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金属表面转化膜—磷化
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金属表面转化膜—磷化

发布时间:2011.07.29 新闻来源:镇江博特金属表面处理有限公司 浏览次数:
金属表面在除油、除锈后,为了防止重新生锈,通常要进行化学处理,使金属表面生成一层保护膜,该膜通常只有几微米,主要起增强涂层和底材附着力的作用,较厚的膜层还能增强防锈性能。常用的表面化学转化方法有氧化、磷化、钝化三种。其中,磷化是化学处理的中心环节,是一种大幅度提高金属工件耐腐蚀能力的简单可靠、费用较低、操作简便的工艺方法,在工业上应用很广。
1、 与磷化工艺相关的标准
金属(主要指钢铁)经含有锌(Zn)、锰(Mn)、铬(Cr)、铁(Fe)等磷酸盐的溶液处理后,在基底金属表面形成一种不溶性磷酸盐膜,此种过程称为磷化。磷化使金属表面形成一层附着良好的保护膜,以磷酸锌为例,在氧化剂的存在下,所生成的磷化膜为Zn3(PO4)2·4H20和Zn2Fe(PO4)2·4H20的结晶体。该磷化膜闪烁有光、灰色多孔(空隙率为表面积的0.5%~1.5%),膜厚通常为0.1—50μm。
关于磷化工艺,我国和国际上都有相应的标准体系,可参照执行:
GB/T11376—1997 金属的磷酸盐转化膜
GB/T6807—2001 钢铁工件涂装前磷化处理技术条件
GB/T12612—1990 多功能钢铁表面处理液通用技术条件
ISO 9717—1990 (E)金属的磷酸盐转化膜——确定要求的方法
ISOl0546—1993 (E)化学转化膜——铝及铝合金上的漂洗和不漂洗铬酸盐转化膜
DIN 50942—1973 金属的磷化处理 方法原理、缩写符号和检验方法
ANSI/ASTM/AMS 2480C 涂漆基体磷化处理
2、磷化的作用
磷酸盐转化膜应用于铁、铝、锌、镉及其合金上,既可当作最终精饰层,也可作为其他覆盖层的中间层,其作用主要有以下方面。
2.1 提高耐蚀性
磷化膜虽然薄,但由于它是一层非金属的不导电隔离层,能使金属工件表面的优良导体转变为不良导体,抑制金属工件表面微电他的形成,进而有效阻止涂膜的腐蚀。表1列出了磷化膜对金属耐蚀性能的影响。
表1 不同膜层保护钢的试样经盐水浸泡的耐蚀性能
保 护 膜 在3%NaCl溶液中首先出现腐蚀的时间/h
无覆膜
磷化膜
镀镍
镀铬
磷化膜加石蜡
两层烤漆
磷化膜加一层烤漆
长效防腐涂料
磷化膜加长效防腐涂料 0.1
1
10~13
23~24
60
70
500h试验无腐蚀
1000h试验无腐蚀
>2000h试验无腐蚀
2.2提高基体与涂层间或其他有机精饰层间的附着力
磷化膜与金属工件是一个结合紧密的整体结构。其间没有明显界限。磷化膜具有的多孔性,使封闭剂、涂料等可以渗透到这些孔隙之中,与磷化膜紧密结合,从而使附着力提高。
2.3提供清洁表面
磷化膜只有在无油污和无锈层的金属工件表面才能生长,因此,经过磷化处理的金属工件,可以提供清洁、均匀、无油脂和无锈蚀的表面。
2.4改善材料的冷加工性能,如拉丝、拉管、挤压等。
2.5改进表面摩擦性能,以促进其滑动。
3、磷化的分类
磷化处理分类方法较多,工业上较为常用的有以下几种。
3.1按磷化膜种类分
可把磷化分为锌系、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系、非晶相铁系六大类。
各种磷化膜的特点见表2。
表-2 磷化膜分类及特征
磷化膜类别 磷化膜基本成分 铁基体单位面积膜层(g/m2) 结晶类型
锌系 Zn2Fe(PO4)·4H2OZn3(PO4)2·4H2O 1~40 定型晶结构,树枝状、针状、空隙较多
锌钙系 Zn2Ca(PO4)2·4H2OZn2Fe(PO4)2·4H2OZn3(PO4)2·4H2O 1~15 紧密颗粒状,有时有大的针状颗粒,空隙较少
锌锰系 Zn2Fe(PO4)2·4H2OZn3(PO4)2·4H2O(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O 1~40 颗粒-树枝-针状混合晶型,空隙较少
锰系 (Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2OMn3(PO4)2·3H2O酸式磷酸铁锰 1~40 密集颗粒状,空隙少
铁系 Fe5H2(PO4)4·4H2O 5~20 颗粒状,空隙较多
非晶相铁系 Fe3H2(PO4)2·8H2OFe2O3FePO4 2.5~1.5 膜薄,结构呈非晶相平面分布
3.2按磷化膜质量分类
实际应用中,一般根据单位面积膜层质量(g/m2)衡量,可分为重量级、次重量级、轻量级、次轻量级四种。其作用见表4。通常膜薄附着力好,而膜厚耐蚀性好,涂装前处理所需膜层为0.5~7.5g/m2,一般锌系磷化膜控制在1~4.5g/m2,铁系磷化膜控制在0.2~1g/m2,与阴极电泳或粉末涂料配套时磷化膜控制在1~3g/m2。
表-3 磷化膜质量与用途的关系
质量分类 膜质量/(g/m2)膜主要成分 用途
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