差，沉渣增多。促进剂含量低，成膜慢，膜层泛黄；反之，沉渣明显增多，膜层带彩色。总酸度稍高，能加快磷化反应的进行，磷化膜薄而致密，但不宜过高，否则沉渣多，膜层挂灰。游离酸度低，有利于降低磷化温度和沉渣量；反之，沉渣增多，甚至不成膜。 3．掌握槽液的调整方法 一般机床企业都具备化验条件，测试手段较先进，严格槽液管理，做到磷化前检测槽液总酸度、游离酸度和促进剂气点等。也有的厂家凭经验管理槽液，效果也不错。此外，槽液要定期排渣和更新，如磷化槽每星期排渣一次，脱脂槽、表面调整槽每3～4个星期更新一次。 4．典型的磷化工艺 (1)脱脂(金属脱脂剂，60～65℃，3～4 min)→热水洗(80～90℃) →酸洗(HCl：H2O=1:1，除锈加速剂适量，5～6 min) →两道水洗→表面调整(表面调整剂5g／L，1min) →磷化(常温，冬天适当加温，6min) →两道水洗→烘干。 (2)脱脂(30～40℃，5～10min。) →水洗→酸洗(HCl：H2O=1：4，除锈加速剂适量，20～30min)水洗→表面调整→磷化(常温，20～30min) →水洗→烘干。 (3)脱脂(60～70℃，3rain)一热水洗(80～90℃) →表面凋整→磷化(30～40℃，l0～20mir-)→水洗→烘干(脱脂前手工除去局部浮锈，浸渍脱脂后手工擦洗补充除油)。 (4)脱脂表面调整“二合一”(40～50℃，5～10min) →水洗→酸洗(HCl：H2O=1：1，10min) →水洗→磷化(30～40℃，20～30min) →水洗→烘干。 第一种：工艺适宜油、锈较重的工件，工艺设计最佳，能获得优质磷化膜。其优点：①负载容量大，生产效率高。②脱脂后热水洗，工件表面清洁。③酸洗后两道水洗能洗净工件表面的残酸及吸附的缓蚀剂，避免抑制磷化反应，造成磷化不均匀。④磷化后两道水洗，能洗掉磷化膜上的残留可溶性盐，避免引起涂层的早期起泡和脱落。 第二种：工艺适宜油锈中等的工件，工艺控制得当，也能获得较好的磷化膜。第三种工艺适宜有油无锈的工件，线上不设酸洗，很适合气焊接件磷化。第四种工艺适宜油轻锈重的工件，但采用了脱脂表面调整“二合一”工艺，使磷化质量受到影响，膜层粗糙、泛黄、挂灰。 二、机床零件磷化常见的问题及改进措施 1．机床零件磷化常见缺陷及防止方法 (1)磷化膜结晶粗糙多孔产生原因：磷化槽液中游离酸度过高，磷化液中氧化剂量不足，槽液中亚铁离子含量过高，零件表面有残酸，发生过腐蚀。防止方法：降低槽液中游离酸的含量，增加氧化剂比例，加双氧水进行调整，加强中和及水洗，控制酸洗浓度和时间。 (2)表面粘附白色粉状沉淀产生原因：槽液中游离酸度低，游离磷酸量少，含铁离子少，零件表面氧化物未除净，溶液中氧化剂过量，总酸度过高，槽内沉淀物过多。防止方法：补充磷酸二氢锌，在特殊情况下可加磷酸调整游离酸度，磷化溶液中应留一定量的沉淀物，使新配槽液与老槽液混合使用；加强酸洗，充分进行水洗；停加氧化剂，调整酸的比值；清除过多的沉淀物。 (3)磷化膜不均匀、发花或有斑点产生原因：除油不干净，槽液温度过低，表面钝化，游离酸度和总酸度的比例失调。防止方法：加强除油清洗，适当提高槽液温度，加强酸洗，将酸比调整到工艺规定范围。 (4)磷化膜的耐腐蚀性差和生锈产生原因：磷化膜晶粒过粗或过细，游离酸含量过高，表面过腐蚀，溶液中磷酸盐含量不足，表面有残酸。防止方法：调整游离酸度与总酸度的比例；降低游离酸含量，可加氧化锌或氢氧化锌；控制酸洗过程；补充磷酸二氢盐；加强中和与水洗过程。 |