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内容:磷化工艺质量及发展趋势
磷化工艺质量及发展趋势
发布时间:2010-01-11 09:27:48   点击率:1442

  为了使碳钢类紧固件在使用过程中避免或减少腐蚀,常采用表面磷化表面处理工艺。

  磷化是借磷化溶液在紧固件表面人为地造成一层厚度3~10um的保护膜,这层膜是难溶的磷酸锰的混合物。磷化溶液用磷酸、氧化锌、硝酸钠或亚硝酸钠等配成。磷化应上油,以增加耐腐蚀性,磷化层是良好的涂漆底层。

  磷化和涂漆紧固件能良好抵抗大气腐蚀,以及海水及淡水的腐蚀作用,其抗腐蚀能力明显优与发兰、氧化处理。

  目前,国内外研究和利用较多的是低、中、高温磷化。但因其能耗大,处理工艺时间长,沉渣多而不利于现代化生产。为了使紧固件产品适应快速发展的市场竞争需要,提高磷化液的质量,降低能耗成本,磷化工艺以向更低的磷化温度、更短的处理时间、更短的工艺流程及更加环保的工艺和材料方向发展,成为当前的发展趋势。

  磷化工艺质量

  1、 更低的磷化温度

  磷化反应的速度决定于温度、浓度及磷化液的流动性等参数,它们的数值越高,反应速度越快。在能源匮乏的时代,降低磷化处理温度已成为工艺改进的目标,目前有磷化温度在35℃~40℃常温下进行。

  2、 更短的处理时间

  完成磷化反应是以基体表面是否完全被磷化膜所覆盖判断标准。

  磷化膜晶体的形状是由磷化液的组成及磷化液的流动性决定的,而磷化反应初期所形成的晶核数则决定着晶体的尺寸。磷化液中添加的镍可以在磷化初期的反应中以金属镍的方式部分地沉积在基体表面,形成微阳极,能有效地减少磷化膜晶体的尺寸。然而,如果磷化液组成一旦固定,晶体的尺寸则决定于磷化前的表面调整工艺。

  3、 提高磷化效率

  在具有自动化的浸渍式的碗化线上,磷化时间已缩短到75s~90s。有色金属材料(铝)、高疲劳强度材料、提高这些零件的磷化效率和磷化膜的性能是十分必要的。

  4、 磷酸盐溶液中的应力腐蚀开裂

  磷化是在酸性条件下进行的,因此,在磷化时应避免应力腐蚀开裂,以碳钢为例,碳钢在磷酸盐水溶液中易发生晶粒应力腐蚀开裂。主要缺陷是酸洗和磷化过程中吸收氢而产生氢脆,磷化后的去氢十分重要。对锌系磷化膜在140~160℃保温4~8h,而锰系磷化膜在150~170℃保温6~10h,对大于等于10级以上高强度紧固件可防止延迟断裂。

  5、 紧固件表面状态的影响

  高碳钢、中碳钢、低合金钢较易磷化,膜黑而厚,但较粗。低碳钢与高合金钢,磷化膜颜色较浅,结晶致密,在磷化前进行适当的浸蚀,可显著提高磷化膜质量
在紧固件中,热处理决定了基体组织,因而对膦化膜的影响也较大。回火后马氏体和珠光体较铁素体易腐蚀,磷化后在钢材偏析区会出现白色块斑,造成磷化膜不均匀。为此,在热处理前,增加一道碱性去磷工艺,可保证磷化膜质量。

  磷化发展趋势

  1、 三元合金锌——锰——镍磷化剂

  传统的磷化优点在于磷化前不需要活化,但要求的处理温度高,因此产生大量沉淀。现在由于增加了表调工序,即在磷化前用磷酸钛溶液处理工件,起到了活化工件表面的作用。镀锌件的磷化最好在含有更高的Mn2-、Ni2-、Fe2+磷化液中进行,而铝及其合金的磷化液又必须含有加速铝基体腐蚀的氟离子等加速剂。锌锰镍三磷化剂是一种中温磷化剂,这与国外的低锌锰改性磷化在原理上是类似的,是今后发展的一个重要发展方向。

  2、 不含镍的磷化液

  镍作为磷化液的重要组成部分,在细化磷化结晶方面十分有效,尤其可以改善电镀锌板的结合力和涂装性能,通过采用新型的表面调整剂及在膜层中采用镍的替代金属,已经开发出在电镀锌板上生成更加细致磷化膜的工艺,采用新工艺获得的磷化膜完全可以与含镍的磷化工艺媲美。

  3、 不含亚硝酸盐的磷化工艺

  亚硝酸盐作为氧化型促进剂在锌盐磷化中扮演着重要的角色,在封闭式锌盐磷化工艺,Na+和NO3-的积累将会被磷化液稳定性和磷化效率产生影响,这时亚硝酸盐不是作为氧化剂,而是作为Fe2+的络合剂。由于亚硝酸盐属致癌物,采用其它与亚硝酸盐有相同作用的物质替代势在必行。无亚硝酸盐体系获得的磷化膜性能完全可与传统工艺相比。

  磷化膜具有降低摩擦系数,起润滑作用,防止紧固件表面损伤等特点。更短处理锌盐磷化技术以及超细致的锰盐磷化结晶,将有效的改善紧固件表面防腐质量,未来技术需持续不断改进。

  我们希望磷化技术继续为提高紧固件品质作出贡献,并随新形式的发展而不断提高。