磷化基础

1磷化工艺前处理技术和应用2前处理线－汽车工业集液沟供水油水分离器压滤机排水沟12345678910115过滤器或淤泥清理机3前处理典型工艺工位时间温度压力1。喷淋预脱脂1－3分钟50－65℃1.5-3bar2。脱脂1－3分钟50－65℃1.5-3bar3。脱脂1－3分钟50－65℃1.5-3bar4。喷淋水洗0.5－1分钟常温1.5-2.5bar5。浸渍水洗1分钟常温1-2bar6。表调1分钟常温1-2bar7。磷化3分钟40－55℃(0.8-1.2bar)8。喷淋水洗0.5分钟常温1-2bar9。浸渍水洗1分钟常温1-2bar10。纯水洗(钝化)1分钟常温1-2bar11。新鲜纯水喷淋0.5分钟常温0.5-1.5bar4污物的种类及来源金属加工•电镀和酸洗(金属盐，铁粉末)•轧制和预润滑油(脂肪酸，蜡)•金属氧化物•表面碳粉(退火处理)•CRS的碳化物冲压和装配环境和运输•平板清洗冷凝和金属氧化•冲压润滑油/拉伸液运输油和热处理•操作防锈油•焊接，焊接剂，铜焊•研磨，擦洗，金属污物•粘合剂和密封胶•金属记号笔印5脱脂剂的组成无机盐和碱分散作用，对已脱去的油污部分乳化碱高的pH值皂化作用硅酸盐改善负荷能力，在表面能形成硅酸盐膜，有缓蚀作用磷酸盐除去色料，形成磷酸盐膜硼酸盐铝材的清洗碳酸盐稳定pH值，弱碱性产品中的主要碱性成分•有机成分6脱脂剂的组成•无机盐和碱有机成分消泡剂缓蚀剂络合剂表面活性剂阴离子表面活性剂CH3(CH2)n-CH2-SO3-Na+非离子表面活性剂CH3(CH2)n-CH2-(OCH2CH2)10-OH阳离子表面活性剂CH3+CH3-(CH2)10-CH2-N-CH3CL-CH37表面活性剂的“卷裹”机理亲水基表面活性剂分子憎水基活性剂分子束含油污垢工件表面油污脱离卷裹8影响清洗效果的因素化学品机械作用处理温度处理时间处理方法(浸渍，喷淋)处理时间槽液污染程度清洗剂的种类浓度处理稳定基材和污染物9泡沫问题引起泡沫的因素：温度阴离子乳化剂的带入喷淋压力非离子乳化剂的带入非离子型消泡剂的分解(例如：油水分离器，离心分离器)10表调剂对磷化的影响无表调的磷化膜经过表调的磷化膜放大倍率：400X11磷化膜的晶貌12不同汽车板材的磷化晶貌800XEGHDGCRS13磷化反应机理(一)微阴极钢板Fe→Fe2++2e微阳极2H++2e→H2扩散层磷化液Fe2+Zn(H2PO4)214锌磷化的反应机理(二)阴极区域：Fe→Fe2++2e阳极区域：2H+2e→H2orO+H2O+2e→2(OH)成膜反应：H3PO4+Zn(H2PO4)2+Fe(H2PO4)2+Fe→Zn3(PO4)2+Zn2Fe(PO4)2+ZnHPO4+FePO4磷化膜：Zn3(PO4)2;Zn2Fe(PO4)2(4份水)磷化渣：ZnHPO4;FePO4Zn2++2ZnPO4-→Zn3(PO4)2(Hopeite)Fe2++2ZnPO4-→Zn2Fe(PO4)2(Phosphophylite)喷淋：反应1反应2；浸渍：反应2反应115铁磷化反应机理(三)铁磷化反应平衡：6Fe+8NaH2PO4+3/2O2+3H2O→4FePO4+2Fe(OH)3+6H2+4Na2HPO4铁磷化膜的主要成分：Fe3(PO4)2*8H2OFe3O4其它化合物16磷化液的成分阳离子:–Zinc(Zn2+)–Nickel(Ni2+)–Manganese(Mn2+)–Calcium(Ca2+)–Magnesium(Mg2+)–Copper(Cu2+)–Iron(Fe2+)–Cobalt(Co2+)17磷化液的组成阴离子:–Phosphat(PO43-)–Nitrate(NO3-)–Sulfate(SO42+)–Chloride(Cl-)–Citrate–Tartrate–Fluoride(F-)–ComplexFluoride(SiF62-)18磷化液的组成促进剂:–Nitrate(NO3-)–Nitrite(NO2-)–Chlorate(ClO3-)–Hydrogenperoxide(H2O2)–Nitrobenzenesulfonate–Hydroxylammoniumsulfate(NH3OH)2SO4–Hydroxylamine(NH2OH)1920促进剂的作用机理氢气的去极化防止在工件表面形成阻碍磷化膜生成的氢气泡，使磷化膜均匀，致密。Fe2+的氧化Fe2+被氧化成Fe3+，然后形成磷化渣被除去。21磷化工艺对膜重的影响Totalacid总酸Freeacid游离酸Acidratio酸比Accelerator促进剂Phosphate/Nitrateratio磷酸根/硝酸根的比Temperature温度Treatmenttime处理时间Activation表调作用影响因素：22磷化液中的有害离子Aluminium铝Lead铅Chrome(Cr3+/Cr6+)铬Tin锡Molybdenum钼Arsenic砷23油漆对磷化膜的要求均匀，细小的磷化膜封闭，致密的磷化层无挂灰和二次磷化层柔软性耐腐蚀性24磷化槽液的分析分析项目：Freeacid游离酸Totalacid总酸Accelerator(e.g.Nitrite)促进剂Zinc锌离子Manganese锰离子Nickel镍离子Iron铁离子Fluoride(Aluminium)氟离子(铝离子)25磷化膜性能项目基准值试验方法1。外观：平整，均匀，致密目视2。膜重：2.5-3.5g/m2GB6807-863。结晶形状：颗粒状电镜1000倍4。P比：85%X射线衍射法5。结晶粒度：10um电镜1000倍6。渣产量：2－3g/m2理论值7。杯突试验：4mmDINISO15208。石击试验：1－2P-VW3.17.19。划格试验：Gt.0DIN5315110。盐雾试验：(240hr)无锈，不起泡DIN50021ss11。30循环：2mmDIN5316712。湿热试验：无锈，不起泡DIN50017sk13。化学品理论消耗量：Ridoline5-10g/m2Fixodine0.05-0.1g/m2Granodine12-15g/m226不同磷化处理的腐蚀试验磷化工艺膜重(g/m2)油漆扩蚀*薄膜铁磷化0.2-0.410-20厚膜铁磷化0.4-1.03-7厚膜铁磷化+钝化0.4-1.01-4锌磷化+钝化2-51*504小时盐雾(DIN50021)后的结果。在磷化+粉末涂料的基板上划叉。27钝化的机理由钝化封闭磷化膜孔隙基材基材磷化膜孔隙的底部被钝化磷化膜表面铬化反应28最后水洗的类型类型特征情形Cr-VI/Cr-IIIDeoxylyte41逐步在减少在欧洲，美国得到广泛使用Cr-IIIDeoxylyte7030无Cr6+ZrF62-Deoxylyte54NC无铬体系，无机物在德国汽车工业中使用得较广泛PVPAParcolene90无铬体系，有机聚合物在美国得到广泛使用DIwater无添加剂在日本使用得比较普遍29无铬钝化剂Parcolene90原理：在磷化膜表面形成一层100埃的聚合物覆盖膜。这层覆盖膜能与磷化膜螯合，并与油漆交叉连接。作用：1。封闭磷化膜孔隙，提高耐腐蚀性能。2。为后续油漆提供一个微酸性的表面，加强油漆与底材的结合力。30钝化剂与油漆的结合机理ON()nHMeHOMeOHOMeOZr(Ti)金属表面与油漆的结合与金属的络合中心31无铬钝化剂优点：无致癌物质不需单独的废水处理具有同含铬钝化剂相当的处理效果对铝材的处理效果更佳通过离子交换处理，水洗水能循环使用特性：含锆化学品配槽浓度：0.25％在室温下也能工作须用不锈钢设备Deoxylyte54NC32水洗水123脱脂水洗举例:m=10ml/m?表面Co=25g/lCx=0.01g/l稀释比例=1:2500消耗量:1个水洗槽25.00l/m?表面2个水洗槽0.50l/m?表面3个水洗槽0.14l/m?表面水洗水计算方程式(简化式)L=nCoCxL=水洗水的消耗(l/m?表面)m=带出量(l/m?表面)n=水洗区的水洗槽数量Co=最后脱脂槽的浓度(g/l)Cx=最后水洗槽的浓度(g/l)m33水洗水的作用洗净工件表面的化学残留物，避免对下道工位的不良影响；降低工件的温度；使工件保持湿润。34现场服务和槽液管理槽液参数的测定脱脂工位:磷化工位:总碱游离酸游离碱总酸总碱/游离碱促进剂锌/镍/锰/(氟)磷化渣表调工位:钝化工位:pH值pH值总碱浓度钛含量1.水洗工位在必要时,检测pH值,电导,污染度;2.除了上述参数外,物理参数需检查,如:压力,温度等;