表面处理（磷化）工艺培训.ppt

1、表面处理（磷化）工艺培训,表面处理（磷化）工艺培训,序 言：培训的目的,1.熟知表面处理的表面处理标注; 2.了解磷化工艺过程，建立磷化整体观念； 3.了解磷化缺陷产生的原因； 4.熟知磷化化学品的安全须知，和应急处理方案； 5.思考在以后的项目开发中，该如何关注磷化；,第一章：简述通用表面处理标注,今天在这里介绍常用金属的镀覆、化学、电化学处理层的表示方法，包括内容有：镀锌、镀铜、镀镍、镀镉、氧化、磷化、钝化等，按GB/T13911-1992的统一规定。技术工作者一定要注意到国家正处在向国际通行标准接轨，旧的标准不断修订，新的标准不断颁布。,1.1 概述,第一章：简述通用表面处理标注,1.1

2、基体材料表示符号,备注： 金属材料化学元素符号表示：合金材料用其主要成分的化学元素符号表示，非金属材料用国际通用缩写字母表示。,第一章：简述通用表面处理标注,1.2镀覆方法处理方法表示符号,第一章：简述通用表面处理标注,1.3化学和电化学处理名称的表示符号,第一章：简述通用表面处理标注,1.4 金属镀覆表示方法示例：,例1. Fe/Ep.CuN15bCy0.3mc. （钢材，电镀铜10m，光亮镍15m，微裂纹铬0.3m） 例2. Fe/Ep.Zn7.C2C （钢材。电镀锌7m，彩虹铬酸盐处理2级C型）（彩虹型） 例3. Cu/Ep.Ni5bCr0.3r （铜材，电镀光亮镍5m，普通铬0.3m）

3、 例4.Fe/Ep.Cu20.ApNi10Cr0.3cf （铜材，电镀铜20m，化学镀镍10m，电镀无裂纹铬0.3m） 例5. PL/EP.Cu10bNi15bCr0.3r （塑料，电镀光亮铜10m，光亮镍15m，普通铬0.3m）,例1.AI/EtAcl（BK) （铝材，电化学处理，阳极氧化，着黑色） 例2. Cu/ctP （钢材，化学处理，钝化） 例3.Fe/ctMnPh （铜材，化学处理，磷酸锰盐处理） 例4. AI/etEc （铝材，电化学处理，电解着色）,第一章：简述通用表面处理标注,1.5 化学、电化学处理表示方法示例：,第一章：简述通用表面处理标注,1.5.1 明亮度表示,第一章：

4、简述通用表面处理标注,1.5.2 颜色表示,第二章：磷化技术原理、分类、发展方向,2.1 磷化的目的,目的 1.应用涂装打底； 2.防锈作用； 3.耐磨减摩冷加工； 4.其它用途；,2.2 P比的概念,第二章：磷化技术原理、分类、发展方向,P比的概念： 日本的Miyawaki提出了P比的概念如下： P比 = P/P+H,结论：P比越高的抗腐蚀性能越好,第二章：磷化液分类、发展方向,2.3 磷化液的分类,磷化可按照膜重、成膜物质、处理温度、施工方 式、促进剂类型分类 A.按照膜重分类：,B.按成膜物质分类：,第二章：磷化液分类、发展方向,2.3 磷化液的分类:,B.按磷化温度分类：,第二章：磷化

5、液分类、发展方向,2.2 磷化液的分类:,常温磷化：即不加温磷化 低温磷化：25-45 中温磷化：60-70 高温磷化：大于80 温度越高，磷化效果越好,第二章：磷化液分类、发展方向,2.3 磷化技术发展回顾和发展方向,备注： 通过改善磷化处理温度和处理时间，确实大大提高了涂装性能和涂着效率,第二章：磷化液分类、发展方向,随着环保问题日益凸显、节能减排呼声日益高涨，预处理技术正朝着保护环境、降低成本、提高质量、简化工艺方向发展,第三章：磷化处理工艺,3.1 磷化典型工艺:,第三章：磷化处理工艺,3.1 脱脂剂 :,3.1.1.脱脂剂的组成,无机盐和碱 分散作用，对已脱去的油污部分乳化 碱高的p

6、H值 皂化作用 硅酸盐改善负荷能力，在表面能形成 硅酸盐膜，有缓蚀作用 磷酸盐除去色料，形成磷酸盐膜 硼酸盐铝材的清洗 碳酸盐稳定pH值，弱碱性产品中的主要 碱性成分,第三章：磷化处理工艺,3.1 脱脂剂 :,3.1.1.脱脂剂的组成,有机成分: 消泡剂 缓蚀剂 络合剂 表面活性剂,第三章：磷化处理工艺,3.1 脱脂剂 :,3.1.2.表面活性剂的“卷裹 ”机理,第三章：磷化处理工艺,3.1. 3 污 物 的 种 类 及 来 源:,金属加工 电镀和酸洗(金属盐，铁粉末) 轧制和预润滑油(脂肪酸，蜡) 金属氧化物 表面碳粉(退火处理) CRS的碳化物 冲压和装配环境和运输 平板清洗冷凝和金属氧化

7、 冲压润滑油/ 拉伸液运输油和热处理 操作防锈油 焊接，焊接剂，铜焊 研磨，擦洗，金属污物 粘合剂和密封胶 金属记号笔印,第三章：磷化处理工艺,3.1.4 影响清洗效果的因素,第三章：磷化处理工艺,3.3 酸洗,硫酸：一般用稀硫酸 8%-20% 盐酸：浓度不宜过大 易挥发 污染环境360g/L，在室温下进行操作 硝酸：挥发性强 声称有害的气体 释放大量的热 表面残渣多 磷酸：是一种中等强度的无机酸，由于磷酸氢盐和正磷酸盐难溶于水 用磷酸除锈一般需要加热 残余的溶液与金属反应生成磷酸盐保护膜,第三章：磷化处理工艺,3.3 表调,表面调整的目的是促使磷化工艺形成晶粒细致密实的磷化膜，提高磷化速度。

8、表面调整剂主要有两类，一种是酸性表调剂，如草酸；另一种是胶体钛。两者的应用都非常普及，前者兼备有除轻锈（工件运行过程中形成的“水锈”及“风锈”）的作用。在磷化前处理工艺中，是否选用表面调整工序和选用哪一种表调剂应由工艺及磷化膜要求决定。通常情况下涂漆前打底磷化、快速低温磷化均需要表调。如果工件在进入磷化槽时，已经二次生锈，最好采用酸性表调处理。 胶体钛 草酸 表面调整剂 稀磷酸 磷酸锰悬浮液 作用: 形成大量的、分布均匀的晶核；磷化膜结晶均匀、细密；缩短磷化 膜形成时间；降低药品消耗量；提高防锈性能。,第三章：磷化处理工艺,3.3 表调,第三章：磷化处理工艺,3.4. 磷 化,磷化处理是将表面

9、通过化学反应生成一层非金属的、不导电的、多孔的磷酸盐薄膜。磷化膜具有多孔性，涂料可以渗入这些孔隙中，因而能显著地提高涂膜的附着力。此外磷化膜又能使金属表面由优良导体转变为不良导体，从而抑制金属表面微电池的形成，有效地阻碍涂膜的腐蚀，可以成倍地提高涂层的耐蚀性和耐水性，所以磷化膜已被公认为涂层最良好的基底。 磷化后工件的颜色应为浅灰色到灰黑色或彩色；膜层应结晶致密、连续和均匀。磷化后的工件具有下列情况或其中之一时，均为允许缺陷：轻微的水迹、钝化痕迹、擦白及挂灰现象；由于局部热处理、焊接以及表面加工状态的不同而造成颜色和结晶不均匀；在焊缝处无磷化膜。磷化后的工件具有下列情况之一时，均为不允许缺陷：

10、疏松的磷化膜层；有锈蚀或绿斑；局部无磷化膜（焊缝处除外）；表面严重挂灰。,第三章：磷化处理工艺,3.4.1 磷化膜的品貌,800 X,热镀锌钢板（JIS) EG,HDG 低合金高强度钢,冷轧钢板SPCC,第三章：磷化处理工艺,3.4.2 磷化反应原理,阴极区域： Fe Fe2+ +2e 阳极区域： 2H + 2e H2 or O + H2O + 2e 2(OH) 成膜反应：H3PO4 + Zn(H2PO4)2 + Fe(H2PO4)2 +Fe Zn3(PO4)2 + Zn2Fe(PO4)2 + ZnHPO4 + FePO4 磷化膜： Zn3(PO4)2; Zn2Fe(PO4)2 (4份水) 磷

11、化渣： ZnHPO4; FePO4 Zn2+ + 2ZnPO4- Zn3(PO4)2 Fe2+ + 2ZnPO4- Zn2Fe(PO4)2,第三章：磷化处理工艺,3.4.3 促进剂的作用机理,氢气的去极化 防止在工件表面形成阻碍磷化膜生成的氢气泡，使磷化膜均匀，致密。 Fe2+的氧化 Fe2+被氧化成Fe3+，然后形成磷化渣被除去。,备注： 一般使用的促进剂：亚硝酸钠、氯酸盐、硝酸盐、过氧化氢、过氧化物、有机硝基化合物、溴酸盐、碘酸盐,第三章：磷化处理工艺,目的: 封闭磷化膜孔隙，提高磷化膜耐蚀性，特别是提高漆膜的整体附 着力和耐腐蚀性 组成:三价、六价铬化合物（铬酸盐钝化）；锆盐化合物（无铬

12、钝化） 机理: 六价铬化合物起钝化晶间区作用,三价铬化合物在晶间区形成磷酸铬 化合物起封闭作用。,第三章：磷化处理工艺,3.5 水洗,1.目的:洗掉被涂物上附着的处理液、脏物和杂质，防止前一种处理液带 到后一种处理液里。 2.水质要求:,3.水洗频度:多次水洗有利于提高清洗效果。一般达到工艺要求的洗净度， 需水洗24次。每次水洗要达到稀释10倍的目的。对于汽车涂 装线，脱脂后水洗的稀释率要求是1/100,磷化后水洗的稀释率 要求是1/1000。,第四章：槽液的分析与维护,4.1 总碱(TAL),定义:脱脂溶液中所有碱性物质（强碱、弱碱及显碱性的金属离子）的浓度。 分析方法：取10ml工作液，加

13、入2-3滴溴酚蓝作指示剂，用0.1NH2SO4滴定， 颜色从蓝色到黄绿色为终点，所消耗的滴定液的ml数即为总碱， 通常以点数（Pt）表示,化学反应： Na2CO3+H2SO4 NaHCO3 + NaHSO4,溴酚蓝指示剂变色范围：3.1-4.6 理论变色点：3.8,第四章：槽液的分析与维护,4.2 游离碱(FAL),游离碱(FAL) 定义:脱脂溶液中强碱性物质的浓度。 分析方法：取10ml工作液，加入5-6滴酚酞作指示剂，用0.1NH2SO4滴定，颜 色从红色到无色为终点，所消耗的滴定液的ml数即为游离碱，通 常以点数（Pt）表示。 化学反应： 2NaOH+H2SO4 Na2SO4 +2 H2

14、O,酚酞指示剂变色范围：8-10 理论变色点：9.1,第四章：槽液的分析与维护,4.3 游离酸(FA),游离酸(FA) 定义：磷化液中以游离状态存在的酸的浓度,通常指磷酸。 分析方法：取10ml磷化工作液，加入2-3滴溴酚蓝作指示剂，用0.1NNaOH滴定， 颜色从黄色到蓝紫色为终点，所消耗的滴定液的ml数即为游离酸， 通常以点数（Pt）表示。 化学反应： H3PO4+NaOH NaH2PO4 +H2O 溴酚蓝指示剂变色范围：3.1-4.6 理论变色点：3.8,第四章：槽液的分析与维护,4.4 总酸(TA),总酸(TA) 定义：磷化液中所有酸性物质的浓度总和,通常指磷酸二氢锌。 分析方法：取1

15、0ml磷化工作液，加入5-6滴酚酞作指示剂，用0.1NNaOH滴 定， 颜色从无色到粉红色为终点，所消耗的滴定液的ml数即为 总酸，通常以点数（Pt）表示。 化学反应： H3PO4+2NaOH Na2HPO4 +2H2O 3Zn(H2PO4)2 + 8NaOH Zn3(PO4)2 +4 Na2HPO4+8H2O Zn(NO3 )2 +2NaOH Zn(OH )2 +2 NaNO3 酚酞指示剂变色范围：8-10 理论变色点：9.1,第四章：槽液的分析与维护,4.5 促进剂(AC),促进剂(AC) 定义：磷化液中亚硝酸根的浓度。 分析方法：将处理液装满在发酵管内，然后加2-5g氨基磺酸，上下动后，

16、静放 两分钟，此时产生的气量（刻度）表示促进剂的浓度，1刻度即为1Pt。 化学反应： 2HNO2 +2NH2SO3H 2 H2SO4 +2 N2 +2H2O 2.6酸比() ：表示总酸和游离酸对磷化的共同影响。 =总酸：游离酸（TA：FA）,第四章：槽液的分析与维护,4.7 槽液维护,4.7.1.前处理液的补充 4.7.2根据分析结果来确定补加量。 4.7.3应尽可能经常地、少量地补充药剂，避免长久地、一次补充多量 的药剂，减少有效成分的波动性，保持稳定的磷化质量。 4.7.4加料方式多样化，通常为人工补加，最好采用计量泵自动滴加。 4.7.5脱脂液中油份的控制 为了保证脱脂液的清洗能力，通常

17、脱脂液的油份含量5g/l。 4.7.6表调剂中PH、钛含量的控制 PH8；Ti10ppm（有效Ti粒径25um以下）,第四章：槽液的分析与维护,4.7 槽液维护,4.7.8 磷化液中磷化渣的控制 磷化渣主要是磷酸铁和磷酸锌的混合物，要求槽液的含渣量在： 喷淋线700ppm；浸渍线500ppm；汽车线300ppm 克服方法: A：温度不要过高 B：浓度不要过高 C：AC-131、NT-4055要稀释加入 D：AC-131、R剂补加距离大于1米 AC-131/R剂：1/3-5 E:保证足够的循环量 4.7.9滴漏水的电导率 EC30us/cm(轿车线),第五章：磷化膜标准及其检验方法,检验标准,第

18、五章：磷化膜标准及其检验方法,检验方法,1）外观：在自然光或混合光下采用目视法，进行色调、是否有锈（白锈或黄锈）、蓝色、分段、浓淡不匀、以及淤渣附着等程度判定。 2）膜重：采用化学退膜法,计算公式：W=(W1-W2)/A10000,3）结晶颗粒：采用扫描电镜法，摄影倍率1000倍。 4）P比和面比： P比：采用X射线衍射法，把Zn2Fe(PO4)2.4H2O(100）面Zn3(PO4)2 .4H2O（020） 面的峰强度分别称作P和H，P比就是P/（PH）。 面比：采用X射线衍射法，把Zn3(PO4)2 .4H2O结晶的（020）面和（151 241、311）面的相对比值称作面比。,第五章：磷

19、化膜标准及其检验方法,检验方法,第六章：安全注意事项,6.1化学品操作的注意事项,1.脱 脂剂 (RIDOLINE/PARCO CLEANER) RIDOLINE 脱脂剂一般为碱性产品,有较强的腐蚀性, 一旦接 触请立即冲冼. pH(1%)12. 2.表调剂 (FIXODINE) FIXODINE 表调剂是一种弱碱性产品, pH(0.1%)9. 对人体无特别危害. 3.磷化 液 (GRANODINE/BONDERITE) GRANODINE 磷化液是一种酸性产品,有较强的腐 蚀性, pH(4%)3. 4.中和剂 (GRANO STARTER 65/NEUTRALIZER) 中和剂是一种碱性产品

20、, pH (原 液 )14. 5.促进剂 (ACCELERATOR 131) 促进剂是一种弱碱性,氧化 性产品, pH(原液)9. 避免与皮肤接触, 远离酸性产品储存. 6.钝化剂 (DEOXYLYTE 41) 钝化剂是一种酸性的氧化 性产品, 有很强的腐蚀性. 避免与皮肤接触, 远离酸性产品储存. pH(0.1%)4. 含有Cr 6+ . 通 则: -搬运, 使用化学品时要穿戴好必要的保护 用品,如: 耐酸手套,围裙,雨靴 ,防护眼镜等.了解化学品的特性. -防止化学品与皮肤接触和飞溅.一旦接触应及时冲洗, 并到医务室就诊.,第六章：安全注意事项,6.2化学灼伤的急救处理 (一),常见化学灼

21、伤的急救处理 防止造成严重化学灼伤的最简单，可靠的方法就是立即用大量 的水冲洗(切忌局部干擦)，然后用中和剂洗涤和湿敷。用中和剂 的时间不宜过久，并且用清水冲洗掉中和剂，然后视病情予以 适当的处理。 酸灼伤的急救处理 (磷酸，硝酸，硫酸等) 立即用大量的水冲洗，再用5的碳酸氢钠溶液湿敷中和， 然后再用清水冲洗。 碱灼伤的急救处理 (氢氧化 钠或 钾等) 先用大量的水冲洗，再用2的硼酸湿敷，然后再用清水冲洗。 氢氟酸灼伤的化 学处理 先用大量的水冲洗，然后用5的碳酸氢钠溶液湿敷， 再涂上甘油氧化镁(2:1)糊剂或 如意金黄散。,第六章：安全注意事项,6.3化学灼伤的急救处理 (二),酸碱化 学品溅入眼内的急救处理 不要急于送医院，在现场用大量的水进行冲洗，也可将 面部浸入水中，连续做睁眼和闭眼动作，同时拉开眼皮 并摇头，使化 学物质充分稀释和冲洗掉。 注意：如遇电石，氧化 钙禁用水冲洗，必须用石蜡油 或 植物油清洁之。 根据化学品的性质，酸灼伤选用3的碳酸氢钠溶液， 碱用3的硼酸溶液