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磷化工艺是一种常用的表面处理技术,广泛应用于金属防锈、减摩润滑、漆前处理等领域。本文将详细介绍磷化工艺的原理、分类、应用场景、工艺流程和技术要求等方面的知识点。
1. 防锈磷化工艺
防锈磷化工艺是磷化工艺的早期应用之一,主要用于防锈保护。磷化膜可以形成一层保护膜,防止钢铁件腐蚀。防锈磷化工艺可以分为三大类:铁系磷化、锌系磷化和锰系磷化。
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。然而,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。
2. 耐磨减摩润滑磷化工艺
耐磨减摩润滑磷化工艺用于发动机活塞环、齿轮、制冷压缩机等零部件。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。
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
漆前磷化工艺是将磷化处理应用于漆前处理的一种方法,可以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。
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。
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。
酸洗后的工件在进行锌系、锌锰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。
4. 喷淋磷化工艺
喷淋磷化工艺是一种常用的磷化工艺,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,这种单室喷淋磷化工艺可以提高生产效率和产品质量。