（辽东学院，118000）
摘要：磷化是高效提高金属表面耐腐蚀性的一个操作简单可靠、费用低廉的工艺。因此，被广泛应用于实际生产之中。现代磷化工艺的流程主要为：脱脂、水洗、除锈、水洗、表调、磷化、水洗、烘干。
关键词：金属；磷化；工艺
金属零件上的油脂不仅阻碍了磷化膜的形成，在磷化后进行涂装时也会影响到涂层的耐蚀性、结合力、干燥性能和装饰性能。脱脂便为了处理其钢材及其零件在储运过程中运用到的防锈油脂的保护，一般合金通过压力加工时就会用到拉延油，零件在切削加工时也要接触乳化液，热处理时可能接触到冷却油，零件上还经常会有操作者手上的油迹和汗迹，零件上的油脂也总是和灰尘等杂质掺和在一起的。
在水洗之后通常有两种除锈的方法，即机械法和化学法。钢铁热加工时受氧化而产生硬而脆的氧化皮，例如：热轧钢板、热处理零件、锻件、焊接件等。此外，钢铁在储运过程中，接触水或其它的腐蚀介质，也都极容易出现一层黄锈。而这氧化皮和黄锈在涂层下时会加快钢铁的腐蚀速度。可见，充分的除去钢铁表面的氧化皮和黄锈，对涂装物得到有效保护是十分重要的。
机械法包括手工打磨、机械打磨除锈、喷砂或喷丸除锈和滚光除锈。手工打磨是使用简单工具或打磨材料进行的对工作量不大的除锈作业方法，一般用刮刀除锈、用研磨膏除锈以及用钢丝刷除锈等；机械打磨除锈是利用打磨除锈的工具或材料，利用机械力驱动而除锈。例如用砂纸或金属丝刷等固定在轮盘上，再用轮盘靠近除锈面转动时使得除锈面被打磨；喷砂或喷丸除锈是利用高压空气，将沙子或金属粒向金属制品表面喷射以除锈或除氧化皮的方法；滚光除锈是将制品和磨料一同放在滚桶内旋转或转动,使物品与这些材料进行直接的接触、摩擦以除去表面的锈及氧化皮。
化学除锈一般是酸洗法，碱法也有使用。在酸洗中，一般会用到无机酸如HCl、H2SO4及H3PO4等，并常运用酸洗缓蚀剂以减少基体金属的溶解。特殊钢或非铁金属则常用混合酸或草酸、铬酸、柠檬酸等。一般情况下，钢铁大都使用H2SO4酸洗，浓度98%的浓硫酸经稀释后使用，所用浓度不同，其除锈能力也不尽相同，此外，温度的影响很大，一般在60-80℃时除锈能力最强、除锈时间最短。一般常用的工业硫酸浓度为98%，其比重约为1.84g/ml，浓硫酸有很强的氧化性，为无色油状液体、无气味、与水混合放出大量的热，硫酸还可以清洗那些无法用盐酸酸洗的不锈钢和铝合金零件。用浓硫酸酸洗因为连续使用而导致的铁离子浓度增加时，酸洗能力会下降，当金属表面有硫酸盐析出时，酸洗能力大减，称为酸液的老化。在10%的硫酸中，铁离子浓度不能超过80-120g/L。硫酸较其它的酸更容易引起渗氢现象。温度越高，基体金属吸氢速度也就越高。酸的浓度越高，渗氢倾向也会增加。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当酸中存在有As2O3或H2S时，铁上渗氢现象增强。有时加入硝酸、铬酸等氧化剂2-5%以防止这些物质产生不良的渗氢影响。同样地，HCl也是酸洗中常见的酸。常用浓度为5-15%。工业盐酸的浓度一般为约36-38%，为无色透明液体，密度约 1.18g/ml，暴露在空气中后冒烟，有刺激性酸味。因此使用时一般需要稀释一倍。在室温下作业，即使加热也不能超过40℃。温度高有多种不利：氯化氢气体挥发造成酸的损耗、有害人体、污染环境、在温度高时渗氢现象明显增强。虽然Fe2+在盐酸中有缓蚀作用，但当溶解铁量增至100-120g/L时，为保持酸洗能力，需追加酸量。盐酸不能用来清洗不锈钢和铝合金，因为其中的Cl+是能局部破坏钝化膜的活性离子，是造成小孔腐蚀的主要因素。盐酸除锈较硫酸快，渗氢影响也比较小,溶液中无残渣酸泥，作业比较方便。而H3PO4的价格较硫酸、盐酸高得多，故虽有许多优点，酸洗中并不常用。而且酸洗作用较慢，故不用于除氧化皮，而仅用于除薄锈。工业磷酸的浓度一般为85%，密度为1.69g/ml，无色粘稠状液体，使用时需稀释到5-20%，温度为40-80℃。采用无机酸除锈时，通常会产生氢的析出，进而会导致“氢脆”。为了防止此现象的发生,减少基体的腐蚀，应采用缓蚀剂。缓蚀剂是一种极性分子，它能在金属表面的活性区域以吸附的方式形成一层保护膜，阻止酸与铁继续反应而达到缓蚀的目的。目前大致所用的缓蚀剂为醛 -胺缩聚物类、硫脲及其衍生物和吡啶及其衍生物类。
接下来对表面调整作用进行分析。表调可以改善预处理中带人的杂质，尤其是形状复杂的零件所带入的物质。改善因脱脂槽带来的不良的工件状况，还可改善因酸洗使工件表面碳的析出给磷化带来的不良影响；表面调整可以使磷化膜的膜厚处于稳定状态；能减少磷化液里面的残渣量；减少磷化液的消耗量；减少促进剂的消耗量；降低磷化工艺温度；使磷化膜朝着有利的方向定向结晶。为此，可加入一些促进剂，如：硝酸盐、氯酸盐、亚硝酸盐等，另加入一些能形成晶核并能随同金属一起转入磷化液的物质，如锌磷化可加入草酸、多磷酸盐，磷化镀锌钢可加入不溶性磷酸锌，锰磷化可加入不溶性磷酸锰等。其中，以钛盐和锰盐效果最显著。这些物质可使经强碱、强酸处理过的金属表面活化形成大量的、分布均匀的晶核，并且还可以加速磷化速度、减少磷化沉渣。
磷化处理是将金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触，发生化学反应而在金属表面生成稳定的不溶性的无机化合物膜层的一种表面的化学处理方法，所形成的膜称为磷化膜。它的成膜机理为金属的溶解过程、促进剂的加速、水解反应与磷酸的三级离解、磷化膜的形成金属工件溶解出的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+，形成的磷化沉渣的主要成分是磷酸亚铁。因此，在经过脱脂、水洗、除锈、水洗、表调、磷化、水洗、烘干之后，金属表面耐腐蚀性将得到明显提高。
论文作者:李梓贤 吴凯 杨威
论文发表刊物:《知识-力量》2018年12月下
论文发表时间:2018/11/2
标签：酸洗论文; 除锈论文; 浓度论文; 金属论文; 零件论文; 盐酸论文; 促进剂论文; 《知识-力量》2018年12月下论文;