磷化（phosphorization）是一種化學與電化學反應形成磷酸鹽化學轉化膜的過程，所形成的磷酸鹽轉化膜稱之為磷化膜。磷化的目的主要是：給基體金屬提供保護，在一定程度上防止金屬被腐蝕；用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力；在金屬冷加工工藝中起減摩潤滑使用。 磷化處理工藝應用于工業己有90多年的歷史，大致可以分為三個時期:奠定磷化技術基礎時期、磷化技術迅速發展時期和廣泛應用時期。 一、磷化原理 1、磷化 工件（鋼鐵或鋁、鋅件）浸入磷化液（某些酸式磷酸鹽為主的溶液），在表面沉積形成一層不溶于水的結晶型磷酸鹽轉換膜的過程，稱之為磷化。 2、磷化原理 鋼鐵件浸入磷化液（由Fe(H2PO4)2、 Mn(H2PO4)2、 Zn(H2PO4)2 組成的酸性稀水溶液，PH值為1-3，溶液相對密度為1.05-1.10）中，磷化膜的生成反應如下： 吸熱 3Zn(H2PO4)2 =Zn3(PO4)2↓+4H3PO4 或 吸熱 吸熱 3Mn(H2PO4)2 =Mn3(PO4)2↓+4H3PO4 吸熱 鋼鐵工件是鋼鐵合金，在磷酸作用下，Fe和FeC3形成無數原電池，在陽極區，鐵開始熔解為Fe2+，同時放出電子。 Fe+2H3PO4= Fe (H2PO4)2+H2↑ Fe =Fe2+ +2e- 在鋼鐵工件表面附近的溶液中Fe2+不斷增加，當Fe2+與HPO42-，PO43-濃度大于磷酸鹽的溶度積時，產生沉淀，在工件表面形成磷化膜： Fe(H2PO4)2= FeHPO4↓+ H3PO4 Fe+ Fe(H2PO4)2 =2FeHPO4↓+ H2↑ 3FeHPO4= Fe 3(PO4)2↓+ H3PO4 Fe+ 2FeHPO4 =Fe 3(PO4)2↓+H2↑ 陰極區放出大量的氫： 2H+ +2e- =H2↑ O2 + 2H20 =4e- + 4OH- 總反應式： 吸熱 3Zn(H2PO4)2= Zn3(PO4)2↓+4H3PO4 吸熱 吸熱 Fe+3Zn(H2PO4)2= Zn3(PO4)2↓+FeHPO4↓+3 H3PO4+2 H2↑ 放熱 二、磷化分類 1、按磷化處理溫度分類 （1）高溫型 80—90℃處理時間為10-20分鐘，形成磷化膜厚達10-30g/m2,溶液游離酸度與總酸度的比值為1：（7-8） 優點：膜抗蝕力強，結合力好。 缺點：加溫時間長，溶液揮發量大，能耗大，磷化沉積多，游離酸度不穩定，結晶粗細不均勻，已較少應用。 （2）中溫型 50-75℃，處理時間5-15分鐘，磷化膜厚度為1-7 g/m2，溶液游離酸度與總酸度的比值為1：（10-15） 優點：游離酸度穩定，易掌握，磷化時間短，生產效率高，耐蝕性與高溫磷化膜基本相同，目前應用較多。 （3）低溫型 30-50℃ 節省能源，使用方便。 （4）常溫型 10-40℃ 常（低）溫磷化（除加氧化劑外，還加促進劑），時間10-40分鐘，溶液游離酸度與總酸度比值為1：（20-30），膜厚為0.2-7 g/m2。 優點：不需加熱，藥品消耗少，溶液穩定。 缺點：處理時間長，溶液配制較繁。 2、按磷化液成分分類 （1）鋅系磷化 （2）鋅鈣系磷化 （3）鐵系磷化 （4）錳系磷化 （5）復合磷化 磷化液由鋅、鐵、鈣、鎳、錳等元素組成。 3、按磷化處理方法分類 （1）化學磷化 將工件浸入磷化液中，依靠化學反應來實現磷化，目前應用廣泛。 （2）電化學磷化 在磷化液中，工件接正極，鋼鐵接負極進行磷化。 4、按磷化膜質量分類 （1）重量級（厚膜磷化） 膜重7.5 g/m2以上。 （2）次重量級（中膜磷化）膜重4.6-7.5 g/m2。 （3）輕量級（薄膜磷化）膜重1.1-4.5 g/m2。 （4）次輕量級（特薄膜磷化）膜重0.2-1.0 g/m2。 5、按施工方法分類 （1）浸漬磷化 適用于高、中、低溫磷化 特點：設備簡單，僅需加熱槽和相應加熱設備，最好用不銹鋼或橡膠襯里的槽子，不銹鋼加熱管道應放在槽兩側。 （2）噴淋磷化 適用于中、低溫磷化工藝，可處理大面積工件，如汽車、冰箱、洗衣機殼體。特點：處理時間短，成膜反應速度快，生產效率高，且這種方法獲得的磷化膜結晶致密、均勻、膜薄、耐蝕性好。 （3）刷涂磷化 上述兩種方法無法實施時，采用本法，在常溫下操作，易涂刷，可除銹蝕，磷化后工件自然干燥，防銹性能好，但磷化效果不如前兩種。 三、磷化作用及用途 1、磷化作用 （1）涂裝前磷化的作用 ①增強涂裝膜層（如涂料涂層）與工件間結合力。 ②提高涂裝后工件表面涂層的耐蝕性。 ③提高裝飾性。 （2）非涂裝磷化的作用 ①提高工件的耐磨性。 ②令工件在機加工過程中具有潤滑性。 ③提高工件的耐蝕性。 2、磷化用途 鋼鐵磷化主要用于耐蝕防護和油漆用底膜。 （1）耐蝕防護用磷化膜 ①防護用磷化膜 用于鋼鐵件耐蝕防護處理。磷化膜類型可用鋅系、錳系。膜單位面積質量為10-40 g/m2。磷化后涂防銹油、防銹脂、防銹蠟等。 ②油漆底層用磷化膜 增加漆膜與鋼鐵工件附著力及防護性。磷化膜類型可用鋅系或鋅鈣系。磷化膜單位面積質量為0.2-1.0 g/m2（用于較大形變鋼鐵件油漆底層）；1-5 g/m2（用于一般鋼鐵件油漆底層）；5-10 g/m2（用于不發生形變鋼鐵件油漆底層）。 （2）冷加工潤滑用磷化膜 鋼絲、焊接鋼管拉拔 單位面積上膜重1-10 g/m2；精密鋼管拉拔 單位面積上膜重4-10 g/m2；鋼鐵件冷擠壓成型 單位面積上膜重大于10 g/m2。 （3）減摩用磷化膜 磷化膜可起減摩作用。一般用錳系磷化，也可用鋅系磷化。對于有較小動配合間隙工件，磷化膜質量為1-3 g/m2；對有較大動配合間隙工件（減速箱齒輪），磷化膜質量為5-20 g/m2。 （4）電絕緣用磷化膜 一般用鋅系磷化。用于電機及變電器中的硅片磷化處理。 四、磷化膜組成及性質 分類 磷化液主要成份 膜組成 膜外觀 單位面積膜重/ g/m2 鋅系 Zn(H2PO4)2 磷酸鋅和磷酸鋅鐵 淺灰→深灰 1-60 鋅鈣系 Zn(H2PO4)2和 Ca (H2PO4)2 磷酸鋅鈣和磷酸鋅鐵 淺灰→深灰 1-15 錳系 Mn(H2PO4)2 和Fe(H2PO4)2 磷酸錳鐵 灰→深灰 1-60 錳鋅系 Mn(H2PO4)2 和Zn(H2PO4)2 磷酸鋅、磷酸錳、磷酸鐵混合物 灰→深灰 1-60 鐵系 Fe(H2PO4)2 磷酸鐵 深灰色 5-10 2.磷化膜組成 磷化膜為閃爍有光，均勻細致，灰色多孔且附著力強的結晶，結晶大部分為磷酸鋅，小部分為磷酸氫鐵。鋅鐵比例取決于溶液成分、磷化時間和溫度。 3、性質 （1）耐蝕性 在大氣、礦物油、植物油、苯、甲苯中均有很好的耐蝕性，但在堿、酸、水蒸氣中耐蝕性較差。在200-300℃時仍具有一定的耐蝕性，當溫度達到450℃時膜層的耐蝕性顯著下降。 （2）特殊性質 如增加附著力，潤滑性，減摩耐磨作用。 五、磷化工藝流程 除油除銹→水洗→磷化→水洗→磷化后處理 六、影響因素 1、溫度 溫度愈高，磷化層愈厚，結晶愈粗大。 溫度愈低，磷化層愈薄，結晶愈細。 但溫度不宜過高，否則Fe2+ 易被氧化成Fe3+，加大沉淀物量，溶液不穩定。 2、游離酸度 游離酸度指游離的磷酸。其作用是促使鐵的溶解，已形成較多的晶核，使膜結晶致密。 游離酸度過高，則與鐵作用加快，會大量析出氫，令界面層磷酸鹽不易飽和，導致晶核形成困難，膜層結構疏松，多孔，耐蝕性下降，令磷化時間延長。 游離酸度過低，磷化膜變薄，甚至無膜。 3、總酸度 總酸度指磷酸鹽、硝酸鹽和酸的總和。總酸度一般以控制在規定范圍 上限為好，有利于加速磷化反應，使膜層晶粒細，磷化過程中，總酸度不斷下降，反映緩慢。 總酸度過高，膜層變薄，可加水稀釋。 總酸度過低，膜層疏松粗糙。 4、PH值 錳系磷化液一般控制在2-3之間，當PH﹥3時，共件表面易生成粉末。當PH?1.5時難以成膜。鐵系一般控制在3-5.5之間。 5、溶液中離子濃度 ①溶液中Fe2+極易氧化成 Fe3+，導致不易成膜。但溶液中Fe2+濃度不能過高，否則，形成的膜晶粒粗大，膜表面有白色浮灰，耐蝕性及耐熱性下降。 ②Zn2+的影響，當Zn2+濃度過高 ，磷化膜晶粒粗大，脆性增大，表面呈白色浮灰；當Zn2+濃度過低，膜層疏松變暗。 七、磷化后處理 目的：增加磷化膜的抗蝕性、防銹性。

標簽：磷酸鹽熱處理表面