金属基层的处理

1、金属基层的表面处理捷诚公司培训捷诚公司培训CONTENTS01、金属基层处理方法目录02、酸洗03、不锈钢酸洗钝化工艺04、磷化01、金属基层处理方法1、金属表面的手工除锈手工除锈是一种最简便的方法，多数用在其他方法不便或不能采用的情况下使用。靠手工打磨、敲铲、刷扫，以除去锈垢及尘土等杂物。常用的手工除锈的工具有：尖头锤、弯头刮刀、圆纹粗锉、刮铲、钢丝刷、钢丝束等01、金属基层处理方法手工除锈工程中也常用一些电动、机动、气动和风动工具，如：电动除锈工具、针束除锈器、风动式敲铲枪等。2、其他除锈方法如喷砂、酸洗、电化学除锈等02、酸洗1、原理氧化皮、铁锈等铁的氧化物(Fe3O4，Fe2O3，Fe

2、O等)与酸溶液发生化学反应，形成盐类溶于酸溶液中而被除去。02、酸洗2.常用酸 酸洗用酸有硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、铬酸、氢氟酸和混合酸等。最常用的是硫酸和盐酸。市面上出售的工业浓硫酸通常含H2SO475%97% (质量分数)，也可以选用褐色工业硫酸溶液，它含H2SO475%78%(质量分数)。市面上出售的工业浓盐酸通常含HCl约32% (质量分数)02、酸洗3.酸洗工艺 主要有浸渍酸洗法、喷射酸洗法和酸膏除锈法。一般多用浸渍酸洗法，大批量生产中可采用喷射法。02、酸洗4.注意事项 钢铁零件一般在10%20%(体积)硫酸溶液中酸洗，温度为40。当溶液中含铁量超过80g/L，硫酸亚铁超过215g/

3、L时，应更换酸洗液。常温下，用20%80%(体积)的盐酸溶液对钢铁进行酸洗，不易发生过腐蚀和氢脆现象。由于酸对金属的腐蚀作用很大，需要添加缓蚀剂。02、酸洗5. 铁锈反应机理如下（以盐酸为例）：FeO+2HClFeCl2+H2OFe2O3+6HCl2FeCl3+3H2OFe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O02、酸洗与此同时，酸溶液还会与钢铁基体发生如下反应：Fe+2HClFeCl2+2H2HH2生成的氢气对难溶的水垢及氧化物起机械剥离脱落作用，有利于除垢。但原子氢渗入金属基体也有腐蚀作用。02、酸洗6.不锈钢快洗工艺现阶段采用的酸洗工艺除去不锈钢表面厚氧化皮，使用温度高，酸洗

4、时间长，导致加工成本居高不下；而常温除氧化皮工艺对除去薄氧化皮效果好，对厚氧化皮效果不理想，特别是焊接处黑渣基本上除不掉 。采用两步酸洗综合处理技术，常温下能快速去除不锈钢表面厚氧化皮，特别是对焊接处黑皮及夹杂物去除效果好，酸洗处理后表面洁净光亮，不易失光褪色，不泛黄。02、酸洗（1）工艺流程 不锈钢件上挂化学除油(常规碱性化学除油或表面活性剂除油) 热水洗流水洗第一步酸洗流水洗第二步酸洗流水洗转入下道工序(如：化学着色回收流水洗硬化处理流水洗封闭处理流水洗干燥成品)02、酸洗（1）第一步酸洗工艺第一步酸洗的主要目的是除去焊接处和焊缝的黑皮和夹杂物及部分氧化皮，经优化筛选，确定的工艺规范如下：

5、盐酸 300 mL/L磷酸 60 mL/L双氧水 120 mL/L稳定剂 80 mL/L表面活性剂 2 mL/L 室温t 12 min02、酸洗（2）.第二步酸洗工艺第一步酸洗处理后不能完全除尽氧化膜，表面附着一层灰色膜，光泽较差，必须经过第二步酸洗，除去表面灰色膜，使其达到近似镜面光亮，采用如下工艺规范：氢氟酸 300 mL/L硫酸 200 mL/L双氧水 240 mL/L双氧水稳定剂 80 mL/L酸洗缓蚀剂 0.5 g/L表面活性剂 2 mL/L室温t 23 min02、酸洗7.酸洗过程的主要作用 溶解作用 钢材表面氧化铁皮中各种铁的氧化物与酸发生化学反应，生成溶于水的铁盐而溶解于酸溶液

6、内。若用盐酸或硫酸进行酸洗时，生成可溶解于酸液的正铁及亚铁氯化物或硫酸盐，从而把氧化铁皮从带钢表面除去。这种作用，一般称作溶解作用。02、酸洗机械剥离作用 钢材表面氧化铁皮中除铁的各种氧化物之外，还夹杂着部分的金属铁，而且氧化铁皮又具有多孔性，那么酸溶液就可以通过氧化铁皮的孔隙和裂缝与氧化铁皮中的铁或基体铁作用，并相应产生大量的氢气。由这部分氢气产生的膨胀压力，就可以把氧化铁皮从钢材表面上剥离下来。这种通过反应中产生氢气的膨胀压力把氧化铁皮剥离下来的作用，一般把它叫做机械剥离作用。02、酸洗还原作用金属铁与酸作用时，首先产生氢原子。一部分氢原子相互结合成为氢分子，促使氧化铁皮的剥离。另一部分氢

7、原子靠其化学活泼性及很强的还原能力，将高价铁的氧化物和高价铁盐还原成易溶于酸溶液的低价铁氧化物及低价铁盐。02、酸洗（8）酸洗的应用钢材的酸洗处理广泛地应用于冷轧板材坯料即热轧板材的表面氧化铁皮的去除，如热轧型钢需进行磷化或镀层等表面处理加工前去除氧化铁皮；焊接管材在镀锌或进行其它热浸镀、电镀加工前的表面预处理；退火处理后的钢材如管材、型材、线材等冷拔加工前的表面处理；钢铁加工件进行电镀、电刷镀前的除锈处理以及不锈钢和特殊钢生产过程中的类似处理。02、酸洗（9）酸洗存在的问题大量消耗钢铁材料和酸可能降低钢材的物理性能会带来一系列的环境污染问题废酸和铁盐的处理问题03、不锈钢酸洗钝化工艺1.酸洗

8、、钝化前的预处理（1）对制造完工后的不锈钢容器或零部件按图样和工艺文件的要求，对规定项目检查合格后，才能进行酸洗、钝化预处理。（2）将焊缝及其两侧焊渣、飞溅物清理干净，容器的机加工件表面应用汽油或清洗剂去除油渍等污物。（3）清除焊缝两侧异物时，应用不锈钢丝刷，不锈钢铲或砂轮清除，清除完毕用净水（水中氯离子含量不超过25mg/L）冲刷干净。03、不锈钢酸洗钝化工艺1.酸洗、钝化前的预处理（4）当油污严重时则用3-5%的碱溶液将油污清除，并用净水冲洗干净。（5）对不锈钢热加工件的氧化皮可用机械喷砂的方法清除，砂必须是纯硅或氧化铝。（6）制定酸洗、钝化的安全措施，确定必须的用具和劳动防护用品。03、

9、不锈钢酸洗钝化工艺2.酸洗、钝化溶液及膏的配方（1）酸洗液配方：硝酸（比重1.42）20%，氢氟酸为5%，其余为水。以上为体积百分比。（2）酸洗膏配方：盐酸（比重1.19）20毫升，水100毫升，硝酸（比重1.42）30毫升，膨润土150克。（3）钝化液配方：硝酸（比重1.42）5%，重铬酸钾4克，其余为水。以上休积百分比，钝化温度为室温。（4）钝化膏配方：硝酸（浓度67%）30毫升，重铬酸钾4克，加膨润土（100-200目）搅拌至糊状为止。03、不锈钢酸洗钝化工艺3.酸洗钝化操作（1）只有进行过预处理的容器或零部件才能进行酸洗钝化处理。（2）酸洗液酸洗主要用于较小型未经加工的零部件整体处理，

10、可以用喷刷的方法。溶液温度在21-60时，每隔10分钟左右检查一次，直至呈现出均匀的白色酸蚀的光洁度为止。（3）酸洗膏酸洗主要适用于大型容器或局部处理。在室温下将酸洗膏外均匀干净设备上（约2-3mm厚），停留一小时后用洁净水或不锈钢丝刷轻轻刷，直至呈现出均匀的白色酸蚀的光洁度为止。03、不锈钢酸洗钝化工艺（4）钝化液主要适用于小型容器或部件整体处理，可以采用浸入或喷刷的方法，当溶液温度在48-60时，每20分钟检查一次，当溶液在21-47时，每小时检查一次，直至表面生成均匀的钝化膜为止。（5）钝化膏主要适用于大型容器或局部处理，在室温下将钝化膏均匀涂在酸洗过的容器表面（约2-3mm），1小时后

11、检查，直至表面生成均匀的钝化膜为止。03、不锈钢酸洗钝化工艺（6）酸洗钝化容器或零部件必须用洁净水将表面冲洗干净，最后用酸性石蕊试纸测试冲洗面的任何处，使PH值在6.5-7.5之间，然后擦干或用压缩空气吹干。（7）容器和零部件经酸洗钝化后搬运吊装及存放时禁止磕碰划伤钝化膜。03、不锈钢酸洗钝化工艺4.注意事项（1）配液时应先将水按比例放入耐酸容器中，然后再按比例缓慢加酸，防止倒酸速度过快引起飞溅伤人。（2）酸洗钝化处理，首次操作应先在小部件局部面上或类似的材料上作试验。（3）酸洗过程中，操作人员必须认真仔细，及时观察，防止容器表面腐蚀过重。对碳钢零部件应采取有效措施，防止遭到腐蚀。03、不锈钢

12、酸洗钝化工艺（4）酸洗后不锈钢表面不得有明显的腐蚀痕迹，不得有颜色不均匀的斑纹，焊缝及热加工表面不得有氧化色。（5）操作人员在操作时，必须穿好耐酸服，带好手套，口罩与防护眼罩。在容器内酸洗，必须带上检查合格的防毒面具，并在专人监护下进行。（6）有防腐要求的奥氏体不锈钢零部件按图样要求进行热处理后，做酸洗钝化处理。04、磷化磷化（phosphorization），是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化是常用的前处理技术，原理上应属于化学转换膜处理，主要应用于钢铁表面磷化，有色金属（如铝、锌）件也可应用磷化。1、磷化原理（1）、磷化工件（钢铁或铝、

13、锌件）浸入磷化液（某些酸式磷酸盐为主的溶液），在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程，称之为磷化。1、磷化原理（2）、磷化原理钢铁件浸入磷化液（由Fe(H2PO4)2、Mn(H2PO4)2、 Zn(H2PO4)2 组成的酸性稀水溶液，PH值为1-3，溶液相对密度为1.05-1.10）中，磷化膜的生成反应如下：吸热3Zn(H2PO4)2 =Zn3(PO4)2+4H3PO4 吸热3Mn(H2PO4)2 =Mn3(PO4)2+4H3PO41、磷化原理钢铁工件是钢铁合金，在磷酸作用下，Fe和FeC3形成无数原电池，在阳极区，铁开始熔解为Fe2+，同时放出电子。Fe+2H3PO4= Fe

14、(H2PO4)2+H2Fe =Fe2+ +2e-1、磷化原理在钢铁工件表面附近的溶液中Fe2+不断增加，当Fe2+与HPO42-，PO43-浓度大于磷酸盐的溶度积时，产生沉淀，在工件表面形成磷化膜：Fe(H2PO4)2= FeHPO4+ H3PO4Fe+ Fe(H2PO4)2 =2FeHPO4+ H23FeHPO4= Fe 3(PO4)2+ H3PO4Fe+ 2FeHPO4 =Fe 3(PO4)2+H2阴极区放出大量的氢：2H+ +2e- =H2O2 + 2H20 =4e- + 4OH-1、磷化原理总反应式：吸热3Zn(H2PO4)2= Zn3(PO4)2+4H3PO4Fe+3Zn(H2PO4

15、)2= Zn3(PO4)2+FeHPO4+ 3 H3PO4+ H2 放热2、磷化分类（1）、按磷化处理温度分类高温型8098处理时间为10-20分钟，形成磷化膜厚达10-30g/m2,溶液游离酸度与总酸度的比值为1：（7-8）优点：膜抗蚀力强，结合力好。缺点：加温时间长，溶液挥发量大，能耗大，磷化沉积多，游离酸度不稳定，结晶粗细不均匀，已较少应用。2、磷化分类中温型50-75，处理时间5-15分钟，磷化膜厚度为1-7 g/m2，溶液游离酸度与总酸度的比值为1：（10-15）优点：游离酸度稳定，易掌握，磷化时间短，生产效率高，耐蚀性与高温磷化膜基本相同，应用较多。2、磷化分类低温型30-50 节

16、省能源，使用方便。常温型10-40 常（低）温磷化（除加氧化剂外，还加促进剂），时间10-40分钟，溶液游离酸度与总酸度比值为1：（20-30），膜厚为0.2-7 g/m2。优点：不需加热，药品消耗少，溶液稳定。缺点：处理时间长，溶液配制较繁。2、磷化分类（2）、按磷化液成分分类锌系磷化锌钙系磷化铁系磷化锰系磷化复合磷化 磷化液由锌、铁、钙、镍、锰等元素组成。2、磷化分类（3）、按磷化处理方法分类化学磷化将工件浸入磷化液中，依靠化学反应来实现磷化，应用广泛。电化学磷化在磷化液中，工件接正极，钢铁接负极进行磷化2、磷化分类（4）、按磷化膜质量分类重量级（厚膜磷化） 膜重7.5 g/m2以上。次重

17、量级（中膜磷化）膜重4.6-7.5 g/m2。轻量级（薄膜磷化）膜重1.1-4.5 g/m2。次轻量级（特薄膜磷化）膜重0.2-1.0 g/m2。2、磷化分类（5）、按施工方法分类浸渍磷化适用于高、中、低温磷化 特点：设备简单，仅需加热槽和相应加热设备，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。喷淋磷化适用于中、低温磷化工艺，可处理大面积工件，如汽车、冰箱、洗衣机壳体。特点：处理时间短，成膜反应速度快，生产效率高，且这种方法获得的磷化膜结晶致密、均匀、膜薄、耐蚀性好。刷涂磷化上述两种方法无法实施时，采用本法，在常温下操作，易涂刷，可除锈蚀，磷化后工件自然干燥，防锈性能好，但磷化

18、效果不如前两种。3、磷化用途（1）、磷化作用1）涂装前磷化的作用增强涂装膜层（如涂料涂层）与工件间结合力。提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性。提高装饰性。2）非涂装磷化的作用提高工件的耐磨性。令工件在机加工过程中具有润滑性。提高工件的耐蚀性。3、磷化用途（2）、磷化用途钢铁磷化主要用于耐蚀防护和油漆用底膜。1）耐蚀防护用磷化膜防护用磷化膜 用于钢铁件耐蚀防护处理。磷化膜类型可用锌系、锰系。膜单位面积质量为10-40 g/m2。磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等。3、磷化用途油漆底层用磷化膜增加漆膜与钢铁工件附着力及防护性。磷化膜类型可用锌系或锌钙系。磷化膜单位面积质量为0.2-1.0 g/m2（用于

19、较大形变钢铁件油漆底层）；1-5 g/m2（用于一般钢铁件油漆底层）；5-10 g/m2（用于不发生形变钢铁件油漆底层）。3、磷化用途 2）冷加工润滑用磷化膜钢丝、焊接钢管拉拔 单位面积上膜重1-10 g/m2；精密钢管拉拔 单位面积上膜重4-10 g/m2；钢铁件冷挤压成型 单位面积上膜重大于10g/m2。3、磷化用途 3）减摩用磷化膜磷化膜可起减摩作用。一般用锰系磷化，也可用锌系磷化。对于有较小动配合间隙工件，磷化膜质量为1-3 g/m2；对有较大动配合间隙工件（减速箱齿轮），磷化膜质量为5-20 g/m2。（4）电绝缘用磷化膜一般用锌系磷化。用于电机及变电器中的硅片磷化处理。4、磷化膜的

20、性质 （1）.磷化膜组成磷化膜为闪烁有光，均匀细致，灰色多孔且附着力强的结晶，结晶大部分为磷酸锌，小部分为磷酸氢铁。锌铁比例取决于溶液成分、磷化时间和温度。4、磷化膜的性质 （2）、性质耐蚀性在大气、矿物油、植物油、苯、甲苯中均有很好的耐蚀性，但在碱、酸、水蒸气中耐蚀性较差。在200-300时仍具有一定的耐蚀性，当温度达到450时膜层的耐蚀性显著下降。4、磷化膜的性质 （2）、性质耐蚀性在大气、矿物油、植物油、苯、甲苯中均有很好的耐蚀性，但在碱、酸、水蒸气中耐蚀性较差。在200-300时仍具有一定的耐蚀性，当温度达到450时膜层的耐蚀性显著下降。特殊性质如增加附着力，润滑性，减摩耐磨作用。5、

21、磷化流程 除油除锈水洗磷化水洗磷化后处理6、影响因素 （1）、温度温度愈高，磷化层愈厚，结晶愈粗大。温度愈低，磷化层愈薄，结晶愈细。但温度不宜过高，否则Fe2+ 易被氧化成Fe3+，加大沉淀物量，溶液不稳定。6、影响因素 （2）、游离酸度游离酸度指游离的磷酸。其作用是促使铁的溶解，已形成较多的晶核，使膜结晶致密。游离酸度过高，则与铁作用加快，会大量析出氢，令界面层磷酸盐不易饱和，导致晶核形成困难，膜层结构疏松，多孔，耐蚀性下降，令磷化时间延长。游离酸度过低，磷化膜变薄，甚至无膜。6、影响因素 （3）、总酸度总酸度指磷酸盐、硝酸盐和酸的总和。总酸度一般以控制在规定范围 上限为好，有利于加速磷化反

22、应，使膜层晶粒细，磷化过程中，总酸度不断下降，反映缓慢。总酸度过高，膜层变薄，可加水稀释。总酸度过低，膜层疏松粗糙。6、影响因素 （4）、PH值锰系磷化液一般控制在2-3之间，当PH3时，工件表面易生成粉末。当PH1.5时难以成膜。铁系一般控制在3-5.5之间。6、影响因素 （5）、溶液中离子浓度溶液中Fe2+极易氧化成 Fe3+，导致不易成膜。但溶液中Fe2+浓度不能过高，否则，形成的膜晶粒粗大，膜表面有白色浮灰，耐蚀性及耐热性下降。Zn2+的影响，当Zn2+浓度过高 ，磷化膜晶粒粗大，脆性增大，表面呈白色浮灰；当Zn2+浓度过低，膜层疏松变暗。7、磷化后处理 目的：增加磷化膜的抗蚀性、防锈

23、性。方法：喷塑、喷粉、喷漆、电泳、上防锈油等。8、磷化渣 （1）、磷化渣的影响磷化中生成的磷化渣，既浪费药品又加大清渣工作量，处理不好还影响磷化质量，视为不利。磷化中在生成磷化渣的同时还会挥发出磷酸，有助于维持磷化液的游离酸度，保持磷化液的平衡，视为有利。8、磷化渣（2）、磷化渣生成的控制降低磷化温度。降低磷化液的游离酸度。提高磷化速度，缩短磷化时间。提高NO3- 与PO43-的比值。9、磷化膜检验（1）外观检验 肉眼观察磷化膜应是均匀、连续、致密的晶体结构。表面不应有未磷化的残余空白或锈渍。由于前处理的方法及效果的不同，允许出现色泽不一的磷化膜，但不允许出现褐色。9、磷化膜检验（2）耐蚀性检查浸入法将磷化后的样板浸入3的氯化钠溶液中，经两小时后取出，表面无锈渍为合格。出现锈渍时间越长，说明磷化膜的耐蚀性越好。点滴法室温下，将蓝点试剂滴在磷化膜上，观察其变色时间。磷化膜厚度不同，变色时间不同。厚膜5分钟，中等膜2分钟，薄膜1分钟。10、酸度的测定（1）、游离酸度的测