金屬表面防護(hù)技術(shù)課件

1、金屬表面防護(hù)技術(shù)前言 眾所周知，鋼鐵零件的失效形成主要有以下幾種：彈性或塑性變形、磨損、斷裂和腐蝕。據(jù)資料報道，過早失效破壞中約有70%是由腐蝕和磨損造成的，全世界每年生產(chǎn)的鋼鐵約有1/10因腐蝕而變?yōu)殍F銹，鋼鐵零件或設(shè)備因腐蝕而損壞約占30%，如此，不僅浪費(fèi)了材料，還常常會帶來停產(chǎn)、人身安全和環(huán)境污染等事故。表1是世界上幾個主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家的統(tǒng)計數(shù)字，這些國家每年由于金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約占國民總產(chǎn)值的24%，可見數(shù)字是驚人的。 金屬腐蝕的定義：金屬由于和外圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用或電化學(xué)作用而引起的破壞叫做腐蝕。 鋼鐵及其合金屬黑色金屬，此類黑色金屬占金屬總產(chǎn)量的90%以上，其腐蝕產(chǎn)物主要

2、是能用肉眼觀察到的附著在表面的棕黃或棕紅色的銹，因此，鋼鐵類金屬及其制品在大氣中的腐蝕又稱銹蝕。金屬在高溫下腐蝕稱為氧化，其腐蝕產(chǎn)物是氧化皮，如熱軋鋼板和棒料、鍛件、熱處理后的表面氧化皮等到。在酸、堿、鹽等強(qiáng)烈腐蝕性介質(zhì)中引起的金屬破壞仍稱為腐蝕。通常腐蝕與銹蝕無嚴(yán)格區(qū)別，金屬生銹就是腐蝕。 腐蝕的分類 （一） 按環(huán)境分類 1濕蝕：水溶液腐蝕、大氣腐蝕、土壤腐蝕、化學(xué)藥品腐蝕； 2干蝕：高溫氧化、硫腐蝕、氫腐蝕、液態(tài)金屬腐蝕、熔鹽腐蝕； 3微生物腐蝕：細(xì)菌腐蝕、真菌腐蝕、硫化菌腐蝕、藻類腐蝕等。 （二） 按腐蝕產(chǎn)物的破壞形式分類 1全面腐蝕：均勻或不均勻的分布于整個金屬表面； 2部腐蝕：孔蝕、

3、點(diǎn)蝕、斑蝕、穎隙腐蝕、絲狀腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、氫脆、腐蝕疲勞、沖刷腐蝕、湍流腐蝕、氣蝕等。 （三）按腐蝕的機(jī)理分類 1化學(xué)腐蝕： O2、H2S、SO2、C12、酸氣等腐蝕，高溫氧化，在非電解質(zhì)液體酒精、苯、汽油、煤油、潤滑油等中的腐蝕； 2 電化學(xué)腐蝕： （1） 微電池腐蝕 （2）原電池腐蝕：電偶腐蝕、雜散電流腐蝕、濃差電池腐蝕。 如：潮濕空氣中的大氣腐蝕，酸、堿、鹽溶液和海水中腐蝕，土壤腐蝕，不同金屬接觸處的腐蝕，其它電解質(zhì)溶液中的腐蝕。 影響金屬銹蝕的主要因素 （一）金屬銹蝕的內(nèi)部因素 從熱力學(xué)角度而言，金屬和它的腐蝕產(chǎn)物相比，具有較高的能量，是不穩(wěn)定的，有自發(fā)的向低能量的腐蝕產(chǎn)物轉(zhuǎn)

4、化的趨勢，即金屬發(fā)生銹蝕是自然現(xiàn)象。工業(yè)中絕大多數(shù)的金屬是多組分的合金，金相組織不同、含有雜質(zhì)、機(jī)加工變形不均勻、應(yīng)力分布不均勻等，這些物理的、化學(xué)的和電化學(xué)的不均勻性，當(dāng)表面遇到腐蝕介質(zhì)或表面形成水膜，不可避免地會發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)腐蝕。 （二）金屬腐蝕的外部因素 1 相對溫度的影 空氣中相對濕度越高，金屬表面水膜越厚，空氣中的氧透過水膜到金屬表面作用。相對濕度達(dá)到一定數(shù)值時，腐蝕速度大幅上升，這個數(shù)值稱為臨界相對濕度，鋼的臨界相對濕度約為70%。 2 溫度的影響 環(huán)境溫度與相對濕度關(guān)聯(lián)，干燥的環(huán)境（沙漠）下，氣溫再高金屬也不容易銹蝕。當(dāng)相對濕度達(dá)到臨界值時，溫度的影響明顯加劇，溫度每增加10

5、，銹蝕速度提高兩倍。因此，在濕熱帶或雨季，氣溫越高，銹蝕越嚴(yán)重。 3 氧氣的影響 用下列反應(yīng)式表示生銹過程： Fe+H2OFe（OH）2 Fe（OH）2+ H2O+O2Fe（OH）3 Fe+ H2O+O2Fe（OH）3 可見沒有水和氧氣，金屬就不會生銹，空氣中20%體積是氧氣，它是無孔不入的。 4大氣其它物質(zhì)的影響 大氣中含有鹽霧、二氧化硫、硫化氫和灰塵時，會加速腐蝕，因此，不同環(huán)境下受腐蝕的大小差別是明顯的，城市高于農(nóng)村；工業(yè)區(qū)高于生活區(qū)；沿海高于內(nèi)陸；高粉塵高于低粉塵。 （三）加工過程中的銹蝕因素 原材料已銹蝕，加工后未能完成去除；加工中接觸了切削液，潤滑劑等工藝材料；酸洗后中和清洗不當(dāng)；

6、熱處理氧化脫碳或殘鹽清洗不凈；檢查、搬運(yùn)和裝配時操作者留下的手汗；去應(yīng)力或去氫退火不當(dāng)；工序間和封存防銹不適宜等。 防止金屬生銹的主要方法 （一）選擇耐蝕材料 主要是采用有色金屬合金和不銹鋼。 （二）金屬表面預(yù)制金屬（合金）或非金屬覆蓋層 1轉(zhuǎn)化膜：發(fā)黑（發(fā)藍(lán)）、磷化、陽極氧化； 2表面合金化：滲氮、滲鋅、滲硅、滲鋁、滲鉻等； 3金屬覆蓋層：電鍍金屬、噴涂金屬、熱浸鍍、化學(xué)鍍等； 4非金屬覆蓋層：搪瓷、陶瓷、油漆、塑料、橡膠等； 5涂覆防銹材料：防銹水、切削液、氣相緩蝕劑、可剝塑料、防銹油、防銹脂等。 （三）陰極保護(hù)法 以犧牲陽極而保護(hù)陰極的電化學(xué)法。如在海水中，以鎂塊作陽極與鋼板聯(lián)在一起，通

7、以電流使鋼板變成陰極得以保護(hù)。地下管道和化工設(shè)備，也是外另一個陽極并通電使鋼件（陰極）得到保護(hù)。 （四）控制環(huán)境防蝕 1采用除濕機(jī)和加濕降低溫度，相對濕度控制在低于6070%，金屬銹蝕減慢；相對濕度低于60%時，非金屬不會發(fā)霉變質(zhì)； 2充氮或真空包裝封存可延緩銹蝕； 3包裝內(nèi)置緩蝕劑； 4鋼鐵制品在電爐加熱（高溫）時，爐內(nèi)形成保護(hù)氣氛或真家加熱。 綜上所述，防止金屬銹蝕的方法很多，應(yīng)考慮諸多因素后判斷選擇，如：零件的工作環(huán)境、零件的服役條件、生產(chǎn)的安全性、對環(huán)境的污染程度、制造成本等。 二、常用的幾種表面防護(hù)技術(shù) （一）電鍍 采用電解的方法在基體（經(jīng)過前處理）表面沉積所需要的覆蓋層的過程稱為電

8、鍍。電鍍是非常古老的傳統(tǒng)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于永久性的裝飾和防護(hù)。電鍍可以分為單金屬電鍍，多層組合電鍍，以及合金電鍍等。影響鍍層質(zhì)量的因素很多，如：鍍前處理、鍍液的凈化方式和程度、予鍍方式的合理性、鍍液體系建立、組合及厚度的確定、工藝參數(shù)（PH值、溫度、電流密度）、添加劑（光亮劑、整平劑、除應(yīng)力劑、潤濕劑、分散劑）、鍍液分析及補(bǔ)充制度、操作制度、鍍后處理（去氫、封閉）等。由于電鍍?nèi)龔U對環(huán)境污染和影響健康，各地環(huán)保部門管理日趨嚴(yán)格，很多企業(yè)自己不設(shè)電鍍車間，而是去專業(yè)廠（車間）委托加工。為確保電鍍件的質(zhì)量，應(yīng)依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定對鍍層的外觀、結(jié)合力、厚度、孔隙率、耐蝕性等提出具體的要求。一旦驗(yàn)收時或使用

9、中出現(xiàn)質(zhì)量問題，便于質(zhì)量事故分析和改進(jìn)。 （二）氧化 氧化處理分為黑色金屬氧化處理和有色金屬氧化處理兩類，這里僅涉及前者。 鋼鐵及合金的氧化處理，又稱發(fā)藍(lán)或發(fā)黑處理。由于其成本低、效率高、收效快、工藝穩(wěn)定、操作方便、設(shè)備簡單，使用范圍十分廣泛。 1堿性化學(xué)氧化法 堿性氧化法是最常用的方法，它是在較高溫度下，在含有一定氧化劑的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行。氧化劑和氫氧化鋼與金屬鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終形成氧化鐵（Fe3O4）為主要成分的氧化膜。膜的顏色取決于零件的表面狀態(tài)、合金成分和氧化處理的工藝條件，一般為黑色或蘭黑色。膜厚0.60.8um. 化學(xué)反應(yīng)的順序是無形成亞鐵酸納（Na2Fe02）和鐵酸納（Na2

10、Fe204），然后由亞鐵酸鈉與鐵酸鈉反應(yīng)形成Fe304氧化膜。反應(yīng)式如下： 3Fe+Na02+5Na0H3Na2Fe02+H20+NH3 6Na2Fe02+NaN02+5H203Na2Fe204+7Na0H+NH3 Na2Fe02+Na2Fe204+2H20Fe304+4Na0H (1)堿性氧化法溶液配方及工藝規(guī)范配方號含量一次氧化二次氧化（g/L）組分及工藝規(guī)范123456第一槽第二槽第一槽第二槽氫氧化鈉550650600700600700650700500600700800550650600700亞硝酸鈉150250180220200250200220100150150200-硝酸鈉-50

11、70-5070-130150150200二氧化猛-2025-重鉻酸鉀-2535-溫度（）135145138150130135135145135140145152135145145150時間（min）-15-1020609015202030碳鋼15453035-2030-合金鋼15603060-3060-（2）溶液的配制 在氧化槽內(nèi)加入2/3體積的水，將計算量的氫氧化鈉加入槽內(nèi)，使其溶解；在攪拌下加入亞硝酸鈉或硝酸鈉，待全部溶解后，加水至規(guī)定體積。 氧化液先在沸騰溫度下浸入鋼板，或加入部分舊溶液（約20%以下）進(jìn)行處理，待溶液中積累了一定的鐵離子，能使樣片獲得黑色氧化膜后，即可用于生產(chǎn)。 （3）

12、溶液的維護(hù) 1 氧化 溶液在使用中消耗會使組分變化，可定期按分析結(jié)果補(bǔ)充，亦可按溶液的沸點(diǎn)和膜層質(zhì)量來判定溶液需否調(diào)整。當(dāng)沸點(diǎn)過高時，表示濃度過高，此時易形成紅色掛灰，可加水稀釋。沸點(diǎn)過低時，表示濃度不足，此時膜的顏色不深或不能發(fā)黑，應(yīng)補(bǔ)加藥品或蒸發(fā)多余水分。氫氧化鈉的添加量，可按溶液沸點(diǎn)每高1，每升溶液添加1015g計算。亞硝酸鈉的加入量可參照如下比例：一次氧化：Na0H：NaN02=(23)：1；二次氧化：Na0H：NaN02=（2.53.5）：1（一槽）；Na0H：NaN02=（3.4）：1（二槽）。 2 停產(chǎn)期間溶液表面硬結(jié)，加熱之前應(yīng)先用鐵器打碎硬皮，加水至工作液面，攪拌均勻后升溫至

13、工作溫度。 3 清理 漏入槽中零件應(yīng)及時打撈，避免溶液中鐵離子增加。定期除渣保持溶液清潔，工作溫度下投入零件前，液面浮起的大量紅褐色鐵氧化物應(yīng)用網(wǎng)撈出。亦可在100以下攪拌情況下，按每升溶液加入甘油510ml的比例加入。 4 操作 氧化膜中雜質(zhì)的紅色掛灰，多為氧化初期形成。進(jìn)行一次氧化時，最好在零件入槽10分鐘后，取出用熱水沖洗，觀察有無紅色掛灰。如有可用毛刷擦除，或?qū)⒘慵湃牒?50200g/L鉻酐和1015g/L的硫酸的溶液中，浸11.5分后清洗，重新入槽氧化。氧化過程中定期抖動零件也是必要的。 5 槽液的使用期限 處理量和溶液的維護(hù)程度直接影響槽液使用期限，更換時，可先澄清12天，清除表

14、層和沉淀的殘渣后，澄清的部分用來配制新溶液。 6氧化溫度和時間同鋼的含碳量有密切關(guān)系，選擇這些參數(shù)時，可參考下表2所列數(shù)據(jù)。 表2 氧化溫度、時間與含碳量的關(guān)系 (4)氧化后的處理 后處理的目的在于提高氧化膜的防銹能力，一般進(jìn)行皂化或填充處理，其配方規(guī)范如表3表示。 表3鋼鐵氧化后處理工藝規(guī)范 經(jīng)填充或皂化后，還進(jìn)行封閉處理，可在100110下的機(jī)油、錠子油、變壓器油中浸510分鐘。如不進(jìn)行填充或皂化處理，氧化后經(jīng)清洗，可直接進(jìn)入脫水防銹油。 2酸性化學(xué)氧化法（常溫發(fā)黑） 同堿性化學(xué)氧化相比，常溫發(fā)黑具有節(jié)能優(yōu)點(diǎn)，仍需進(jìn)行除油、漂洗、酸蝕、漂洗以及后處理。市場上常溫發(fā)黑劑品種較多，可直接先購應(yīng)

15、用，但膜與基體的附著力還有待提高。 三、磷化 金屬表面在含有磷酸、磷酸鹽和其他化學(xué)藥品的稀溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成完整的，具有中等防蝕作用的不溶性磷酸鹽膜層的工藝，叫磷化處理。這類轉(zhuǎn)化膜的形成是人工誘導(dǎo)及控制的腐蝕過程。 磷化膜的用途很廣，主要是由磷化膜的種類和厚度所決定。厚膜磷化常常用作單獨(dú)防護(hù)（浸油、油脂、蠟等）、電絕緣（如硅鋼片）、耐磨、冷成型（拉、拔、冷擠壓、沖壓等）、薄膜磷化則主要用于工序間的防護(hù)及油漆和粉末等有機(jī)涂層的基底。 1磷化的分類 （1）按磷化膜的轉(zhuǎn)化形式分類 1轉(zhuǎn)化型磷化：溶液對金屬基體腐蝕，由金屬基體提供陽離子與溶液中P043-的結(jié)合成膜的磷化（如鐵系膜）。 2偽轉(zhuǎn)化

16、型磷化：膜中主要陽離子（鋅、猛、鉻）由溶液提供的磷化。 （2）按磷化液及磷化膜的成分分類 有鋅系、錳系、鋅鈣系、鋅猛系、鐵系、鈣系、鋅猛鎳系、鋅猛鎳鈣系等。 （3）按磷化膜結(jié)晶形狀分類 1結(jié)晶型：如磷酸鋅膜、磷酸鋅錳膜、磷酸鋅鈣膜、磷酸鐵（）膜、磷酸錳鐵膜等。 2無定型：主要是鐵（）系磷化膜。 （4）按膜重和用途分類 1膜重：膜重指單位面積膜層重量，通常以g/m2表示?？煞譃橹亓考?、中量級和輕量級。如表4所示：表4 磷化膜類型及重量等級 2用途： A涂裝前底層磷化：用于涂漆、浸漆、噴塑。 B促進(jìn)冷成型磷化：手于拔比、拔管、冷沖壓、冷擠壓、冷拉伸。 C促進(jìn)滑動的磷化：用于冰箱壓縮機(jī)活塞、減速器齒

17、輪等。 D腐蝕防護(hù)磷化：用于彈簧、緊固件等。 （5）按作業(yè)溫度分類 可分為常溫、低溫、中溫和高溫磷化。 對于彈簧產(chǎn)品而言，用途最廣的在于A、D兩種磷化。 2磷化成膜的基本原理 以鋼鐵為例，當(dāng)金屬表面與酸性磷化液接觸時，鋼鐵表面被溶解： Fe+2H+Fe2+H2 由于金屬與溶液界面的酸度降低，致使化學(xué)反應(yīng)不平衡，表面可溶的磷酸二氫鹽向不溶的磷酸鹽轉(zhuǎn)化，并沉積在金屬表面形成磷化膜，反應(yīng)如下： Me(H2P04)2MeHP04+H3P04 3 Me(H2P04)2Me3(P04)2+H3P04 式中Me代表Z n、Mn、Ni、Fe、Ca等二價金屬離子。 同時基體金屬也直接與酸性磷酸二氫鹽反應(yīng)： Fe

18、+Me(H2P04)2MeHP04+FeHP04+H2 Fe+Me(H2P04)2MeFe(HP04)2+H2 鋅系偽轉(zhuǎn)化型磷化膜都是含4個分子結(jié)晶水的磷酸鹽。最終過程可用下式表示： 5Zn(H2P04)2+Fe(H2P04)2+8H20Zn3( P04)2 4H20+Zn2Fe(P04)2 4H20+8H3P04 磷化不僅有上述化學(xué)過程，而且還有電化學(xué)過程，微電池的陽極溶解及陰極氫離子放電，致使局部酸度降低，磷酸鹽水解沉積在金屬表面。磷化的反應(yīng)過程十分復(fù)雜，其反應(yīng)機(jī)理仍有爭議，這里不做詳述。 3涂裝磷化 磷化膜作為涂裝（油漆或噴粉）的底層，是它應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。它可提高涂裝層的粘附性能和耐潮

19、濕及耐浸水性能，基本上阻止可能發(fā)生的腐蝕擴(kuò)散。不能以為噴砂、噴丸和無油的表面可以不做磷化處理，雖然這些清潔表面與涂裝層有很好的結(jié)合力，一旦在腐蝕環(huán)境中，氧氣、水氣、二氧化硫、等滲透到基體，由于基體的導(dǎo)電性和涂層與基體之間的毛細(xì)管作用，不可避免地吸收電解液形成微電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕并向周圍擴(kuò)展，因變形和磕碰造成的局部涂層破損，會使膜下的腐蝕擴(kuò)展更快，最后導(dǎo)致涂層鼓泡。 經(jīng)磷化處理后，腐蝕過程會被限制在涂層損壞的地方，因?yàn)槠溆嗟牟糠秩耘c基體牢固地粘結(jié)在一起，又是非導(dǎo)體的磷化膜，形不成微電池，從而抑制了膜下腐蝕。 涂裝磷化工藝 涂裝磷化以薄膜磷化為主，膜厚一般在15um，最適合作油漆的底層，膜越薄，

20、則涂在膜上的漆膜抗機(jī)械變形性能越高，漆膜的光澤和粘附性能也最好。 （1）鋅系磷化 磷化液一般以亞硝酸鈉或氯酸鈉為加速劑，含有磷酸二氫鋅和硝酸鋅的酸性溶液組成，通常為使磷化膜結(jié)晶細(xì)、致密、粘附性能好、均勻性好，以及降低磷化溫度，還要加入檸檬酸、酒石酸、氟化物、重金屬鹽、膜重控制在1.52g/m2。施工方法有：噴淋、噴淋加浸液、浸液。工藝程序如表5所示： 磷化液的質(zhì)量控制 磷化液的前處理和后處理在以后專門討論，這里只對磷化液的質(zhì)量控制要點(diǎn)加以說明。 影響磷化液的關(guān)鍵因素是：總酸度、游離酸度、酸比、加速劑濃度和亞鐵離子濃度等。雖然構(gòu)成磷化液的成分和數(shù)量有重要影響，但配方十分繁多，篇幅有限，不便一一敘

21、述。 1總酸度 總酸度常以“點(diǎn)”數(shù)表示，取10ml工作液置于150ml錐形瓶內(nèi)，加入50ml蒸餾水，再加入34滴酚酞指示劑。用0.1N標(biāo)準(zhǔn)Na0H溶液滴定，顏色從無色變?yōu)榉奂t色為終點(diǎn)，所消耗的標(biāo)準(zhǔn)Na0H溶液的毫升數(shù)就是總酸度點(diǎn)數(shù)。 提高總酸度點(diǎn)數(shù)可以加快磷快反應(yīng)，使磷化膜薄而細(xì)致。但總酸度過高，會使膜過薄，可加入氧化鋅來調(diào)整?？偹岫冗^低，反應(yīng)速度慢，且膜厚并粗糙，可加入硝酸鋅調(diào)整。 2游離酸度 通常也用“點(diǎn)”數(shù)表示，取10ml工作液置于150ml錐形瓶內(nèi)，加入50ml蒸餾水，再加入45滴溴酚蘭指示劑。用0.1N標(biāo)準(zhǔn)Na0H溶液滴定，顏色從黃色變?yōu)榈m色為終點(diǎn)，所消耗的標(biāo)準(zhǔn)Na0H溶液的毫升數(shù)

22、就是游離酸度點(diǎn)數(shù)。游離酸度高，反應(yīng)速度慢，成膜時間長，結(jié)晶粗大多孔，耐蝕性降低，同時亞鐵離子增多，溶液中沉淀也將增加。可用氧化鋅、碳酸鈉或氫氧化鈉中和。加入上述藥品0.51g/L，游離酸度可降低1“點(diǎn)”，若游離酸度無明顯下降，表明溶液中含有較高的磷酸鋅鹽，可采用稀釋方法沖淡溶液。游離酸度過低，磷化膜薄，甚至不形成膜，可加磷酸二氫鹽調(diào)整。 3酸比 總酸度和游離酸度對磷化的共同影響可用酸度比值表示，=總酸度；游離酸度，已經(jīng)確認(rèn)合適的酸比值應(yīng)控制在下列范圍內(nèi)： 磷化方法 酸比范圍 最佳范圍 浸液法 4.410 68 噴淋法 1030 1525 外購的磷化液多以濃縮液方式供貨，供應(yīng)商會提供配置方法和工

23、藝參數(shù)，如使用溫度、總酸度、游離酸度、補(bǔ)加制度等。用戶一般每班只要測定總酸度和游離酸度，根據(jù)測定結(jié)果，采用補(bǔ)加濃縮液的方法，調(diào)整至要求范圍，酸比值也自然在控制范圍。此時，即可進(jìn)行磷化處理。 4 亞鐵離子（Fe2+）的控制 亞鐵離子容易被氧化成三價鐵離子，產(chǎn)生磷酸鐵而沉淀，磷化液變成渾濁的浮白色，造成磷化膜質(zhì)量低劣。但是，在中溫和常溫磷化液中，含有一定量的亞鐵離子能提高磷化膜厚度、機(jī)械強(qiáng)度和防腐蝕能力。中溫磷化液中亞鐵離子控制在13.5g/L，常溫磷化液控制在0.52g/L為宜。亞鐵離子過高時，會使常溫磷化膜防腐能力降低，耐熱性變差，會使中溫磷化膜晶粒粗大，表面掛白灰，防腐能力下降。過多的亞鐵離

24、子可用雙氧水去除，每降低0.1%Fe2+，每100L磷化液需30%的雙氧水125ml。 5Zn2+可加快磷化速度，并在較寬的溫度范圍使用。鋅離子含量過低時，形成的膜疏且發(fā)暗。過高時，膜晶粒粗大，膜脆且白灰多。 猛離子可以提高磷化膜的硬度、附著力和耐腐蝕性能，使磷化膜結(jié)晶均勻、顏色加深。在中溫磷化液中，適宜的含量為：Zn2+：Mn2+=(1.52)：1，猛離子含量過高時，不易形成磷化膜。 6N03-、N02-和F-的影響 N03-和N02-可以加快磷化速度，提高膜的致密度和而蝕性，降低磷化溫度，如果含量過高會使膜表面出現(xiàn)白點(diǎn)，高溫磷化膜變??；會使中溫磷化液中Fe2+聚集過多；會使常溫磷化膜出現(xiàn)銹

25、斑。 F-是高效活化劑，主要用于常溫磷化，適宜的含量為0.53g/L，含量過高時，中溫磷化膜表面出現(xiàn)白灰，常溫磷化液壽命縮短。 （2）鐵系磷化 金屬件在含加速劑的堿金屬磷鹽的酸性溶液中形成磷化膜的過程稱為鐵系磷化或無定形磷化。同重金屬磷鹽磷化液（PH：1.53）相比，其PH：6以下即可操作，兩種溶液的成膜機(jī)理不同，無定形磷化膜由氧化鐵（Fe203）和磷酸鐵（FeP04 2H20）組在。 1磷化膜的特性 在鋼鐵上形成的無定形磷化膜是疏水性的，這種性質(zhì)能降低漆膜的起泡現(xiàn)象，但防止腐蝕在漆膜下面擴(kuò)張的性能差，因此，防護(hù)性能低于鋅系磷化。但無認(rèn)如何，遠(yuǎn)優(yōu)于在裸露金屬上涂漆。 鐵系磷化膜顏色范圍大，如：

26、灰色、蘭綠、紫色、蘭色等，膜很薄，膜重一般為0.21.0g/m2，因此這種膜特別適合做油漆底層，尤其是漆膜承受較大的機(jī)械變形，如板彈簧、螺旋彈簧、扭簧等。在不太惡劣的腐蝕環(huán)境下工作能滿足防護(hù)要求。有時這種處理也用于工序間防護(hù)。 2典型工藝流程 處理材料表面必須無銹，原則上不允許任何酸洗作業(yè)。最好的工藝流程為五步法： a)堿性脫脂：b)水洗；c)磷化；d)水洗；e)鈍化水洗。 最常用的施工方法是噴液法，因?yàn)榻悍ㄌ幚泶蠖啻嬖谀ど闲纬煞蹱畛恋砦铩?3 磷化液控制 在生產(chǎn)過程中主要控制PH值（用試紙或PH計）、總酸度、游離酸度、堿度，總酸度和游離酸度測定與結(jié)晶磷化相同。堿度測定取10ml磷化液，以溴

27、甲酚綠作為指示劑，用0.1N鹽酸或硫酸溶液滴定至淺綠色為終點(diǎn)。滴定消耗的毫升數(shù)就是堿度的點(diǎn)數(shù)。 4防銹磷化 作為防護(hù)用的磷化屬厚膜磷化，膜厚達(dá)20um以上，膜重一般1030g/m2，甚至更重。以此求得良好的防護(hù)性能，零件磷化處理后還要浸油、脂或蠟，以進(jìn)一步提高防腐性能。多見應(yīng)用于堅固件、彈簧等。 原則上，這類膜不能用于有機(jī)涂膜的底層，它對機(jī)械變形很敏感，受到形變時，膜會發(fā)生破裂和疏松，致使零件與漆膜分離。此外，涂料消耗很大，光澤度和光潔度差。 （1）慢磷化 槽液由磷酸二氫鋅、磷酸二氫猛、磷酸二氫鐵中的一種或兩種及游離的磷酸組成。由于不含氧化劑，隨著處理面積的增加，F(xiàn)e2+離子濃度不斷升高，沉渣

28、隨之增加。處理時間需要4060分鐘。 （2）加速高溫磷化 在上述磷化液中加入N03-、CI03-等，可大大縮短磷化時間，它們的作用在于氧化鋼鐵與酸反應(yīng)生成的氫離子和鐵的溶解生成的亞鐵離子，能維持溶液中Fe2+的含量終始在一個水平上。 在含加速劑的磷化液中，鋅的含量盡管開始是降低的，但在一定酸比下，槽液使用的整個過程能保持在一個恒定水平，磷化膜的成份不會由于處理面積的多少而發(fā)生明顯的變化。此外，含加速劑的磷化槽中沉淀物比不含加速劑要明顯減少。磷化膜抗腐蝕性能不變，槽液壽命明顯延長。 在生產(chǎn)過程應(yīng)定期化驗(yàn)并補(bǔ)充溶液，保持形成質(zhì)量均一的膜。零件入槽的方法可以多種，較大的工作用專用吊具或網(wǎng)籃；對大批量

29、小件，可用滾筒。 出于節(jié)能的目的，磷化溫度下降又不影響足夠厚的膜形成，無疑是人們追求的方向。最新的研究成果表明，調(diào)整組分可使原來溫度由9298降至6585，用標(biāo)準(zhǔn)的硫酸銅溶液點(diǎn)滴磷化膜時間可達(dá)2030分鐘不銹蝕。 高碳鋼和高碳低合金可形成黑色或深灰黑的膜，中低碳鋼只能形成銀灰至灰色的膜，如果要求黑色磷化膜，可用三種方法：一是磷化前染色，二是黑色磷化（染黑劑加入磷化液），三是磷化后染黑。涂裝 1涂裝目的 通過涂裝施工，使涂料在鋼鐵表面形成牢固的連續(xù)的涂層，發(fā)揮防護(hù)、裝飾和特殊功能等作用。 （1）防護(hù) 涂層使基體與空氣中的水分、酸、堿、鹽及其它腐蝕介質(zhì)隔離，防止或減緩因腐蝕造成損壞。 （2）裝飾

30、通過涂料顏色的多樣性和施工技術(shù)，或獲得不同色彩、光澤、花紋等裝飾涂層，外觀鮮艷、光亮、色調(diào)豐滿、明暗適度。 （3）特殊功能 隔音、絕熱、防火、防滑、防輻照、絕緣、偽裝等。 2涂料的選擇和配套原則 （1）涂料的選擇 除了要了解涂料產(chǎn)品說明書中介紹的涂料性能、技術(shù)指標(biāo)和涂裝作業(yè)性能外，還應(yīng)考慮以下幾個方面的問題： 1根據(jù)涂裝的目的的選擇涂料 2根據(jù)工作環(huán)境要求選擇涂料。使涂料的適用范圍吻合工作環(huán)境和技術(shù)要求。 3根據(jù)施工及干燥設(shè)備條件選項用合適的涂料。 4綜合考慮成本和性能。 5根據(jù)被涂物材料性質(zhì)，選擇配套的材料。 （2）涂料的配套原則 配套性指涂裝基材和涂料以及各層涂料之間的適應(yīng)性。良好的配套性

31、，方能保證涂層具有優(yōu)異的防護(hù)和裝飾性。 1涂料和基材的配套 不同材質(zhì)的表面必須選用適宜的涂料品種與其匹配，如鋼鐵表面可選用鐵紅或紅丹防銹底漆，對有色金屬特別是鋁鎂合金則絕地不能使用之，否則發(fā)生電化學(xué)腐蝕，加速腐蝕的發(fā)生。 2涂膜各層之間的配套 底漆應(yīng)與面漆配套，最好是烘干型底漆與烘干型面漆配套，自干型底漆與自干型面漆配套。此外，底漆與面漆應(yīng)有大致相近的硬度和抗張強(qiáng)度。硬度的差異味會造成超皺現(xiàn)象。底漆與面漆的油度不協(xié)調(diào)，致使它們干燥收縮不同，容易造成涂層龜裂。 3多層異類涂層配套 隨著力差的面漆應(yīng)選擇附著力強(qiáng)的底漆。有時為提高附著力，在底漆和面漆中間增加過渡層。 4涂料與施工工藝的配套 每種涂料

32、和施工工藝均有自身特點(diǎn)和一定適用范圍，配套適當(dāng)與否直接影響涂層質(zhì)量，涂裝效率和涂裝成本。施工工藝應(yīng)嚴(yán)格按涂料使用說明規(guī)定進(jìn)行，如高粘度厚膜涂料，一般采用高壓空氣噴涂。 5涂料與輔助材料的配套 輔助材料包括稀釋劑、催干劑、固化劑、防潮劑、消泡劑、增韌劑、穩(wěn)定劑、流平劑等，它們的主要作用是改善施工性能和涂層性能，防止涂層產(chǎn)生弊病，只有使用得當(dāng)，才能達(dá)到預(yù)期效果。如稀釋劑，每類涂料均有其特定的稀釋劑，不可亂用。當(dāng)過氯乙烯漆使用硝基漆稀釋劑時，將會使過氯乙烯樹脂析出。 3涂裝工藝和設(shè)備 涂裝工藝中除傳統(tǒng)的刷涂、揩涂、浸涂、輥涂、淋涂、空氣噴涂外，近年來，一些高效、節(jié)能、節(jié)材的涂裝工藝也得到廣泛應(yīng)用，如

33、：高壓無氣噴漆，粉末流化床涂裝、粉末靜電涂裝、電泳涂裝、自泳涂裝等。 性能優(yōu)良的涂料如無合適的工藝和設(shè)備保證，其特性難以體現(xiàn)。應(yīng)依據(jù)零件的形狀、面積大小、生產(chǎn)綱領(lǐng)、表面形態(tài)、涂料特性等合理選用工藝和設(shè)備。 前后處理的工藝設(shè)備也不容忽視，如前處理的噴砂或拋丸，磷化處理；后處理的烘烤均溫控溫、加熱方式（遠(yuǎn)紅外）等。 此外，從環(huán)境保護(hù)和操作者的健康角度出發(fā)，應(yīng)有必要的防護(hù)和治理措施。 4涂裝環(huán)境 主要是采光好、亮度均勻、適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸?、空氣清潔、通風(fēng)良好和防火防爆。 前處理 前處理包括如下內(nèi)容：去油脂、水洗、除銹酸洗、中和、噴砂、噴丸、表調(diào)、去應(yīng)力退火等。前處理的目的在于清除金屬表面外來物質(zhì)，去除

34、有害應(yīng)力，防止結(jié)晶粗化（指磷化前表調(diào)）。為獲得理想的金屬或非金屬覆蓋層防護(hù)處理做好準(zhǔn)備。 金屬表面具有重要的性質(zhì)之一是只附，這是由于金屬表面的原子或分子的力場是不飽和的，因此有吸引其它分子的能力。吸附又分為物理吸附和化學(xué)吸附，物理吸附容易解吸，化學(xué)吸附很難解吸。金屬對氣體、液體以及固體都會有吸附作用，表面的粗糙度及外來物質(zhì)污染對吸附有很大影響，因此，表面防護(hù)處理的前處理十分重要，應(yīng)予以足夠重視。 1去油脂 主要有堿液清洗、溶劑乳化清洗、表面活性劑清洗、溶劑清洗。施工方法主要是浸液和噴淋。由于堿液清洗原料易得，價格低廉，設(shè)備簡單，操作方便，應(yīng)用廣泛。 （1）堿液配方原則 1能溶解油脂；2能形成高

35、堿度；3具有分散膠體狀物質(zhì)作用；4具有乳化性；5易于被水漂洗；6化學(xué)穩(wěn)定性好，耐熱；7潤濕能力強(qiáng)，表面張力低；8有效濃度低；9無毒無公害；10腐蝕性小。 配方無嚴(yán)格要求，一般由氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸三鈉、水玻璃、0P乳劑、合成洗滌劑配制，使用溫度控制在80100。 （2）除油質(zhì)量檢查方法 方法有水膜法、揩拭法、鍍銅法、噴霧法、熒光法、稱重法、試紙法。生產(chǎn)中最常用的簡單方法為水膜法，經(jīng)除油清洗后的零件浸入干凈的水中，取出后30秒瀝水，觀察表面有一層連續(xù)的水膜，表明油脂已洗凈；如水膜破裂，表明未洗凈。 2水洗 除油后、除銹酸洗后、中和后、氧化后、磷化后、鈍化后均應(yīng)水洗，以清除表面臟物，同時防止前一

36、種處理液進(jìn)入下一種處理液。清洗槽應(yīng)設(shè)溢流裝置，保持清洗水不斷流動更新，清洗時間保持12分鐘，如果零件有盲孔和凹槽，應(yīng)增加一次噴洗。去油后水洗常清洗兩次，一次熱水洗（80左右），次冷水洗，以洗凈為原則，安排前后水洗次序。 堿液去油脂后水洗槽的控制：清洗水的堿度低于1.5點(diǎn)。取50ml水樣，用0.1N標(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定，標(biāo)準(zhǔn)酸溶液消耗量（毫升）即點(diǎn)數(shù)。 酸洗及磷化后清洗槽的控制：清洗水的酸度低于1.5點(diǎn)。方法同上，只是用標(biāo)準(zhǔn)堿溶液滴定。 存在于金屬表面的鹽類會使漆膜起泡，對防銹油膜也有不利影響，因此 ，水的質(zhì)量應(yīng)予控制，水質(zhì)要求： （1）氯化物和硫酸鹽總量應(yīng)低于70ppm； （2）總堿度應(yīng)低于200 ppm； （3）（1）和（2）的總量應(yīng)低于255ppm； （4）電阻率不低于100，000cm； （5）電泳漆前的最后清洗應(yīng)用去離子水。去離子水的電阻率為500，000cm。 3除銹酸洗 酸洗可去除大氣腐蝕產(chǎn)物和氧化皮，同時對金屬表面起活化作用?；瘜W(xué)除銹的無機(jī)酸和有機(jī)酸近二十種之多，由于無機(jī)酸除銹效率高、速度快、價格低，在生產(chǎn)中用得最多，如：硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸，它們有時單獨(dú)使用，有時混合使用，加熱可加速除銹，一般控制溫度