酸洗磷化工艺.docx

1、酸洗磷化工艺酸洗磷化工艺一、目的：除去线材表面的氧化膜，并且在金属表面形成一层磷酸盐薄膜，以减少线材抽线 以及冷墩或成形等加工过程中，对工模具的擦伤。二、作业流程：（一）、酸洗：将整个盘元分别浸入常温、浓度为20-25%的三个盐酸槽数分钟，其目的是除 去线材表面的氧化膜。（二）、清水：清除线材表面的盐酸腐蚀产物。（三）、草酸：增加金属的活性，以使下一工序生成的皮膜更为致密。（四）、皮膜处理：将盘元浸入磷酸盐，钢铁表面与化成处理液接触，钢铁溶解生成不溶性 的化合物（如Zn2Fe（Po4）2?4H2o），附着在钢铁表面形成皮膜。（五）、清水：清除皮膜表面残余物。（六）、润滑剂：由于磷酸盐皮膜的摩擦

2、系数并不是很低，不能赋予加工时充分的润滑性， 但与金属皂（如钠皂）反应形成坚硬的金属皂层，可以增加其润滑性能。酸洗1) 盐酸溶液浓度一般控制在525。每天开始工作前要检查酸洗液浓度，并检查每槽酸液位，当酸槽液位不够时，需根据酸槽浓度添加酸或加水，补充到所需液位；当亚铁粒子浓度较高时，一般不再加入新酸。当酸液浓度小于5%，氯化亚铁含量大于150克/升时，需更换新酸。2) 三个盐酸槽中配置不同浓度的盐酸，分别为5%低浓度10%，10%中等浓度20%，20%高浓度25%，线材经过酸池顺序为低浓度到中等浓度再到高浓度酸液，对退火后中碳合金钢只在低浓度和中等浓度酸液中酸洗。酸洗时间与温度、酸液浓度、氧化

3、皮厚度形态及盘料的粗细等有关，可参表1，具体酸洗时间根据实际情况而定。表1.酸洗时间3) 为了盘料在酸池中浸泡时间的同步，退火线和非退火线、氧化皮厚与氧化皮薄的盘料不准安排在同一吊钩上生产；4) 待酸洗的材料上不能沾上油污，尤其要防止行车滴油污染材料，如果发现油污，应该先用碱清洗。5) 酸洗时要松捆酸洗，不要扎腰。操作中要认真检查、勤翻料。6) 对于退火异常线材表面氧化皮难以除去或表面污垢难以去除的线材应在弱酸中浸泡1020分钟后进行水洗，水洗过后放在酸洗区域外生锈12天后，再次酸洗；7) 酸洗作业中，若遇行车损坏或停电等其他特殊状况而不能继续操作时，要注意浸泡在酸中线材的品质，并向主管反映处

4、理。6.冲洗1) 线材从酸洗槽中吊起时应在酸槽上方停留片刻，以防过多的酸液带入水洗槽中；2) 水洗槽中的水保持活水溢流；3) 用水冲洗线材上污垢时，连吊杆一起冲洗干净，直到吊杆上滴下来的水无黄色锈水为止；7.草酸洗1) 每天开始工作前要先进行溶液分析，草酸的浓度控管参见表2，当游离酸超标或沉渣过多时，要进行更换；2) 线材经草酸洗后要立即放入磷化槽，不能在空中停留时间太长，因线材经过酸洗表面活性很强，易生水锈。8.磷化：1) 每天工作前要先进行溶液分析，磷酸盐的浓度和温度控管要参看表2；2) 磷化槽的液位一定要能完全覆盖线材；3) 磷化大线时不准进行翻料，磷化小线时需进行翻料；9.水洗：1)

5、线材从磷化池吊起时，应在磷化槽上方停留片刻，以防过多的磷化药水带入水槽中，破坏水槽水质；2) 磷化后线材在水洗时，行车应上下动几下，将线材内含的酸彻底洗净，以防过多的酸液带入皂化池中，使皂化剂过早变坏；3) 常检测水槽水的溢流状况，防止水质酸性化，取100ml的水样，按全酸度测定方法，全酸度2pt以下才能使用。10.润滑：1）润滑剂的浓度和温度控管参看表2。2）润滑完毕的线材应是用手摸表面光滑且干燥无白色灰尘为最佳。表2.各工序参数生产工序 浓度 温度 浸泡 各参数检测频次 完工标准盐酸 5%低浓度10% 常温 5-15分钟 亚铁粒子浓度：每周1-2次盐酸浓度：每天至少两次 1、线材表面应是银

6、灰色无锈；2、无过酸洗造成的麻点10%中浓度20% 常温 5-10分钟20%高浓度25% 常温 3-5分钟清水 - 常温 20-30秒 -清水 - 常温 20-30秒草酸 游离7Pt全酸度5-12Pt 常温 20-30秒 每天至少一次线材表面无水锈磷化液 全酸度37-47pt 75-85 小线5-8分钟一个小时一次 磷化膜分布均匀致密呈暗灰色，用指甲轻刮有一条白带产生游离酸度5-8pt 大线8-15分钟促进剂1-2pt清水 常温 20-30秒 -清水 全酸度1 常温 20-30秒润滑剂 浓度：5-7钢铁磷化知识-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA U.p |

7、dV 钢 铁 磷 化,%_ f s V%i钢铁在某些酸试磷酸盐（如锌、锰、铁、钙等）为主的溶液中处理，使其表面沉积，形成一层不溶于水结晶型磷酸盐转化膜的过程称为钢铁的磷化。.D-3d+ h$h h一、 磷化膜的组成及性质 D)X4k+q K6b根据基本材质，工件的表面状态、磷化液组成及磷化处理时采用的不同的工艺条件，可得到不同种类不同厚度，不同表面密度和不同结构、不同颜色的磷化膜（附表 1 ）磷化膜是由一系列大小不同的晶体所组成，在晶体的连接点上将会形成细小裂纹的多孔结构。这种多孔的晶体结构使钢铁件表面的耐腐蚀性、吸附性、减摩性等性能得以改善。5b +d8g+N j S磷化膜的厚度一般在150

8、um，但实际使用中通常采用的单位是单位面积的膜层重量（以g/m2表示）。根据膜重一般可分为薄膜（1g/m2）.中等膜（110g/m2）和厚膜（10g/m2）三种。-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA:DS O+I%y(S ju磷化膜在200300时仍具有一定的耐腐蚀性，当温度达450Co时，膜层防腐蚀能力显著下降。磷化膜在大气、矿物油、动植物油、苯、甲苯等介质中，均具有很好的抗腐蚀能力；但在酸、碱、雨水及水蒸气中耐腐蚀性差。磷化处理后，其基体金属硬度、磁性等均保持不变，但对高强度钢（强度1000N m m2）在磷化处理后必须进行除氢处理（温度130230.时间

9、14小时）。 表 1 磷化膜分类及性质分 类 磷化液主要成分 磷化膜主要组成 膜层外观 单位面积膜重（g/m2） l a-C7v2i%W锌系 Zn(H2PO4)2 磷酸锌Zn3(H2PO4)24H2O磷酸锌铁Zn2Fe(PO4)24H2O 浅灰至深灰结晶状 160 g/m2锌钙系 Zn(H2PO4)2和Ca(H2PO4)2 磷酸锌钙Zn2Ca(PO4)22H2O-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA4vt6fC(I Y C h V( r磷酸锌铁Zn2Fe(PO4)24H2O 浅灰至深灰结晶状 115 g/m2 I 0PW$h.L+Ti i%A&t锰系 Mn(H2

10、PO4)2和Fe(H2PO4)2 磷酸锰铁Mn2Fe(PO4)24H2O 灰至深灰结晶状 160 g/m2锰锌系 Mn(H2PO4)2和Zn(H2PO4)2 磷酸锌、锰、铁混合物Zn2 Fe Mn2 (PO4)24H2O 灰至深灰结晶状 160 g/m2铁系 Fe(H2PO4)2 磷酸铁Fe3(PO4)28H2O 深灰结晶状 520 g/m2二、 钢铁磷化的用途六西格玛品质论坛 t4a V1n/l q1. 耐腐蚀防护用磷化膜（1） 防护用磷化膜 常用于钢铁件耐腐蚀防护处理，磷化膜类型可选用锌系或锰系，磷化膜单位面积重量为1040 g/m2，磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等。 经磷化处理后，膜层

11、中性盐雾试验结果出现第一个锈点的时间为： 钢铁件涂防锈油 15h!Q0 ? H b4S/l j R 钢铁件+磷酸锌膜（16g/m2）+涂防锈油 550h-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEAe e G s$S T 钢铁件+磷酸锌膜（40g/m2）+涂防锈油 8000h(Z*f!V-d!D+l六西格玛品质论坛 l Y F)W S5n%f y!c(2) 油漆底层用磷化膜这种磷化膜用于增强漆膜与钢铁工件的附着力及防护性，提高钢铁工件的涂漆质量，磷化膜可选用锌系或钙系。磷化膜重量0.21.0 g/m2用作较大形变钢铁工件的油漆底层。-质量-SPC ,six sigma,

12、TS16949,MSA,FMEA U r/ G d b k+?磷化膜重量15 g/m2用作一般钢铁工件的油漆底层。!S7 R Q 磷化膜重量510 g/m2用作不发生形变钢铁工件的油漆底层。2. 冷加工润滑用磷化膜采用锌系磷化膜有助于冷加工成型，单位面积上膜层重量依使用目的而定。例如，用于钢丝、焊接钢管的拉拔，磷化膜重量为110 g/m2；精密钢管的拉拔，磷化膜重量为410 g/m2；钢铁工件冷挤压成型，磷化膜重量为10 g/m2；非减壁深冲成型，磷化膜重量为15 g/m2；减壁深冲成型，磷化膜重量为410 g/m2。3. 减摩用磷化膜 |*C-F n k b s C二个滑动表面除了使用较好的

13、润滑济（如二硫化钼）外，磷化膜也能起润滑作用，降低摩擦系数；一般优先选用锰系磷化膜，也可用锌系磷化膜。对具有较小的动配合间隙工件，磷化膜重量为13 g/m2 ；具有较大的动配合间隙工件（如减速箱齿轮）磷化膜重量为520 g/m2 。 H _ Z,N w4. 电绝缘用磷化膜(s |x_ W电机及变压器用的硅钢片经磷化处理可提高电绝缘性能，一般可选用锌系磷化膜。三、 磷化处理的施工方法 C h F p8k磷化处理的主要施工方法有三种：浸滞法、喷淋法或浸喷组合法。-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEAZ-W A浸滞法适用于高、中、低温磷化工艺，可以处理任何形状的工件，

14、并能得到比较均匀的磷化膜。这种方法使用的设备简单，仅需磷化槽和相应的加热设备。最好使用不锈钢或橡胶衬里的槽子，不锈钢加热管道应按装在槽子的两侧。喷淋法适用于中、低温磷化工艺可处理大面积工件，如汽车壳体、电冰箱、洗衣机等大型物件作为油漆底层和冷变形加工等。这种方法处理时间短，成膜反应速度快，生产率高。 c*_y i C喷淋法磷化生产线可分为若干个独立的处理室，工件按工艺流程自动通过各个处理室，每个室均附有独立的储液槽、泵、管道和喷淋器辅助操作。工件挂装后由传送带传送，通过各个处理室，按指定通过时间，分别喷淋各种溶液。喷淋过的滴液分别过滤回收继续使用，并能自动补加除油剂，磷化液促进剂等槽液。室与室

15、之间设有滴液部位，以免上一工位溶液污染下一工位溶液。传送带运行速度可根据工艺要求进行调整。磷化处理室的所有设备均用不锈钢材料制作。喷淋法磷化处理设备占地面积较少，自动化生产程度较高。一般钢铁工件磷化处理工艺流程如下： L g e 2X JE化学除油热水洗冷水洗酸洗冷水洗磷化处理冷水洗磷化后处理冷水洗去离子水洗干燥。工件若经喷沙处理，所得磷化膜质量更佳。喷沙过的工件为防止重新锈蚀，应在6小时内进行磷化处理。磷化前处理酸洗溶液不宜加入若丁，乌洛托平之类缓蚀剂，因这类有机物易吸附在工件表面，能抑制磷化反应，造成磷化膜不均匀。0t%B F%5dk I*l为使磷化膜结晶细化致密，在磷化处理前可增加表面调

16、整工序，一般可用钛盐溶液作为表面调整剂。 D Z ulM E-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA! c z j.d4A四、 磷化处理的溶液成分及工艺条件 Q s R M h8U磷化处理的溶液按磷化温度可分为高温磷化（9098）、中温磷化（5070）和常温磷化（2035）三种。1. 高温磷化处理 表2 高温磷化处理溶液成分及工艺条件溶液成分（g/L）及工艺条件 1 2 3磷酸锰铁盐（马日夫盐）磷酸二氢锌Zn3(H2PO4)24H2O K r#Y 硝酸锌Zn (NO3)26H2O-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA6z+iT5u7

17、硝酸锰Mn (NO3)26H2O游离酸度（点）总酸度（点）温度（）9W E$E E I S 3n时间（min） 3040六西格玛品质论15253.55.03550-q r M)m%X4+P94981520 M Z& z6u j+_5D304055!V&pk P4J$K n 六西格玛品质论坛 R:c3Z!T R694058 J O34 d HJ,b)? D9095815 3035 V-_5b(U h9V5565六西格玛品质论坛R)H3j-G L b D O2584060六西格玛品质论坛 I s M8 S k3j.q;l9098六西格玛品质论坛 &SB J H)b15i4HD7L E W )Y b

18、 在9098温度下进行，溶液的游离酸度与总酸度的比值为1：78，处理时间为1020分钟。其优点是磷化膜的蚀能力较高，结合力好。缺点是槽液加温时间长，溶液挥发量大，游离酸度不稳定，结晶粗细不均匀。J ,a L T X2. 中温磷化处理GEJ k S1D;m 表3中温磷化处理溶液成分及工艺条件 AR |k7E q溶液成分（g/L）及工艺条件 1 2 3 4-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA!Y2?i l r#I磷酸锰铁盐（马日夫盐）六西格玛品质论坛 i n l/ Z w C磷酸二氢锌Zn3(H2PO4)24H2O u *m Q.A D4c H硝酸锌Zn (NO3

19、)26H2OHT锌钙磷化浓缩液HT锌钙磷化浓缩液游离酸度（点）-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA z Z;#T总酸度（点）-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA ;j;o*U; 温度（）5A E lm)c e+l o时间（min） 3035-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA(Jg#k1T$N g%S2K N801007Af67.55080 N+ o5i(5070六西格玛品质论坛 d L u#v Qk1015 Q3f ZR7R M3040:R P!R ? ww-n Y801005h dS a

20、h#|+dj六西格玛品质论坛%B)K6o o*H/w9o w57.5608060701035 六西格玛品质论坛 f |2j J2W;e9 V R0Te A/d 5F-p x150200(mL/L)-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA6D;H!S Y7e8h N |)LC s35六西格玛品质论坛/g V7X f* Q V Q3hA 40605070六西格玛品质论坛 J R,V(n$_6k3T38 六西格玛品质170210(mL/L)44.55055 H1B U N dj#X657046注：（1）HT锌钙磷化浓缩液是太仓县合成化工厂产品。-质量-SPC ,six

21、sigma,TS16949,MSA,FMEA)w& e # u0 （2）HT锌钙磷化浓缩液是上海仪表烘漆厂产品。 F O m2c S:L | f9在5070温度下进行磷化，溶液的游离酸度与总酸度比值为1：1015，处理时间515分钟。其优点是游离酸度较稳定，容易掌握，磷化时间短，生产效率高，磷化膜耐腐蚀性能与高温磷化的基本相同。-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEAs w,z8_ F w |)GI,E g!n U5F3. 常温磷化处理-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEAr)U Z+M c6uW3lL i 表4常温磷化处理溶液成分

22、及工艺条件-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA9*Qgr lc x溶液成分（g/L）及工艺条件 1 2 3 4磷酸二氢锌Zn3(H2PO4)24H2O 硝酸锌Zn (NO3)26H2O H jC0m q v I亚硝酸钠(Na NO2)氟化钠（NaF）氧化锌（ZnO）-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA k&P o a7P$NBONDERITE 339浓缩磷化液BONDERITE 339 STARTER842A磷化浓缩液六西格玛品质论坛1p2v/z(3k 842B磷化浓缩液$F$f p i p7r游离酸度（点）总酸度（点） q

23、M1G:d m)e e温度（） G U$(f g时间（min） 6070-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA RE!U F v6080-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA+zv(D*X%Y e P o六西格玛品34.548 o)A9Q J T M*K t t O#J o347090-G25303040 5070801000.21.0六西格玛品质论坛 H; N2P%m D4675952035-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA2? L b.D(l(m m2040 -质量-SPC ,six sig

24、ma,TS16949,MSA,FMEA L3Y;2 e y p:d50mL/L20mL/L-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA-O e5T!l) |1.53Y/i R d Z K I)253515 D Y c:;V8bN q+zO1020 !u(t!n UNa2CO55mL/L,? I*J&Z D0x v23mL/LY Z h 9_0l5m c#P q-tbbs0.7 m7A*K (Hf6Zi-M252535 A P W(I M.D%p u1.5 L C;O8b pP O r X q注：（1）842A磷化浓缩液是中国船舶工业总公司工艺研究所产品。 （2）BON

25、DERITE 339浓缩磷化液是PY-RENE公司产品，华美电镀技术有限公司供应。在常温2535下进行磷化处理，溶液的游离酸度与总酸度比值一般为1：2030。其优点是不需要加热，药品消耗少，溶液稳定。缺点是有些配方处理时间较长。六西格玛品质论坛7-f#K t五、 磷化工艺控制 *v%p m80h !T,1. 游离酸度$x n x1G9m N G a游离酸主要是指游离的磷酸，它促使铁的溶解以形成较多的晶核，使膜层结晶细致。游离酸度过高，与铁的作用亦快，会大量析氢，使界面层磷酸盐不易饱和，导致晶核形成困难，膜层结晶粗大，疏松多孔，降低抗蚀性能，而且使磷化时间延长。游离酸度过低，磷化膜薄，甚至没有磷

26、化膜，因此严格控制游离酸度是非常重要的。游离酸度过高，可加入ZnO、ZnCO3或NaH0.51g/L,降低游离酸度E E0 V y C#|9V游离酸度过低，可加入磷酸锰铁盐或磷酸二氢锌5g/L或10磷酸1g/L,提高游离酸度。2. 总酸度总酸度来源于磷酸盐、硝酸盐和酸的总和。总酸度一般控制在规定范围的上限为好，有利于加速磷化反应，使膜层晶粒细致。但过高时会使膜层过薄可用水稀释降低总酸度。总酸度过低，膜层疏松粗糙，可加入磷酸二氢锌1g/L或硝酸锌2g/L，提高总酸度。3. 溶液中离子浓度和温度的影响;9j*H5n;_ v（1） Fe2+离子，在常温和中温磷化液中保持一定数量的Fe2+离子，能提高

27、磷化膜厚度和抗蚀性能。但Fe2+离子易被氧化成Fe3+而沉淀。当它转变成磷酸高铁，溶液呈乳白色时，磷化膜几乎不能生成，膜的质量恶化。六西格玛品质论坛 d*b O8_ y1V ? g L e Fe2+离子含量过高，会使磷化膜晶粒粗大表面白色浮灰，耐蚀性和耐热性能降低。一般中常温磷化中Fe2+离子宜控制在NaH0.52.5g/L之间。过多的Fe2+离子可用H2O2除去，每降低1gFe2+约需加30H2O21mL和ZnO0.5g.-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA/m y X H e!K.5p 在高温磷化液中，Fe2+很不稳定，易氧化成Fe3+离子，并转变为Fe(PO4)3沉淀，使磷化液变浑浊游离酸度升高，需过滤和调整溶液成分后才能使用。:j t R Cc(r（2）Mn2+离子Mn2+能提高磷化膜硬度结合力和耐蚀性，并能使膜层结晶均匀呈深灰色，但在常温和中温磷化液中Mn2+离子含量不宜过