被處理鋼材表面狀態(tài)的影響

近來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)表明作為磷化膜基底的金屬材料的表面狀態(tài)對(duì)磷化質(zhì)量影響很大?，F(xiàn)歸納如下：

1、 表面碳的污染

鋼鐵表面碳的污染對(duì)磷化處理非常不利，磷化膜質(zhì)量差。碳濃度大的鋼板耐式性差。碳濃度高的部位，磷酸鋅結(jié)晶不能析出，造成磷化膜缺陷，鹽霧試驗(yàn)中會(huì)早期起泡和剝落。因此選材時(shí)就應(yīng)注意這一點(diǎn)。

2、 鋼鐵表面氧化膜

鋼鐵表面氧化膜的厚度直接影響磷化及效果。用偏光分析氧化膜與耐蝕性之間關(guān)系后發(fā)現(xiàn)：當(dāng)氧化膜厚度小于16*10-6mm時(shí)較好。氧化膜過(guò)厚則耐蝕性差，當(dāng)出現(xiàn)蘭色的氧化膜時(shí)，常常磷化不上。

3、 鋼板表面的結(jié)晶方位

有報(bào)導(dǎo)在改變熱處理溫度等鋼板制造條件時(shí)，鋼板表面有不同的結(jié)晶方位，而結(jié)晶方位的不同又影響著磷化性。實(shí)驗(yàn)認(rèn)為：（111）面反應(yīng)性高，其在有氧化劑存在時(shí)比其他結(jié)晶防衛(wèi)有較大的溶解度，這有利與磷化反應(yīng)第一步驟——酸蝕，無(wú)疑也有利于整個(gè)磷化過(guò)程。

4、 冷軋鋼板組成元素在表面濃化對(duì)磷化的影響

由于熱力學(xué)和金屬物理學(xué)方面的原因會(huì)使冷軋鋼板組成元素在表面濃化，在不同的熱處理?xiàng)l件下將出現(xiàn)的錳忽然磷的表面濃化。當(dāng)錳濃化高時(shí)，磷化反應(yīng)良好。另一方面，P的濃化將延遲晶核的形成和生長(zhǎng)，劣化反應(yīng)性，濃化的P的氧化物，推遲了鐵的溶解，使磷化性降低。而表面的錫、鋁、鈦、鉻、鉛等會(huì)使磷化結(jié)晶粗大，造成耐蝕性降低。

5、 鍍鋅板鈍化與采用不同鍍鋅方式的鍍鋅板

鍍鋅板是否經(jīng)過(guò)鈍化對(duì)磷化效果有很大的影響。經(jīng)過(guò)鈍化處理后的鍍鋅板磷化性差，所生成的結(jié)晶雜亂粗大。熱浸鍍鋅與電鍍鋅板相比，前者的磷化性差，后者的磷化性好。各種合金的鍍鋅板磷化差別也很大。

綜上所述，在進(jìn)行磷化處理前，應(yīng)該先對(duì)所處理的材質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的了解，只有這樣，才能選擇好合適的工藝及配方。

四、磷化前表面調(diào)整處理的影響

所謂磷化表面調(diào)整句是采用磷化表面調(diào)整劑使需要磷化的金屬表面改變微觀狀態(tài)，促使磷化過(guò)程中形成結(jié)晶細(xì)小的、均勻、致密的磷化膜。

磷化前零件的表面處理對(duì)磷化膜質(zhì)量影響極大 ，尤其是酸洗或高溫強(qiáng)堿清洗對(duì)薄層磷化影響最明顯。研究結(jié)果表明，冷軋鋼板表面存在著一層厚度為（50~150）*10-10m的四氧化三鐵和三氧化二鐵的完整氧化層，磷酸鹽結(jié)晶就在此基礎(chǔ)上生成，得到完整致密的磷化膜。如果經(jīng)過(guò)酸洗，則只剩下30*10-10m以下的三氧化二鐵氧化層，過(guò)于薄且不完整，所以很難得到良好均勻的磷化膜，還因?yàn)樗嵯幢砻娈a(chǎn)生析碳，也影響磷化膜的形成。對(duì)于高溫或強(qiáng)堿清洗，由于鋼板表面上的活性點(diǎn)轉(zhuǎn)變成氧化物或氫氧化物，使構(gòu)成磷化膜的結(jié)晶晶核減少，因而促使生成稀疏粗大的結(jié)晶，影響磷化質(zhì)量，尤其是低溫薄層里邊化及低鋅磷化對(duì)預(yù)處理特別敏感，不進(jìn)行表面調(diào)整處理，就難形成磷化膜。

最初采用的是3~5%的草酸水溶液做磷化表面調(diào)整劑，現(xiàn)在采用效果更好的磷酸鈦膠體溶液處理，由于膠粒表面能很高，對(duì)物體表面有極強(qiáng)的吸附作用，膠體微粒吸附在零件表面上形成均勻的吸附層，在磷化時(shí)，這層極薄的吸附層就是一層分布均勻，數(shù)量極多的磷酸鹽結(jié)晶晶核，因而促進(jìn)結(jié)晶均勻快速形成，限制了大晶體的生長(zhǎng)，結(jié)果就促使了磷化膜的細(xì)化和致密，提高了成膜性，縮短了磷化時(shí)間，降低膜厚，同時(shí)也能消除鋼鐵表面狀態(tài)的差異對(duì)磷化質(zhì)量的影響。在工藝生產(chǎn)中，表面調(diào)整劑 的用量約為0.5g/m2，在生產(chǎn)中應(yīng)注意保持槽液的良好，避免沉淀。另外應(yīng)防止堿酸及磷化液進(jìn)入表面調(diào)整工作液，以防止工作液因污染而失效。

五、磷化工藝（含設(shè)備）管理方面的影響

除了磷化處理劑及被處理鋼材的影響外，很多影響因素存在于磷化工藝及管理方面。

1、 磷化工藝的設(shè)計(jì)應(yīng)合理

磷化工藝包括脫脂、除銹、表面調(diào)整、磷化、鈍化及各工序間的水洗，有的還包括水洗后的烘干。一般希望除銹工序不安排在前處理生產(chǎn)線上，他會(huì)造成很大的弊端。酸霧對(duì)生產(chǎn)線環(huán)境的污染易造成零件再度生銹，零件焊縫處很難洗凈，造成耐蝕性大幅度下降。因此要加強(qiáng)防銹，讓冷軋板不通過(guò)酸洗，非酸洗的在成型前先進(jìn)行酸洗。

2、 前處理的結(jié)構(gòu)是否滿足工藝與材料的要求

生產(chǎn)實(shí)踐中，由于竄水、加熱系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)、加料系統(tǒng)等方面的原因，造成許多磷化質(zhì)量問(wèn)題。這就要求對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理和要求：

3、 工藝管理

工藝管理是必不可少的環(huán)節(jié)，因此必須嚴(yán)格控制各道工序的工藝參數(shù)。在生產(chǎn)中每天對(duì)工藝參數(shù)加以檢測(cè)。

工 序 控 制 項(xiàng) 目 檢測(cè)頻率

預(yù)脫脂 堿度、溫度、噴射壓力、噴嘴噴射情況 每班倆次

脫脂 堿度、溫度、噴射壓力、浸漬攪拌壓力、噴嘴情況

水洗 堿度、噴射壓力、或浸漬攪拌壓力、噴嘴情況

表調(diào) Ti濃度、PH值（或總堿度）、噴射攪拌壓力噴嘴情況 每班數(shù)次

磷化 總酸度、游離酸度、溫度、噴射或浸漬攪拌壓力、促進(jìn)劑濃度、磷化膜外觀（目測(cè)）、噴嘴情況、換熱器進(jìn)出口壓力 每班數(shù)次

水洗 總酸度（污染度）、噴嘴情況、噴射或浸漬攪拌壓力 每班倆次

鈍化 Cr6+、Cr3+濃度、PH值、噴射壓力、噴嘴工作情況

去離子水洗 電導(dǎo)率（含滴水電導(dǎo)率）、噴射壓力、噴嘴工作情況

烘干 溫度、抽風(fēng)機(jī)情況

上述所有控制項(xiàng)目對(duì)磷化都有不同程度的影響。此外，每周要測(cè)一次槽液含渣量（要求V//V<體積分?jǐn)?shù)0.5%），每月測(cè)一次脫脂液含油量（要求<4g/L）。

此外，設(shè)備維護(hù)也很重要，要做到及時(shí)換槽。除磷化液外，一般槽液更換期均不超過(guò)三個(gè)月。磷化換熱器應(yīng)定期用硝酸清洗一次，以保證管道暢通。噴嘴、噴管也要進(jìn)行疏通，保證暢通。

4、材料間配套及其他相關(guān)項(xiàng)目的影響

磷化劑與其前后處理材料間有一定相關(guān)性。如酸洗及高堿度的脫脂處理后，鋼材表面發(fā)生變化，不利于磷化，必須配合表面調(diào)整劑才能進(jìn)行低鋅薄膜磷化。配槽用的工業(yè)水質(zhì)也有較大的影響，某些地區(qū)的水質(zhì)很硬，電導(dǎo)率高達(dá)800 μS/cm。用他們配制磷化液會(huì)出現(xiàn)沉渣異常多，用他來(lái)配制表面調(diào)整劑，可使某些表面調(diào)整劑失效導(dǎo)致磷化不上或質(zhì)量極差。