段成林

摘 要：伴随家电、汽车等行业的快速发展，对于金属件的磷化质量提出了更加高的需求，磷化膜不但需具备较强的耐磨耐蚀性，更加需与漆膜以及基体有较好的结合力。本文就常温快速磷化工艺进行深入地研究。

关键词：钢铁；常温；快速磷化

磷化膜能够增强基体外表的防腐蚀性能以及与涂层间的附着力，是家电、汽车与机械等行业所必备的工艺。现阶段，磷化工艺逐渐趋向于低渣、常温、快速、薄膜以及耐腐蚀。常温磷化工艺的温度相对较低，有碍于置换、水解以及氧化反应的完成，成膜速率偏慢，磷化膜质量很难调控。运用促进剂是加强常低温磷化膜质量的关键途径，最为常见的促进剂主要有亚硝酸盐、镍盐等。然而，镍离子对环境以及人体健康有害，其排放受着非常严格的约束；亚硝酸钠有一定毒性，其水溶液极易形成NOx，沉渣数量较多，极易造成环境污染，同时非常容易与胺类物质发生反应，产生亚硝胺致癌物质。采取无亚硝酸盐、无镍的促进剂针对钢件实施常温磷化，能够获得致密、均匀以及较强耐蚀性的磷化膜。

1.常温磷化的优势

（1）节约能源，降低能耗。根据相关数据可知，磷化温度由70℃下降至50℃通常能够节约50%以上的能源，有55℃下降至30℃便能够节约30%以上的能源，而常温磷化工艺往往无需热源。

（2）化学成分的耗费有较大程度的减少。常温磷化工艺不但可以较大幅度减少能耗同时各类化学成分的耗费同样显着降低，同时还可以减少成本费用。

（3）磷化液更为平稳，易于调控。在涂装用锌系磷化液当中，通常包含了亚硝酸钠，此是加快成膜的成分，并且还是不稳定的要素，随着酸度以及温度的下降其稳定性同样会不断加强。

（4）沉渣较少，结垢疏松。沉淀是磷化处理的重要产物，然而因为常温磷化的酸度下降，基体腐蚀量较低，因此沉淀的产生量同样会显着下降。

（5）磷化膜更为均匀。与中、高温磷化对比而言，常温磷化膜更为细密以及均匀，此或许与低温环境下腐蚀反应速度慢、反应动力偏小相关。

2. 常温快速磷化工艺

2.1 磷化膜

磷化膜主要是由金属磷酸盐沉积而产生，其关键成分为金属磷酸盐。针对钢铁锌系磷化，膜是由磷酸锌与磷酸锌铁构成。P比最初的定义是：P/（P+H），其间H所代表的是磷酸锌，P所代表的是磷酸二锌铁，所以P比的数值代表着磷化膜当中磷酸二锌铁所占比重。P比较高的磷化膜其结晶水并不会轻易地失去，同样很难吸水，该磷化膜具备较强的耐腐蚀性能。

2.2 影响快速磷化的因素

（1）总酸度

总酸度较低，不利于磷化处理，由于总酸度是体现磷化液浓度的重要指标之一。调控总酸度的重要价值便是使得磷化液里面的成膜离子浓度维持在相应的范围内。

（2）游离酸度

游离酸度较低、较高都会造成负面的影响。较低会严重影响到磷化液的平稳性，形成大量的残渣；较高无法产生膜，极易发生黄锈。游离酸度体现出了磷化液当中游离H+的含量。调控游离酸度的价值便是保持磷化液当中磷酸二氢盐的离解度，将成膜离子浓度调控在相应的范畴内。磷化液在具体运用环节，游离酸度便会逐渐提升，能够运用碱进行中和调节。仅仅考虑游离酸度以及总酸度是没有任何现实意义的，需要全面、详细的考虑。

（3）酸比

酸比所指的是游离酸度与总酸度之间的比值，在正常状况下，酸比往往在5～40范围内，酸比相对较小的配方，游离酸度较高，成膜速率比较慢，磷化耗时久，需要较高的温度；酸比相对较大的配方，成膜速率较快，磷化耗时少，需要比较低的温度。所以需要严格把关酸比。

（4）温度

温度对于磷化处理有着决定性的影响，各个配方都具备相应的温度范畴。在温度较高的条件下，会形成非常多的沉渣，磷化液不均衡；在温度较低的条件下，成膜离子无法满足相应的浓度需求，则无法形成一个完整的磷化膜。

（5）时间

所有配方均具备相应的工艺时间范围，时间过少，成膜数量不足，无法产生致密的磷化膜层；时间较久，因为内结晶在已经产生的膜上持续生长，或许会形成表面疏松的粗厚膜。

2.3 促进剂的选择

（1）氧化物

氧化物型促进剂主要有亚硝酸盐、硝酸盐、氯酸盐、钼酸盐以及过氧化氢等等。较为常见的硝酸盐包含硝酸钾、硝酸钠、硝酸钙与硝酸锰等。硝酸盐具备促进能力强、平稳性优良等优势。需要严格把关NO3- 与OP3-4 的质量浓度比。比值高，磷化膜的产生速度较快。然而，比值偏高，磷化膜便会泛黄。

（2）重金属盐类

目前，常见的重金属盐类主要有镍、铜、钙以及锰等的硝酸盐，有助于产生细化晶粒与晶核，推动成膜。

第一，铜盐。不但可以加速成膜、细化结晶，还可以加强磷化膜的耐腐蚀性能。然而，铜盐的使用数量较大，同时成本费用高昂。

第二，锰盐。在锌系磷化液中添加锰盐，可以产生Zn-Mn 复合磷化膜。锰盐还能够与镍盐搭配运用，产生含锌量少的锌-镍-锰三元合金磷化液，此磷化液能够运用于需求比较高的电泳涂装以前的磷化处理。

第三，钙盐。其大都运用于中温磷化处理工艺，在常温磷化过程中运用较少。

（3）氟化物

最为常见的氟化物主要有氟硼酸钠、氟化钠等等。氟化物不但可以细化结晶，推动产生磷化膜，还可以削减有害的Al3+ ，降低Al3+ 对于磷化液造成的污染。F-1 可以与Al3+ 产生配合物，此对于铝材的磷化有着极为重要的价值。

（4）有机羧酸

柠檬酸、酒石酸以及其盐类与Fe2+ 产生配合物，可以降低沉渣，平稳槽液，推动成膜。

（5）硝基化合物与有机氮化物

间硝基苯磺酸钠、硝酸胍具备推动细化晶粒、成膜的效用。然而其成本费用高昂、难以分析，当前的运用并不广泛。

结论

总而言之，通过常温快速磷化工艺处理以后，钢材表明可以产生各种指标满足需求、整体性能较强的磷化膜。在磷化液当中添加合适数量的结合剂与促进剂以降低磷化温度，加速成膜速率，加强磷化膜的质量。

参考文献：

[1]邓岚，程康，李艳华.新型常温快速磷化液的研制[J].长沙航空职业技术学院学报，2007-06-15

[2]张圣麟，陈华辉，李红玲，等.常温磷化处理技术的研究现状及展望[J].材料保护，2006-07-15

[3]张华.一种常温快速磷化液的研究[J].化工设计通讯，2016-03-28