在眾多的表面處理工藝中,有一種工藝處理后可以讓產(chǎn)品表面變成黑色,彩虹色或者是變成接近金屬本色的灰色,這種工藝就是磷化處理工藝。
; j( {- ~% G9 N9 b 什么是磷化處理磷化處理是一種化學(xué)反應(yīng),在表面形成一層膜(磷化膜)的一種表面處理工藝。
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磷化處理工藝主要用在金屬表面,目的也是為金屬表面提供一層保護(hù)膜,讓金屬與空氣隔絕,防止其被腐蝕;還會(huì)用于一些產(chǎn)品涂漆之前的打底,有了這層磷化膜能夠提高漆層的附著力和防腐蝕能力,提高裝飾性讓金屬表面看起來(lái)更漂亮,并且還能夠在部分金屬冷加工過(guò)程中起到潤(rùn)滑的作用。 - S; J! C4 u& E- l# ]) I; ]
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! M" j7 u' p! ?: [! N經(jīng)過(guò)磷化處理后能讓工件在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)氧化生銹,所以磷化處理的應(yīng)用非常廣泛,也是常用的一種金屬表面處理工藝,在汽車,船舶,機(jī)械制造等行業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越多。 但磷化處理也有著溶液沉渣多,表面粗糙,磷化溫度較高,時(shí)間長(zhǎng)以及成本較高的缺點(diǎn)。
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$ A, Y1 r0 i+ }# N4 D磷化的發(fā)展歷史4 l. K& j+ R" w% H' F0 j/ X- P0 I: n
其實(shí)磷化處理工藝發(fā)展至今已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間了,它應(yīng)該是現(xiàn)代金屬表面處理中,發(fā)明時(shí)間較早的一種,其發(fā)展也經(jīng)過(guò)了不同的時(shí)期。
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在1869年的英國(guó),有人就發(fā)現(xiàn)了磷化膜可以用在金屬表面,能有效的保護(hù)金屬長(zhǎng)時(shí)間不被腐蝕,并且當(dāng)時(shí)還將其申請(qǐng)了專利,這也為磷化處理的技術(shù)和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 / |; |& ?$ j$ [" ^3 t
從20世紀(jì)初開(kāi)始,磷化處理開(kāi)始用在工業(yè)產(chǎn)品中,這也促進(jìn)了磷化工藝的發(fā)展和進(jìn)步,從此磷化處理得到了快速的發(fā)展和進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用時(shí)期。
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到了現(xiàn)代,為了適應(yīng)各種需求,磷化處理工藝也在不斷的改進(jìn),主要是向著低溫,低渣,環(huán)保無(wú)毒的方向發(fā)展。
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磷化的分類及應(yīng)用
# |8 x/ l3 z) u4 k通常情況下,一種表面處理后都是呈現(xiàn)出一種顏色,但是磷化處理可以根據(jù)實(shí)際需求,通過(guò)使用不同的磷化劑就會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色,這也就是我們經(jīng)常會(huì)看到磷化處理有灰色,彩色或者是黑色。 鐵系磷化 磷化后表面會(huì)呈現(xiàn)出彩虹色以及藍(lán)色,所以又被稱為彩磷,磷化液主要以鉬酸鹽為原料,會(huì)在鋼鐵材料表面形成彩虹色的磷化膜,也主要是用于涂裝底層,以達(dá)到工件的防腐蝕能力和提高表面涂層的結(jié)合力。
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鋅系磷化 顏色呈灰色,所以被稱為灰膜磷化,主要使用的磷化液由磷酸,氟化鈉以及乳化劑等組成,會(huì)在工件表面形成灰色的磷化膜,它主要也是為涂裝底層,與后道的噴塑,噴漆或者電泳等工序進(jìn)行結(jié)合。 * J' l2 A' c3 I) I* g% u, x
灰色磷化膜本身也是具有一定的防腐蝕性,所以也可以單獨(dú)作為防腐蝕涂層用在工件表面,主要用于一些鍍鋅板,冷軋板,以及鋁板的表面磷化處理。 ) @* p: E5 D# z% H/ m: B
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" g R5 }0 f, X+ K( l' h) C錳系磷化 顏色呈黑色或者黑灰,所以也被稱為黑色磷化,主要是使用含有錳離子的磷化溶液,會(huì)在工件表面形成一層黑色的磷化膜,它也是防銹性能最好的一種磷化處理,可以作為零部件的長(zhǎng)期防銹,也是應(yīng)用最廣泛的一種防銹磷化。 # l! g; U4 z0 ?; b# T) w
錳系磷化會(huì)比其它磷化的摩擦系數(shù)更小,所以對(duì)于那些經(jīng)常摩擦的零部件就可以使用黑色磷化,能夠有效的減小摩擦,如一些汽車零部件以及一些緊固件等等。 % L% H+ ^, w9 \: Q
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. q! a! g6 o' k磷化處理工藝 常用的磷化處理工藝是利用化學(xué)元素發(fā)生反應(yīng),在金屬表面形成一層膜,以起到防腐蝕以及打底的作用,而現(xiàn)代磷化工藝中主要有這些過(guò)程。
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脫脂除油 金屬材料在儲(chǔ)運(yùn)加工過(guò)程中都會(huì)接觸到各種油跡或汗跡,并且這些油跡還會(huì)與各種灰塵雜質(zhì)摻和在一起,附著在金屬表面,不但會(huì)影響磷化的形成,還會(huì)降低磷化膜的附著力,耐腐蝕性能以及美觀,磷化質(zhì)量會(huì)受到很大影響。
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這就需要在磷化前將工件清洗干凈,常用的方法是化學(xué)法,將工件放入到加有加溫到80℃強(qiáng)酸的清洗液中大約5分鐘,通過(guò)強(qiáng)酸對(duì)油脂產(chǎn)生反應(yīng),把油脂從工件上去除掉。 0 ]8 q$ q b/ H# {+ A
除銹,除氧化皮 鋼鐵在加工過(guò)程中會(huì)在其表面形成一層氧化皮,還有就是在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中遇水或者腐蝕性液態(tài)就會(huì)生銹,這些氧化皮和銹跡如果不將其清理干凈,就會(huì)加速工件的腐蝕。 4 w" f6 E, ^, i* }" u$ e
所以在工件進(jìn)行磷化前對(duì)其進(jìn)行除銹和除氧化皮也是主要的工序,這將關(guān)系磷化質(zhì)量。 9 | F( W/ q; S
除銹去氧化皮有機(jī)械法和化學(xué)法,通常情況下都會(huì)采用化學(xué)法,將工件放入到含有工業(yè)鹽酸的酸洗液中,靜置30分鐘左右就能完成除銹和去氧化皮。
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磷化處理 磷化過(guò)程中最主要的就是磷化液,不同磷化使用的磷化液也會(huì)不相同,將金屬工件放入磷化液中后,就會(huì)相互之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成一種磷酸鐵元素,并且還會(huì)產(chǎn)生氫氧。 % t2 V# v+ k" E$ ` {4 k
這種碳酸鐵元素會(huì)慢慢的結(jié)晶,并且沉積在金屬表面,當(dāng)這種結(jié)晶越來(lái)越多后,就會(huì)在金屬表面連成一片,形成一層不溶于水牢固的磷化膜。
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工件放入磷化液中后,需要持續(xù)的晃動(dòng)幾分鐘,主要是為了排出滯留在工件凹槽內(nèi)的空氣和氣泡,磷化的時(shí)間一般會(huì)根據(jù)不同的工件結(jié)構(gòu),材料以及溫度來(lái)決定,通常情況下在30分鐘左右。
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* Y" |; `. ` c4 g4 F0 i9 h1 x; I其它工序 工件在每一道工序后,都需要對(duì)其進(jìn)行水洗,這主要是為了清洗掉工件表面殘留下的化學(xué)成分,能夠順利的完成下一道工序。
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工件完成磷化并水洗后,需要對(duì)其烘干表面的水分,這樣就完成了整個(gè)磷化過(guò)程,就可以再加工或者使用了。
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涂裝是現(xiàn)代金屬防腐蝕處理簡(jiǎn)單而實(shí)用的一種方法,磷化處理又是其前處理的關(guān)鍵工序,此外磷化處理工藝還對(duì),整個(gè)表面處理涂裝行業(yè)起到了很大的推動(dòng)作用。 6 p( [4 Q0 Z& e4 v4 ?
但磷化處理工藝也面臨著諸多的問(wèn)題,需要通過(guò)改進(jìn)處理工藝,向著節(jié)能環(huán)保,無(wú)毒以及提高效率的方向發(fā)展。 7 r, q8 G, \ ]: P- P9 ?
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