氧化磷化处理课件.ppt

1、表面工程氧化处理氧化处理磷化处理磷化处理氧化处理 1、为什么要氧化处理?2、氧化膜生成的基本原理 3、氧化处理的方法及前处理 4、氧化处理工艺高温氧化处理、常温氧化处理、无碱氧化处理、5、氧化处理后 当钢铁处于的大气中时，在它的表面上形成了微电池，在氧的作用下钢铁表面上就形成了。由于它并且，因而促使潮湿的大气继续对钢铁进行腐蚀，直至破坏。如果在钢铁表面上形成一层致密的磁性氧化铁(Fe3O4)薄膜，就能使钢铁具有一定的抗大气腐蚀能力，阻止钢铁表面生锈，还能起到表面装饰的作用。2 概念：将钢铁件放入含）、或者溶液中处理，使零件表面生成一层很薄的黑色氧化膜的过程，称为氧化处理，简称，又称。3 精密机

2、床零件、光学产品零件、仪器仪表零件、液压控制系统器件等，在其表面可以形成一层很薄的膜层（一般0.61.5微米），所以对零件的尺寸和精度都几乎没有影响，同时氧化过程中不会析氢，不会产生氢脆。钢铁件氧化处理后可提高，但效果不够理想，所以如果在氧化后进行后处理，可用或或等，便可明显提高其耐蚀性和润滑性。42.氧化膜生成的基本原理氧化膜生成的基本原理6在碱性溶液中，加入一定量的氧化剂（），金属表面生成一层氧化膜（Fe3O4）。由于溶液与金属界面形成氧化铁的过饱和，使金属表面生成，结晶晶核逐渐长大，形成一层连续成片的氧化膜。氧化膜形成以后，氧化过程的继续进行取决于两个因素：（1）界面反应速度。这包括金属

3、/氧化物界面及氧化物/气体界面上的反应速度。(2)参加反应的物质通过氧化膜的扩散速度。它包括浓度梯度化学位引起的扩散,也包括电位梯度电位差引起的迁移扩散。这两个因素控制进一步氧化的速.有三种情况：a），在氧化物/气体界面上进行反应;b)，在金属/氧化物界面上进行反应;c)金属离子和氧，它们在氧化膜中相遇并进行反应。7 氧化膜生长速度和厚度取决于结晶与单个之比。结晶晶核生长速度时：金属表面上晶核数量增多，各晶核相互结合而形成一层连续的氧化膜（如图a）。结晶晶核生长速度时：等到各结晶晶核相互结合的时候，每一个晶核已经长大，这时形成的氧化膜较厚，甚至形成疏松的氧化膜（如图b）8 化学氧化化学氧化法法

4、 碱性氧化法碱性氧化法（发蓝）（发蓝）热氧化法热氧化法 阳极氧化法阳极氧化法 酸性氧化法（常温发蓝）酸性氧化法（常温发蓝）9前处理 零件表面清理的质量好坏直接影响氧化膜的质量。钢件经过机械加工或者热处理后，表面有和，影响氧化膜的生成。热处理后的零件可直接去除表面氧化膜，光洁度要求较高的零件可用或。10高温氧化处理高温氧化处理 将钢铁浸入溶液中，在大于l00的高温下氧化处理，氧化膜的主要成分是。膜层颜色取决于钢铁材料的、和。一般钢铁呈黑色和蓝黑色；铸铁和含硅较高的钢呈黑褐色 单槽法：操作简单，目前广泛使用 双槽法：钢铁件依次在和的氧化槽中进行氧化处理。氧化膜较厚，耐蚀性较高。1112配方配方1：

5、通用氧化液，：通用氧化液，操作简单，膜层美观操作简单，膜层美观光亮，但膜层较薄光亮，但膜层较薄配方配方2：氧化速度快，：氧化速度快，膜层致密但光亮度较膜层致密但光亮度较差差配方配方1：可获得保护：可获得保护性能好的蓝黑色光亮性能好的蓝黑色光亮氧化膜氧化膜配方配方2：可获得较厚：可获得较厚的黑色氧化膜的黑色氧化膜1314前处理前处理后处理后处理常温氧化处理常温氧化处理 传统的氧化存在着碱浓度高，温度高，能耗大，生产效率低等缺点，并且易出现，对于Si、Mn、Cr、Ni含量高的合金钢，很难得到满意的外观。20世纪80年代中期国内开发的技术，具有节能，效率高，成本低等有点，得到广泛应用。常温发黑剂：，

6、加上络合剂和稳定剂等以改善成膜条件和提高成膜质量。15发黑的原理发黑的原理 在酸性条件下，钢铁表面析出Cu，与基体形成微电池，加速成膜过程。亚硒酸H2SeO3与Fe和Cu粒子反应形成黑色的膜：溶解的Fe2+氧化成Fe3+，并与 反应生成黑色的 结晶参与成膜。在有磷酸盐和氧化剂存在时，还可能有FeHPO3和FePO3参与成膜，进一步提高膜层与基体的结合力和抗腐蚀性。16钢铁常温发黑配方钢铁常温发黑配方17无碱氧化处理无碱氧化处理 无碱氧化法即。形成。厚度约14 ，膜层是在处理过程中由于。可使黑色金属制品的表面呈现黑色，其外观与自碱液氧化处理的氧化膜相同，但其被覆层与油膜或油漆膜相结合具有高度的抗

7、腐蚀性能。被覆层具有较高的弹性。抗磨强度（机械强度）是氧化膜的若干倍；大大超过氧化膜。m18无碱氧化处理的优点无碱氧化处理的优点 在氧化处理溶液中保持的缩1/21/3;被覆层的、和比氧化膜高很多；工作温度100oC左右，；可以同时处理黑色金属和有色金属零件；可以作为涂油漆层前的准备工作，油漆层与磷酸盐氧化物被覆层可以。19溶液成分与处理工艺溶液成分与处理工艺2021碱性氧化处理碱性氧化处理225.氧化后处理氧化后处理 对于不合格的氧化膜，应在酸洗溶液中除去，再重新进行氧化处理，不允许酸洗的合金钢可用机械的方法除掉旧的氧化膜 不合格的氧化膜经除油后，可在10%15%的盐酸或硫酸溶液中退除。皂化处

8、理或重铬酸盐填充处理；经皂化处理后，膜的孔隙被封住，提高了抗腐蚀性能。23 碱性氧化后处理不当使膜防护性变差；：（1）工件氧化后清洗不彻底；（2）配制的肥皂水的水质未经软化处理，致使溶液中产生絮状漂浮物，该漂浮物随后富集在氧化膜的表面；（3）未经充分干燥前涂覆机油等。（1）氧化处理后充分的进行冷、热水清洗，除去工件表面的碱性物质；24（2）满足皂化处理中的三点要求；（3）干燥处理要彻底，干燥够工件表面及孔眼、缝隙等处不能有游离水存在；（4）热油封闭处理的温度不可低于1050C，填充、封闭氧化膜孔隙；（5）浸油过程若有爆裂声，说明工件的孔眼、狭缝处有水存在，可以增加浸油时间，至无水滴爆裂声。25

9、磷化处理 概述 磷化膜的形成机理及磷化工艺 磷化的作用及用途 磷化组成及性质 影响磷化的因素 磷化后处理及检验1.1定义：使金属与磷酸或磷酸盐化学反应，在其表面形成一层稳定磷酸盐膜的处理方法叫做磷化处理。磷化是常用的前处理技术，一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，原理上应属于化学转换膜处理，主要应用于钢铁表面磷化，有色金属（如铝、锌）件也可应用磷化。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。1.概述1.2磷化处理发展的三个时期 奠定磷化技术基础时期奠定磷化技术基础时期磷化膜用作

10、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。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。磷化技术迅速发展时期磷化技术迅速发展时期1909年美国T.W.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，克服了许多缺点，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1

11、0min,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。磷化技术广泛应用时期磷化技术广泛应用时期二战结束以后，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、连续钢带高速磷化。当前，磷化技术领域的研究方向主要是围绕提高质量、减少环境污染、节省 能源进行。2.磷化膜的形成机理及工艺用含有锰、铁、锌的磷酸二氢盐作磷化剂，在金属与溶液的界面，发生化学反应M(H2PO4)2 MHPO4+H3PO4MHPO4 M3(PO4)2+H3PO4可溶性的磷酸

12、二氢盐水解生成不溶性的磷酸氢盐和磷酸盐。3Fe+2H3PO4 Fe3(PO4)2+3 H2 反应生成的不溶于水磷酸盐在金属表面沉积成为磷酸盐保护膜。电化学机理：认为是一种微电池作用的结果阴极反应：2H-+2e=H2阳极反应：Fe-2e=Fe2+Fe2+2H2PO4-=Fe(H2PO4)2 Fe(H2PO4)2=FeHPO4+H3PO4 3FeHPO4=Fe3(PO4)2+H3PO4 阴极反应：2H-+2e=H2同样，阳极反应生成物还有Mn3(PO4)2 Zn3(PO4)2一起结晶，形成磷化膜。磷化工艺主要有：高温中温和常温磷化磷化处理 生产中可根据钢铁对表面磷化膜的不同要求选用不同的工艺。高温

13、磷化优点是膜层较厚，具有耐蚀性耐热性结合力和硬度都比较好，磷化速度快；缺点是工作温度高，耗能大，溶液蒸发量大，成分变化快，常需调整，且结晶粗细不均匀。中温磷化的优点是膜层的耐蚀性接近高温磷化膜，溶液稳定，磷化速度快，生产效率高；缺点是溶液较复杂，调整较麻烦。常温磷化的优点是节约能源，成本低，溶液稳定；缺点是耐蚀性较差结合力欠佳，处理时间较长，效率低。3.磷化作用及用途磷化作用及用途 3.1、磷化作用 （1）涂装前磷化的作用 增强涂装膜层（如涂料涂层）与工件间结合力。提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性。提高装饰性。（2）非涂装磷化的作用 提高工件的耐磨性。令工件在机加工过程中具有润滑性。提高工件的耐

14、蚀性。3.2、磷化用途 钢铁磷化主要用于耐蚀防护和油漆用底膜。（1）耐蚀防护用磷化膜 防护用磷化膜 用于钢铁件耐蚀防护处理。磷化膜类型可用锌系、锰系。膜单位面积质量为10-40 g/m2。磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等。油漆底层用磷化膜 增加漆膜与钢铁工件附着力及防护性。磷化膜类型可用锌系或锌钙系。磷化膜单位面积质量为0.2-1.0 g/m2（用于较大形变钢铁件油漆底层）；1-5 g/m2（用于一般钢铁件油漆底层）；5-10 g/m2（用于不发生形变钢铁件油漆底层）。（2）冷加工润滑用磷化膜 钢丝、焊接钢管拉拔 单位面积上膜重1-10 g/m2；精密钢管拉拔 单位面积上膜重4-10 g/m2

15、；钢铁件冷挤压成型 单位面积上膜重大于10 g/m2。（3）减摩用磷化膜 磷化膜可起减摩作用。一般用锰系磷化，也可用锌系磷化。对于有较小动配合间隙工件，磷化膜质量为1-3 g/m2；对有较大动配合间隙工件（减速箱齿轮），磷化膜质量为5-20 g/m2。（4）电绝缘用磷化膜 一般用锌系磷化。用于电机及变电器中的硅片磷化处理。4.磷化膜组成及性质 分类 磷化液主要成份 膜组成 膜外观 单位面积膜重/g/m2 锌系 Zn(H2PO4)2 磷酸锌和磷酸锌铁 浅灰深灰 1-60 锌钙系 Zn(H2PO4)2和 Ca(H2PO4)2 磷酸锌钙和磷酸锌铁 浅灰深灰 1-15 锰系 Mn(H2PO4)2 和F

16、e(H2PO4)2 磷酸锰铁 灰深灰 1-60 锰锌系 Mn(H2PO4)2 和Zn(H2PO4)2 磷酸锌、磷酸锰、磷酸铁混合物 灰深灰 1-60 铁系 Fe(H2PO4)2 磷酸铁 深灰色 5-10 磷化膜组成 磷化膜为闪烁有光，均匀细致，灰色多孔且附着力强的结晶，结晶大部分为磷酸锌，小部分为磷酸氢铁。锌铁比例取决于溶液成分、磷化时间和温度。性质 （1）耐蚀性 在大气、矿物油、植物油、苯、甲苯中均有很好的耐蚀性，但在碱、酸、水蒸气中耐蚀性较差。在200-300时仍具有一定的耐蚀性，当温度达到450时膜层的耐蚀性显著下降。（2）特殊性质 如增加附着力，润滑性，减摩耐磨作用。磷化工艺流程磷化工

17、艺流程 预脱脂脱脂除锈水洗(表调)磷化水洗磷化后处理(如电泳或粉末涂装)5.影响因素影响因素 1、温度 温度愈高，磷化层愈厚，结晶愈粗大。温度愈低，磷化层愈薄，结晶愈细。但温度不宜过高，否则Fe2+易被氧化成Fe3+，加大沉淀物量，溶液不稳定。2、游离酸度 游离酸度指游离的磷酸。其作用是促使铁的溶解，形成较多的晶核，使膜结晶致密。游离酸度过高，则与铁作用加快，会大量析出氢，令界面层磷酸盐不易饱和，导致晶核形成困难，膜层结构疏松，多孔，耐蚀性下降，令磷化时间延长。游离酸度过低，磷化膜变薄，甚至无膜。3、总酸度 总酸度指磷酸盐、硝酸盐和酸的总和。总酸度一般以控制在规定范围 上限为好，有利于加速磷化

18、反应，使膜层晶粒细，磷化过程中，总酸度不断下降，反映缓慢。总酸度过高，膜层变薄，可加水稀释。总酸度过低，膜层疏松粗糙。4、PH值 锰系磷化液一般控制在2-3之间，当PH3时，共件表面易生成粉末。当PH1.5时难以成膜。铁系一般控制在3-5.5之间。5、溶液中离子浓度 溶液中Fe2+极易氧化成 Fe3+，导致不易成膜。但溶液中Fe2+浓度不能过高，否则，形成的膜晶粒粗大，膜表面有白色浮灰，耐蚀性及耐热性下降。Zn2+的影响，当Zn2+浓度过高，磷化膜晶粒粗大，脆性增大，表面呈白色浮灰；当Zn2+浓度过低，膜层疏松变暗。6.磷化后处理及检验 目的：增加磷化膜的抗蚀性、防锈性。磷化渣 1、磷化渣的影

19、响 磷化中生成的磷化渣，既浪费药品又加大清渣工作量，处理不好还影响磷化质量，视为不利。磷化中在生成磷化渣的同时还会挥发出磷酸，有助于维持磷化液的游离酸度，保持磷化液的平衡，视为有利。2、磷化渣生成的控制 降低磷化温度。降低磷化液的游离酸度。提高磷化速度，缩短磷化时间。提高NO-3 与PO3-4的比值。磷化膜质量检验磷化膜质量检验 外观检验 肉眼观察磷化膜应是均匀、连续、致密的晶体结构。表面不应有未磷化的残余空白或锈渍。由于前处理的方法及效果的不同，允许出现色泽不一的磷化膜，但不允许出现褐色。耐蚀性检查 浸入法 将磷化后的样板浸入3的氯化钠溶液中，经两小时后取出，表面无锈渍为合格。出现锈渍时间越

20、长，说明磷化膜的耐蚀性越好。点滴法 室温下，将蓝点试剂滴在磷化膜上，观察其变色时间。磷化膜厚度不同，变色时间不同。厚膜5分钟，中等膜2分钟，薄膜1分钟。主要是铝件及锌件的磷化主要是铝件及锌件的磷化 磷化发黑液 常温使用，磷化保护一步成型！又称钢铁着色剂！1：4-5稀释后使用，常温浸泡30分钟左右，最后封闭保护！处理工艺：除油除锈防锈水浸泡磷化发黑晾干封闭保护关于钢铁氧化处理还有很多知识可以作介绍，比如：钢铁氧化处理用设备；溶液的配制及各种方法处理过程中的规范性；氧化膜的质量检测；氧化膜常见缺陷及排除方法。钢铁表面氧化和磷化处理问答钢铁表面氧化和磷化处理问答王尚义 著 化学工业出版社 索取号索取号:TG178-44/1 4142