第11教学单元金属表面转化膜技术3--金属的磷化.doc

冶金与建筑工程系 教 案第 11 教学单元课 题：金属表面转化膜技术3金属的磷化教学目标知识目标1.掌握磷化定义2.熟悉钢铁磷化工艺能力目标能通过查阅相关资料，为钢铁材料制定磷化工艺职业素质目标爱岗敬业 诚实守信 技能过硬 自主创新教学重点钢铁磷化工艺教学难点辅助教学手段采用实物、标本、模型、图表、幻灯和录像等手段教学准备准备教学目标、准备学生情况、准备教学材料、准备教学心理、准备教学过程、准备教学评价授课班级授课日期月 日月 日月 日月 日月 日教 学 进 程教学方法及时间分配复习提问：以一种实验钢为载体，采用任务教学法、案例教学法、引导文教学法、现场教学法，通过教师讲解、示范，引导学生学习。2学时导 言：新课内容:一、 金属的磷化概述金属在含有锰、铁、锌的磷酸盐溶液中进行化学处理，使金属表面生成一层难溶于水的结晶型磷酸盐保护膜的方法，叫做金属的磷酸盐处理，简称磷化。磷化膜厚度一般在150m，具有微孔结构，膜的颜色一般由浅灰到黑灰色，有时也可呈彩虹色。磷化膜层为微孔结构，与基体结合牢固，经钝化或封闭后具有良好的吸附性、润滑性、耐蚀性、不粘附熔融金属（锡、铝、锌）及较高的电绝缘性等，广泛用于汽车、船舶、航空航天、机械制造及家电等工业生产中，如用作涂料涂装的底层、金属冷加工时的润滑层、金属表面保护层以及硅钢片的绝缘处理、压铸模具的防粘处理等。涂装底层是磷化的最大用途所在，约占磷化总工业用途的60%70%，如汽车行业的电泳涂装。磷化膜作为涂漆前的底层，能提高漆膜附着力和整个涂层体系的耐腐蚀能力。磷化处理得当，可使漆膜附着力提高23倍，整体耐腐蚀性提高12倍。磷化处理所需设备简单，操作方便，成本低，生产效率高。磷化技术的发展方向是薄膜化、综合化、降低污染、节省能源。尤其是降低污染是研究的重点方向，包括生物可降解表面活性剂技术、无磷脱脂剂、双氧水无污染促进剂等。二、 钢铁的磷化处理1.钢铁磷化工艺钢铁磷化膜主要用于耐蚀防护、油漆涂装的底层和冷变形加工时的润滑层，膜厚度一般在520m。目前用于生产的钢铁磷化工艺按磷化温度可分为高温磷化、中温磷化和常温磷化三种，目前钢铁磷化技术主要朝中低温磷化方向发展。1.1 高温磷化高温磷化的工作温度为9098，处理时间1020min。优点是磷化速度快,膜层较厚；膜层的耐蚀性、结合力、硬度和耐热性都比较好；缺点是工作温度高，能耗大,溶液蒸发量大，成分变化快，常需调整；膜层容易夹杂沉淀物且结晶粗细不均匀。高温磷化主要用防锈 、耐磨和减摩的零件，如螺钉、螺母、活塞环、轴承座等。1.2中温磷化中温磷化的工作温度为5070，处理时间1015 min。优点是磷化速度较快，膜层的耐蚀性接近高温磷化膜,溶液稳定,磷化速度快,生产效率高；缺点是溶液成分较复杂,调整麻烦。中温磷化常用于要求防锈 、减摩的零件；中温薄膜磷化常用于涂装底层。1.3常（低）温磷化常温磷化一般在1535的温度下进行，处理时间2060 min。其优点是不需要加热,节约能源,成本低,溶液稳定；缺点是对槽液控制要求严格，膜层耐蚀性及耐热性差,结合力欠佳,处理时间较长,效率低等。溶液组成/（g/L）及工艺条件高 温中 温低 温配方1配方2配方1配方2配方1配方2磷酸二氢锰铁盐3040404060磷酸二氢锌304030405070硝酸锌5565120801005010080100硝酸锰152550亚硝酸钠0.21氧化锌48氟化钠34.5乙二胺四乙酸12游离酸度 /点3.55693757.53446总酸度/点3650405890120608050907595温度/949888955565607020301535时间/ min1520815201015304520402. 磷化工艺方法及流程2.1 磷化工艺方法磷化工艺基本方法有浸渍法和喷淋法两种。 浸渍法 用于高、中、低温磷化工艺，可处理任何形状的工件。特点是设备简单，仅需要磷化槽和相应的加热设备。最好用不锈钢或橡胶衬里的槽子，不锈钢加热管道应放在槽两侧。 喷淋法 、 适用于中、低温磷化工艺，可处理大面积工件，如汽车、电冰箱、洗衣机壳体。特点是处理时间短，成膜反应速度快，生产效率高。2.2磷化工艺流程一般钢铁工件的磷化工艺流程为: 预处理 磷化 后处理，具体为： 化学脱脂热水洗冷水洗酸洗冷水洗磷化冷水洗磷化后处理冷水洗去离子水洗干燥。 工件在磷化前若经喷砂处理，则磷化膜质量会更好。喷砂过的工件为防止重新锈蚀，应在6h内进行磷化处理。2.3 磷化后处理钢铁件磷化后应根据工件用途进行后处理，以提高磷化膜的防护能力。一般情况下，磷化后应对磷化膜进行填充和封闭处理。磷化膜填充处理工艺规范 ：溶液组成/（g/L）与工艺条件配方1配方2配方3配方4重铬酸酐钾305060100碳酸钠24铬酸酐13肥皂3050温度/8095809580957090时间/ Min51531035