磷化液

基本原理

原则上说，当金属工件一旦浸入加热的稀磷酸溶液中，就会生成一层膜。但由于这种膜的保护性差，所以通常的磷化在含有Zn、Mn等酸性溶液中进行。铁系磷化液

磷化液中存在的动力学平衡

磷化液的基本平衡方程式

3M(HPO2=M(PO)2+4HPO

此方程的平衡常数

K=[M(PO)2][ HPO]^4/[M(HPO)2]^3

M代表Zn、Mn等

由上述方程式可以看出，常数K值越大，磷酸盐沉积的比率越大。而K值随一代和三代金属盐的金属的性质，溶液的温度，pH值及总浓度有关。所以影响磷化液性能的至少有PH值、游离酸度、总酸度、磷化温度、磷化时间、促进剂、除锈、除油、表调效果和金属性质等。

磷化作用

（1）涂装前磷化的作用

①增强涂装膜层（如涂料涂层）与工件间结合力。

②提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性。

③提高装饰性。

（2）非涂装磷化的作用

①提高工件的耐磨性。

②令工件在机加工过程中具有润滑性。

③提高工件的耐蚀性。

磷化用途

钢铁磷化主要用于耐蚀防护和油漆用底膜。

防护用磷化膜

①防护用磷化膜 用于钢铁件耐蚀防护处理。磷化膜类型可用锌系、锰系。膜单位面积质量为10-40 g/m。磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等。

②油漆底层用磷化膜

增加漆膜与钢铁工件附着力及防护性。磷化膜类型可用锌系或锌钙系。磷化膜单位面积质量为0.2-1.0 g/m（用于较大形变钢铁件油漆底层）；1-5 g/m（用于一般钢铁件油漆底层）；5-10 g/m（用于不发生形变钢铁件油漆底层）。

润滑用磷化膜

钢丝、焊接钢管拉拔 单位面积上膜重1-10 g/m；精密钢管拉拔 单位面积上膜重4-10 g/m；钢铁件冷挤压成型 单位面积上膜重大于10 g/m。

减摩用磷化膜

磷化膜可起减摩作用。一般用锰系磷化，也可用锌系磷化。对于有较小动配合间隙工件，磷化膜质量为1-3 g/m；对有较大动配合间隙工件（减速箱齿轮），磷化膜质量为5-20 g/m。

电绝缘用磷化膜

一般用锌系磷化。用于电机及变电器中的硅片磷化处理。

常见问题：

如：磷化液渣多、容易发黄、还会返锈、磷化液消耗快、不环保、暗沉

分类

按磷化膜体系分类

按磷化成膜体系主要分为：锌系（间接法氧化锌及磷酸）、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系、非晶相铁系六大类。

锌系磷化槽液主体成分是：Zn、HPO、NO、HPO、促进剂等。形成的磷化膜主体组成（钢铁件）：Zn(po)2·4HO 、ZnFe(PO)2·4HO。磷化晶粒呈树枝状、针状、孔隙较多。广泛应用于涂漆前打底、防腐蚀和冷加工减摩润滑。

锌钙系磷化槽液主体成分是：Zn、Ca、NO、HPO、HPO以及其它添加物等。形成磷化膜的主体组成（钢铁件）：ZnCa(PO)2·4HO、ZnFe(PO)2·4HO、Zn(PO)2·4HO。磷化晶粒呈紧密颗粒状（有时有大的针状晶粒），孔隙较少。应用于涂装前打底及防腐蚀。

锌锰系磷化槽液主体组成：Zn、Mn、NO、HPO、HPO以及其它一些添加物。磷化膜主体组成：ZnFe(PO)2·4HO、Zn(PO)2·4HO、(Mn,Fe)H(PO)4·4HO，磷化晶粒呈颗粒-针状-树枝状混合晶型，孔隙较少。广泛用于漆前打底、防腐蚀及冷加工减摩润滑。

锰系磷化槽液主体组成：Mn、NO、HPO、HPO以及其它一些添加物。在钢铁件上形成磷化膜主体组成：(Mn,Fe)5H(PO)4·4HO。磷化膜厚度大、孔隙少，磷化晶粒呈密集颗状。广泛应用于防腐蚀及冷加工减摩润滑。

铁系磷化槽液主体组成：Fe、HPO、HPO以及其它一些添加物。磷化膜主体组成（钢铁工件）：FeH(PO)4·4HO,磷化膜厚度大，磷化温度高，处理时间长，膜孔隙较多，磷化晶粒呈颗粒状。应用于防腐蚀以及冷加工减摩润滑。

非晶相铁系磷化槽液主体成分：Na(NH)、HPO、HPO、MoO(ClO、NO)以及其它一些添加物。磷化膜主体组成（钢铁件）：Fe(PO)2·8HO, FeO,磷化膜薄，微观膜结构呈非晶相的平面分布状，仅应用于涂漆前打底。

磷酸盐膜在金属的冷变形加工（如拉关、拉丝、挤压成型等）过程中能较好地改善摩擦表面的润滑性能，延长工具和膜具的寿命。磷酸盐膜又是油漆和涂料的优良底层，无论是普通油漆还是电泳涂漆，磷酸盐膜在提高涂层与基体的结合力和耐蚀性方面起着重要的作用。在汽车、船舶、机械制造以及航空航天工业中，磷化的应用越来越广泛。

磷化液配方老化24 h或加热到50°C之后，便再检测不出可溶解的六价铬，覆膜变成生水性的，并且不溶于硝酸。由此假定，这种膜主要由水合铬氧化物组成。初期使用的促进剂是铁氰化钾。事实上，这种材料除了能加速覆膜生成外，还能改善覆膜的结构，产生深黄色的膜。这种材料多半以铁氰化铬(CrFe(CN)。)，或以铬氰化铁(FeC r(CN)。)的形式进入覆膜。

按磷化膜的厚度分类

按磷化膜厚度（磷化膜重）分，可分为次轻量级、轻量级、次重量级、重量级四种。

次轻量级膜重仅0.1～1.0g/m,一般是非晶相铁系磷化膜，仅用于漆前打底，特别是变形大工件的涂漆前打底效果很好。

轻量级膜重1.1～4.5 g/m,广泛应用于漆前打底，在防腐蚀和冷加工行业应用较少。

次重量级磷化膜厚4.6～7.5 g/m,由于膜重较大，膜较厚（一般>3μm），较少作为漆前打底（仅作为基本不变形的钢铁件漆前打底），可用于防腐蚀及冷加工减摩滑润。

重量级膜重大于7.5 g/m,不作为漆前打底用，广泛用于防腐蚀及冷加工。

按磷化处理温度划分

按处理温度可分为常温、低温、中温、高温四类。

常温磷化就是不加温磷化。

低温磷化一般处理温度30～45℃。

中温磷化一般60～70℃。

高温磷化一般大于80℃。

温度划分法本身并不严格，有时还有亚中温、亚高温之法，随各人的意愿而定，但一般还是遵循上述划分法。

按促进剂类型分类

由于磷化促进剂主要只有那么几种，按促进剂的类型分有利于槽液的了解。根据促进剂类型大体可决定磷化处理温度，如NO3－促进剂主要就是中温磷化。

促进剂主要分为：硝酸盐型、亚硝酸盐型、氯 酸盐型、有机氮化物型、钼酸盐型等主要类型。每一个促进剂类型又可与其它促进剂配套使用，有不少的分支系列。

硝酸盐型包括：NO3－型，NO3－/NO2－（自生型）。

氯酸盐型包括：ClO3－，ClO3－/ NO3－，ClO3－/ NO2－。

亚硝酸盐包括：硝基胍R- NO2－/ ClO3－。

钼酸盐型包括：MoO4－, MoO4－/ ClO3－, MoO4－/ NO3－。

按磷化用途分类

按磷化用途可分为：防锈磷化液、耐磨减摩润滑磷化液、装饰性磷化液、漆前磷化液、塑前磷化液等类别。装饰性磷化液如发黑磷化液等，漆前磷化液包括喷漆磷化液、电泳磷化液等，塑前磷化液分为静电喷塑磷化液、浸塑磷化液等，浸塑磷化液又可分为聚酯粉末浸塑磷化液、环氧粉末浸塑磷化液等

其他分类方法

如按材质可分为钢铁件、铝件、锌件以及混合件磷化等。

特点

磷化液：磷化是金属与磷酸或酸性磷酸盐反应形成磷酸盐保护膜的化学反应过程。主要成分磷化开槽剂、补充剂、调整剂、促进剂几部分组成。

组成

一般由磷化开槽剂（磷化建浴剂）、磷化补充剂、磷化调整剂、磷化促进剂几部分组成，其中开槽剂和补充剂为主要组成成分：开槽剂是首次建槽使用，补充剂是建槽之后的补充使用；磷化调整剂是调节磷化液的总酸和游离酸，以达到合适的酸比；磷化促进剂是一种氧化剂，主要去极化作用，促进磷化的反应速度。

参考配方

展开表格

常温磷化液基础配方：将一定分量的各组分（磷酸（12~51）、氧化锌（1~12）、（HOC2H4）3N（2~4）、NaMoO4（0.5~2）、C6H8O7（0.5~2）、氟化钠（0.5~2）、OP（0.1~0.2）、水加至1L混合均匀即可。