鋼鐵的磷化摘要：本文簡要介紹鋼鐵磷化的原理與工藝，主要根據化學實驗的結果，以及對成品的檢測，闡述了這一機理，論證了磷化對鋼鐵表面的改性作用，得出了磷化對鋼鐵性能改進的重要性。關鍵詞：原理工藝除銹磷化膜引言：磷化處理工藝應用于工業己有90多年的歷史，大致可以分為三個時期:奠定磷化技術基礎時期、磷化技術迅速發展時期和廣泛應用時期。磷化膜用作鋼鐵的防腐蝕保護膜，最早的可靠記載是英國CharlesRoss于1869年獲得的專利(B.P.No.3119)。從此，磷化處理工藝應用于工業生產。在近一個世紀的漫長歲月中，磷化處理技術積累了豐富的經驗，有了許多重大的發現。磷化廣泛應用于防蝕技術，金屬冷變形加工工業。二戰前后時期磷化處理技術重要改進主要有:低溫磷化、各種控制磷化膜膜重的方法、連續鋼帶高速磷化。當前，磷化技術領域的研究方向主要是圍繞提高質量、減少環境污染、節省能源進行。磷化原理工件（鋼鐵或鋁、鋅件）進入磷化液（某些酸式磷酸鹽為主的溶液），在表面沉積形成一層不溶于水的結晶型磷酸鹽轉化膜的過程，稱為磷化。也就是說，磷化處理是在錳、鐵、鋅的磷酸二氫鹽與磷酸組成的溶液中進行的。金屬的磷酸二氫鹽可用通式表示。在磷化過程中發生如下反應：或者以離子反應方程式表示：當金屬與溶液接觸時，在金屬/溶液界面液層中離子濃度增高或離子濃度降低,都將促使以上反應在一定溫度下向生成難溶磷酸鹽的方向移動。由于鐵在磷酸里溶解，氫離子被中和同時放出氫氣：反應生成的不溶于水的磷酸鹽在金屬表面沉積稱為磷酸鹽保護膜，因為它們就是在反應處生成的，所以與基體表面結合得很牢固。從電化學的觀點來看，磷化膜的形成可認為是微電池作用的結果。在微電池的陰極上，發生氫離子的還原反應，有氫氣析出：在微電池的陽極上，鐵被氧化為離子進入溶液，并與發生反應。由于的數量不斷增加，值逐漸升高，促使反應向右進行，最終生成不溶性的正磷酸鹽晶核，并逐漸長大。下面是陽極反應：與此同時，陽極區溶液中的也發生如下反應：式中的為和。陽極區的反應產物一起結晶，形成磷化膜。磷化工藝磷化工藝流程如下：化學除油→熱水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→磷化處理→冷水洗→磷化后處理→冷水洗→去離子水洗→干燥。1.除油本實驗中我們所用的除油配方如下：表1：除油液配方名稱質量/16.28316.4201.3612.除銹將工件放入3％的稀鹽酸中活化30s左右。3.磷化磷化按照溫度不同可分為三種低溫磷化，中溫磷化，高溫磷化。本次試驗采用中溫磷化和高溫磷化這兩種方法。（1）中溫磷化表2：中溫磷化工藝配方溶液組成與工藝條件g/L硝酸鋅磷酸二氫鋅游離酸度/點總酸度/點溫度/℃時間/min配方80-10025-404-750-8060-7050具體實驗時，步驟如下：（1）先稱取磷酸鋅和磷酸二氫鋅，結果重量分別為44.546和18.040；（2）接著將它們分別用少量水調和，將調成糊狀的磷酸二氫鋅在不斷攪拌下融入20磷酸中，然后將硝酸鋅加入，最后加水至500；（3）將配好的溶液加熱至65℃，50min后取出即可。附注：游離酸度是指溶液中磷酸二氫鹽水解后產生的游離磷酸的濃度。總酸度是指總酸度是磷化液中各種酸性物質的總和。（2）高溫磷化表3：高溫磷化工藝配方溶液組成與工藝條件氧化鋅磷酸溫度/℃時間/min配方9g/L2385-9520具體實驗時，步驟如下：（1）先稱取氧化鋅和磷酸，結果重量分別為4.499和11.5；（2）將氧化鋅用水調成糊狀，將磷酸加入，最后加水至500；（3）將配好的溶液加熱至90℃,20min后取出即可。4.磷化后處理一般磷化后應對磷化膜進行填充和封閉處理。實驗時，填充處理的步驟為：（1）先稱取重鉻酸鉀和碳酸鈉分別是20和1.5；（2）將其混合，加水至500,加熱至溫度為90℃后，15后取出即可。此外，填充后，可以根據需要在錠子油、防銹油或潤滑油中進行封閉。如需涂漆，應在鈍化處理干燥后進行，工序間隔不超過24h。鉻酸鹽主要用于進一步提高磷化的耐腐蝕性。三、試驗樣品的參數測定1.表面形貌觀察對試樣進行表面形貌觀察，得到的圖像為：中溫磷化的表面高溫磷化表面2.厚度將樣品鋸斷，進行鑲嵌，鑲嵌后用砂磨機磨平，再在由粗到細的砂紙上進行磨，最后放在拋光機上拋光，之后用腐蝕劑腐蝕。將上述工序處理后的物件放在顯微鏡下進行金相觀察，讀取厚度。圖（1）中溫磷化圖（2）高溫磷化中溫磷化膜厚：3μm高溫磷化膜厚：10μm四常見問題分析：1、磷化膜結晶粗糙多孔：原因：1）游離酸過高。2）硝酸根不足。3）零件表面有殘酸，加強中和及清洗。4）Fe2+過高，用雙氧水調整。5）零件表面過腐蝕，控制酸洗濃度和時間。2、膜層過薄，無明顯結晶：原因：1）總酸度過高，加水稀釋或加磷酸鹽調整酸的比值。2）零件表面有硬化層，用強酸腐蝕或噴砂處理。3）亞鐵含量過低，補充磷酸二氫鐵。4）溫度低。3、磷化膜耐腐蝕性差和生銹原因：1）磷化晶粒過粗或過細，調整游離酸和總酸度比值。2）游離酸含量過高。3）金屬過腐蝕。4）溶液中磷酸鹽含量不足。5）零件表面有殘酸。6）金屬表面銹沒有出盡。五實驗結論鋼鐵磷化以后，可以得到良好的防腐蝕性能。表面磷化生成的膜也能夠增加防腐涂料、底漆的附著力但是形成的磷化膜硬度低而且比較脆，對性能有一定影響。例如經磷化處理后的鋼片和鋼棒彎曲變形180°時，往往有細小裂紋出現。溫