磷化处理工艺.docx
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1、磷化处理工艺关于磷化处理工艺1 防锈磷化工艺磷化工艺的早期应用是防锈,钢铁件经磷化处理形成一层磷化膜,起到防锈作用。经过磷化 防锈处理的工件防锈期可达几个月甚至几年(对涂油工件而言),广泛用于工序间、运输、包装贮存及使用过程中的防锈,防锈磷化主要有铁系磷化、锌系磷化、锰系磷化三大品种。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。这种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
2、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 80100,处理时间 1020min,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 8090, 处理时间 1015min,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 涂油脂或染色处理通过强碱强酸处理过的工件会导致磷化膜粗化现象,采用表面调整活化可细化晶粒。锌系磷化可采用草酸、胶体钛表调。锰系磷化可采用不溶性磷酸锰悬浮液活化。铁系磷化一般不需要调
3、整活化处理。磷化后的工件经铬酸盐封闭可大幅度提高防锈性,如再经过涂油或染色处理可将防锈性提高几位甚至几十倍,见表1。表 1 磷化膜与涂油复合对耐蚀性的影响材料 出现锈蚀时间(h)(盐雾你发的这个词被禁止发行 B117-64) 裸 钢 0.5钢+涂油 15.0钢+16g/m2 锌磷化 4.0钢+锌磷化+涂油 550.0摘自 Freeman D B.Phosphating and Metal Pretreatment Woodhead-Faukner,1986. 2 耐磨减摩润滑磷化工艺对于发动机活塞环、齿轮、制冷压缩机一类工件,它不仅承受一次载荷,而且还有运动摩擦, 要求工件能减摩、耐摩。锰系磷
4、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。这类耐磨减摩磷化处理温度 70100,处理时间 1020min,磷化膜重大于 7.5g/m2。在冷加工行业如:接管、拉丝、挤压、深拉延等工序,要求磷化膜提供减摩润滑性能,一般采用锌系磷化,一是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410min,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
5、 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 漆前磷化工艺涂装底漆前的磷化处理,将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。因此漆前磷化的首要问题是磷化膜必须与底漆有优良的 配套性,而磷化膜本身的防锈性是次要的,磷化膜细致密实、膜薄。当磷化膜粗厚时,会对漆膜的综合性能产生负效应。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。一般来说,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
6、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2.04.5g/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 35 天,可用低温锌系、轻铁系磷化,烘干效果会好于自然凉干。3.1 单室喷淋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
7、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,这种单室处理方法可实行如下几种工艺流程:脱脂磷化“二合一”(轻铁系)水清洗(铬封闭)出件。脱脂水清洗磷化水清洗(铬封闭)出件脱脂水清洗表面调整磷化水清洗(铬封闭)出件这种磷化工艺一般不提倡安排酸洗工序,以免造成设备腐蚀或产生工序间锈蚀。单室工艺设 备少占用场地小,简便易行,但浪费较大,仅适合于批量少的间歇式生产场合。与此相似的另一种方法,采用外围小容量罐体盛处理液,通过泵与管道抽液后与热水混合后喷淋在工件 上达到脱脂、磷化效果,喷淋后药液不回收,这种方法
8、更简单,但浪费更大。3.2 多室“标准”工位磷化工艺:预脱脂 5070 12min脱脂 5070 24min水清洗 12 道 常温 0.51.0min表面调整 常温 0.51.0min磷化 3560 26min水清洗2 道 常温 0.51.0min去离子水洗 常温 0.51.0min铬酸盐处理 4070 0.51.0min烘干 低于 180处理方式可采用全喷淋、全浸泡、喷淋-浸泡结合三种方式。对家用电器行业一般采用全喷 淋方式,它效率高,整个前处理只需要十几分钟即可完成,节省场地设备。汽车行业流行采用喷淋-浸泡相结合的方式。表面调整工序并非必须,表调剂加到脱脂槽内也可达到相同效果。磷化后的去离
9、子水洗必不可少。磷化后的铬酸盐处理,可提高整个涂层系统的耐腐蚀性能(见表2),但由于铬的环境污染问题,因此应慎使用。表 2 铬酸盐处理对漆膜耐蚀性能影响划痕 3mm 扩散时间(h)(盐雾你发的这个词被禁止发行B117-64) 去离子水洗 铬酸盐处理轻铁系 0.54896锌 系 2.0144240锌钙系 1.2216288锌 系 2.0192312锌钙系 2.5264360* 数据来源与表 1 相同3.3 混合件磷化处理工艺(锈蚀工件)脱脂 4070 38min水清洗 常温 0.51.0min酸洗 4070 38min水清洗 常温 0.5min中和 常温 0.51.0min表面调整 常温 0.5
10、min磷化 3560 310min水清洗 常温 0.51.0min脱离子水洗 常温 0.51.0min铬酸盐水洗 4070 0.51.0min烘干 180除非有足够的理由,酸洗工序一般不采用喷淋处理方式,喷淋会带来设备腐蚀以及工件工序间生锈等一系列问题。其他各工序均可采用全喷淋或喷-浸相结合的施工方式。对于混合件(无锈工件、有锈、氧化皮工件同时混合处理),采用脱脂除锈“二合一”代替分步脱脂除锈的方法已经应用有几十年的历史,同样可获满意效果。对于酸洗和脱脂除锈“二 合一”一般采用非挥发性的无机酸较适宜。总述:磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程,所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。
11、磷化的目的主要是:给基体金属提供保护,在一定程度上防止金属被腐蚀;用于涂漆前打底,提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力;在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。 磷化处理工艺应用于工业己有 90 多年的历史,大致可以分为三个时期:奠定磷化技术基础时期、磷化技术迅速发展时期和广泛应用时期。云清提供技术支持磷化膜用作钢铁的防腐蚀保护膜,最早的可靠记载是英国Charles Ross 于 1869 年获得的专利(B.P.No.3119)。从此,磷化工艺应用于工业生产。在近一个世纪的漫长岁月中,磷化处理技术积累了丰富的经验,有了许多重大的发现。一战期间,磷化技术的发展中心由英国转移至美国。1909 年美国 T.W.
12、Coslet将锌、氧化锌或磷酸锌盐溶于磷酸中制成了第一个锌系磷化液。这一研究成果大大促进了磷化工艺的发展,拓宽了磷化工艺的发展前途。Parker 防锈公司研究开发的 Parco Power 配制磷化液,克服T 许多缺点,将磷化处理时间提高到lho 1929 年Bonderizing 磷化工艺将磷化时间缩短至10min, 1934 年磷化处理技术在工业上取得了革命性的发展,即采用了将磷化液喷射到工件上的方法。二战结束以后,磷化技术很少有突破性进展,只是稳步的发展和完善。磷化广泛应用于防蚀技术,金属冷变形加工工业。这个时期 磷化处理技术重要改进主要有:低温磷化、各种控制磷化膜膜重的方法、连续钢带高
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