金属表面磷化处理的种类及各自的特点.doc

一、 金属表面磷化处理的种类及各自的特点磷化处理分类方法较多，工业上较为常用的有以下几种。 1、按磷化膜种类分 可把磷化分为锌系、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系、非晶相铁系六大类。 磷化膜分类及特征 ：磷化膜类别磷化膜基本成分铁基体单位面积膜层（g/m2）结晶类型锌系Zn2Fe(PO4)4H2OZn3(PO4)24H2O140定型晶结构，树枝状、针状、空隙较多锌钙系Zn2Ca(PO4)24H2OZn2Fe(PO4)24H2OZn3(PO4)24H2O115紧密颗粒状，有时有大的针状颗粒，空隙较少锌锰系Zn2Fe(PO4)24H2OZn3(PO4)24H2O(Mn,Fe)5H2(PO4)44H2O140颗粒-树枝-针状混合晶型，空隙较少锰系(Mn,Fe)5H2(PO4)44H2OMn3(PO4)23H2O酸式磷酸铁锰140密集颗粒状，空隙少铁系Fe5H2(PO4)44H2O520颗粒状，空隙较多非晶相铁系Fe3H2(PO4)28H2OFe2O3FePO42.51.5膜薄，结构呈非晶相平面分布2、按磷化膜质量分类 实际应用中，一般根据单位面积膜层质量（g/m2）衡量，可分为重量级、次重量级、轻量级、次轻量级四种。通常膜薄附着力好，而膜厚耐蚀性好，涂装前处理所需膜层为0.57.5g/m2，一般锌系磷化膜控制在14.5g/m2，铁系磷化膜控制在0.21g/m2，与阴极电泳或粉末涂料配套时磷化膜控制在13g/m2。 质量分类膜质量/（g/m2）膜主要成分用途次轻量级0.21磷酸铁、磷酸钙等用于变形大的工件作底层轻量级1.14.5磷酸锌等作通用底层次重量级4.67.5磷酸锌等用于基本不变形的工件作底层重量级7.5磷酸锌、磷酸锰等作防锈用，不作底层3、按磷化处理温度分类 (1)高温磷化 磷化处理温度为8090。优点是配方成份简单，磷化速度快，磷化膜的耐蚀性、硬度及耐热性能较高。缺点是槽液温度高、耗能大、蒸发量大、沉渣多，成本高，形成磷化膜较厚且粗糙，一般不作涂装前的磷化。 (2)中温磷化 磷化处理温度为6075。优点是磷化速度较快，磷化结晶较细，耐蚀性能好，但磷化膜仍较厚，涂装后涂膜的光泽不好，一般适用于耐蚀性防护层及喷、刷漆的底层，但不适用于电泳及静电粉末喷涂的底层。 (3)低温磷化 磷化处理温度为3555。低温磷化成膜动力主要依赖配方中的促进剂等物质，形成的磷化膜薄而致密，平整光滑，槽液稳定，沉渣较少，能耗小，维护简便，使用综合成本低，是目前国内外涂装底层处理的主要技术。 (4)常温磷化 常温状态下，不加温的磷化工艺。磷化成膜的动力完全依赖于配方中的促进剂成分。节能，减少设备投资，是新的发展趋势，但磷化速度较侵，对大批量产品不适用。磷化配方复杂，槽液维护调整难度较大，槽液浓度较高，但综合成本较低，是发展方向。 4、按磷化处理工艺分类 磷化工艺主要有浸渍法、喷淋法和涂刷法，其作用和特点如表4所示。 各种磷化方法的特点 特点浸渍法喷淋法涂刷法膜厚可获得各种厚度的膜层能获得中等和薄的膜层能获得中等和薄的膜层用途各种用途涂料底层或工序间防蚀涂料底层或工序间防蚀适应性中小型各种形状的工件大型工件中小型工件生产规模小批量大批量大批量磷化温度各种温度中、低温低温(1)浸渍磷化 适用于处理形状复杂的工件，沉渣量少，设备维护容易。缺点是磷化时间较长，处理浓度高，膜层结晶粗糙。 (2)喷淋磷化 适用于处理几何形状较为简单的板材。由于喷射时的冲击力和磷化时的化学作用的结合，使喷琳磷化的速度提高，浓度较低，膜层结晶较为细密、均匀。缺点是工件内部部位不易磷化，还易遭受腐蚀，喷淋的沉渣较多，设备投资大，维护困难。 (3)涂刷磷化 适用于大型钢铁构件的磷化或局部磷化，能获 得中等和较薄的磷化膜，设备投资少，磷化方便。缺点是磷化膜不够均匀，受人为因素影响较大。 其他分类方法还有按磷化促进剂类型分，可分为硝峻盐型、亚硝酸盐型、氯酸盐型、有机氮化物型、钼酸盐型等；按磷化后是否水洗分类，分为水洗型磷化液和不水洗型磷化液；按磷化槽液沉渣的多少分类，分为多渣型磷化和低渣型磷化；按促进剂是否单独补加分类，分为内含促进剂型磷化和促进刑单独补加型磷化；按磷化液中是否含亚硝酸盐和镍盐分类等。二、铝合金阳极氧化处理的方法及特点铝合金阳极氧化的方法很多，常用的有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化、硬质阳极氧化和瓷质阳极氧化。（1）硫酸阳极氧化：在稀硫酸电解液中通以直流和交流电对铝及其合金进行阳极氧化处理，可获得520微米厚，吸附性较好的无色透明氧化膜。硫酸阳极氧化工艺简单，溶液稳定，操作方便，允许杂质含量范围较宽，电能消耗少，成本低，且几乎可以适用于铝及各种铝合金的加工，所以在国内已得到了广泛的应用。（2）铬酸阳极氧化：铬酸阳极氧化是指用510%的铬酸电解液对铝及其合金进行阳极氧化的技术。用此法得到的氧化膜具有如下特点:较薄(与硫酸和草酸氧化膜比)，约25微米，可保持工件原有精度和粗糙度；质软弹性高,几乎没有气孔，耐蚀性强于硫酸阳极氧化膜；不透明,颜色由灰白至深灰色,甚至彩虹色，故不易染色；由于孔隙少,膜层不用封闭处理就可使用；与有机物的结合力好,因此常用作油漆的底层；与硫酸阳极氧化比,成本较高,使用受到一定限制。(3)草酸阳极氧化：草酸阳极氧化是用2%10%的草酸电解液通以直流或交流电进行的氧化工艺。当使用直流电进行阳极氧化时，所得膜层硬度及抗蚀力不亚于H2SO4阳极氧化膜，而且由于草酸溶液对铝及氧化膜的溶解度小，所以可得到比硫酸溶液中更厚的氧化膜层；若用交流电进行氧化,可得较软、弹性好的膜层。草酸阳极氧化的膜层一般为820微米，最厚可达60微米。氧化过程中只要改变工艺条件(如草酸浓度,温度,电流密度,波形等),便可得到银白色、金黄色至棕色等装饰性膜层,不需要再进行染色处理。草酸阳极氧化电解液对氯离子非常敏感，其质量浓度超过0.04g/L膜层就会出现腐蚀斑点。三价铝离子的质量浓度也不允许超过3g/L。但草酸阳极氧化成本较高,耗能多(因为草酸电解液的电阻比硫酸,铬酸大),溶液有毒性,且电解液稳定性差。(4)瓷质阳极氧化：在电解液中加入某些物质，使其在形成氧化膜的同时被吸附在膜层中，从而获得光滑，有光泽,均匀不透明的类似瓷釉和搪瓷色泽的氧化膜，称“瓷质阳极氧化膜”或“瓷质氧化膜”。这种氧化膜弹性好，抗蚀性好，染色以后可得到具有塑料感的外观。所得膜厚约625微米。(5)下面是瓷质氧化的两种方法：在硫酸或草酸溶液中加入某些稀有金属元素（如钛，钍等）的盐类：氧化过程中，由于这些盐类的水解作用产生发色物质沉积于氧化膜孔隙中，形成类似瓷釉的膜层，硬度高，可以保持零件的高精度和高光洁程度，但成本昂贵，溶液使用周期短，工艺条件要求严。以铬酐和硼酸的混合液为阳极氧化液:成分简单，成本低，氧化膜弹性好，但硬度较前一种低，可用于一般装饰性瓷质氧化表面处理。 在氧化溶液中，各种组分的变化将对氧化膜的色泽起决定作用:如随铬酐的升高,膜层颜色向不透明灰色方向转化；随硼酸升高,膜层颜色向乳白色方向转化；而随草酸的升高,膜层颜色向黄色方向转化。三、丙烯酸水性涂料的发展现状水性UV涂料作为其中的一种，从70年代就已着手研究，虽然表面上看它与100%固体的UV涂料的特性违背，但由于它的特点，目前已在一些生产领域获得了应用，如木器清漆，塑料和皮革套印罩光、打印油墨等。水性涂料的组分主要是含有丙烯酸类或其它不饱和双键的可溶于水或分散于水中的树脂，一般来说为了保证涂膜性能，其相对分子质量比一般的齐聚物、活性稀释剂都要大得多。可用于水性UV涂料的树脂种类很多，常用的有如下一些： 水基氨基甲酸丙烯酸酯齐聚物；水基脂环族环氧树脂；环氧丙烯酸酯乳液；不饱和硝基纤维素聚酯水分散体；水解不饱和聚酯；含不饱和丙烯酸官能团的丙烯酸乳液。 水性UV涂料由于其生