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金属的磷化概述：28．1．1 磷化的用途 金属的磷化处理是一种化学和电化学的反应过程。当被处理的金属表面与含有游离磷酸和可溶的金属磷酸二氢盐的溶液相接触时，游离磷酸与金属表面发生反应，导致界面附近溶液的酸度降低，不溶性金属磷酸盐便在其表面上形成一层附着牢固的膜层。由于被处理的金属表面也参与反应，基体金属会有少许消耗，所以磷化膜是典型的化学转化膜。 磷化适用于处理钢铁件，也适用于处理锌、铝、镉、镁等有色金属件。随磷化膜的成分和厚度的不同，其用途也各异。磷化膜有以下的一些用途：
金属的磷化
(4)锰系厚膜磷化常用于机械产品中的齿轮、凸轮轴、活塞环、活塞、柴油机挺杆、花键、滚动轴承等零件的表面处理。它们磷化并浸润适当的润滑脂以后，在高载荷下工作时，可防止摩擦面之间发生相互咬合、降低摩擦系数，保证安全的运转。 (5)由于磷化膜具有一定的电绝缘能力，大约lμm厚的干燥磷化膜，可耐27v～36v的电压，常用于处理电机、变压器用的硅钢片，大大减少了涡流损失。
锌系磷化的成膜 磷化溶液的基本成分是一种或多种金属的二氢磷酸盐，分子通式为me(h2po4)2[工业上称为马日夫盐]，其中me通常是指锌、锰、铁等二价金属离子。当这些二氢磷酸盐溶于水以后，在一定的浓度和ph值条件下会发生分解反应。这时在磷化溶液中产生如下的物质平衡(以锌盐为例)： zn(h2po4)2 → znhpo4 + h3po4 3znhpo4 → zn3(po4)2 ↓+ h3po4 从上述化学反应式中得知，在磷化溶液中存在的主要物质是尚未分解的磷酸二氢锌和它分解以后生成的磷酸氢锌、磷酸锌(沉淀)和游离磷酸。磷化膜的成膜机理
磷化膜的表示方法根据gb／t 11376—1997《金属的磷酸盐转化膜》的规定，不同类型和不同功能的磷化膜可以用分类符号表示，符号由四部分组成： (1)部分是磷化膜类型符号(见表28—1)； (2)第二部分是磷化膜功能符号，r－腐蚀防护，g－促进滑动作用；z－促进冷成形； (3)第三部分是单位面积膜层的质量，单位是g/m2，容许误差±30%； (4)第四部分是磷化膜后处理符号，a－涂色漆、清漆或类似涂料，d--涂无机或非成膜有机化合物封闭剂，e－染色，f—浸涂油、脂，s－涂肥皂，w一涂蜡。 磷化膜的符号也可以少于四个部分，例如，对不需要后处理的则只有三部分。以znphr3a磷化膜分类符号作为示例，其含义为：磷化膜层为锌系磷化膜；功能为腐蚀防护，单位面积膜层质量为3g/m2±0.9g/m2，后处理为涂装。
磷化膜的成膜机理
从金属学可知，钢铁表面总是存在物理和化学的不均一性，当钢铁件浸入磷化溶液之后，表面即形成腐蚀微电池，在电势较负的铁阳极微区发生溶解反应： fe － 2e → fe2＋ 在电势较正的微区(例如碳化物)为阴极，则产生析氢反应： 2h＋＋2e →h2钢铁表面与游离磷酸产生如下的化学反应： fe ＋ 2h3po4 → fe(h2po4)2 ＋ h2 这时，钢铁表面与磷化溶液接触的界面处酸度下降，ph值升高，导致磷酸根各级离解平衡向右移动；
金属的磷化
1．2磷化的分类 目前尚无统一规定的磷化分类方法，人们常以磷化膜的几种特点进行分类： (1)根据磷化溶液中使用的二价金属磷酸二氢盐的不同进行分类，有磷酸锌系、磷酸锰系、磷酸锌锰系、磷酸锌钙系、磷酸铁系等几种。 (2)根据磷化工作温度的不同分类，有高温磷化(80℃以上)、中温磷化(60～75℃)、低温磷化(35℃～55℃)和常温磷化(15～35℃)。 (3)按磷化施工方式的不同分类，有喷淋式磷化、浸渍式磷化、喷浸结合式磷化、涂刷式磷化。
磷化膜的成膜机理当钢铁表面附近磷化溶液中的金属离子(如zn2＋、ca2＋、mn2+、fe2+)浓度与po43- 离子浓度的乘积达到溶度积时，不溶性的磷酸盐结晶zn3(po4)2·4h2o和zn2fe(po4)2·4h2o就会在钢铁表面上沉积并形成晶核；随着晶核的增多和晶粒的成长，逐步在钢铁表面上生成连续的、不溶于水的、附着牢固的磷化膜。 3zn(h2po4)2 → zn3(po4)2·4h2o + 4h3po4 (磷化膜hopeite 磷锌矿) fe(h2po4)2 ＋ 2zn(h2po4)2 → zn2fe(po4)2·4h2o + 4h3po4 (磷化膜phosphophyllite 磷叶石矿) 钢铁表面溶解下来的fe2＋离子，一部分成为磷化膜的组成部分，一部分则与溶液中的氧化剂发生反应，生成不溶性的磷酸铁fepo4沉渣，沉于槽底。 假如被处理的金属是锌和锌合金，由于没有铁的溶解，所形成的磷化膜完全由zn3po4·4h2o所组成。
金属的磷化
(2)中、厚膜磷化具有良好的防锈能力，在无凝露的室内环境下具有1d—7d的防锈能力，广泛用于金属件的表面防护。磷化膜浸润防锈油、防锈脂以后，具有良好的抗大气腐蚀的性能，适用于兵器产品、标准件以及其他使用油封包装的金属件的防护。 (3)锌系、锌锰系、锰系的中、厚膜磷化，常用于金属材料或金属件的无切削冷塑变型加工。金属件磷化并浸润润滑脂以后，可以显著的降低金属件在拉拔、冷挤压、冷冲压时的摩擦系数，改善润滑性，延长模具寿命，提高生产效率。
金属的磷化
(1) 磷化膜广泛用作油漆、电泳漆、粉末涂层及其他有机涂层的底层。磷化能够大幅度提高金属表面上有机涂层的附着力和耐腐蚀性。它是一种工艺稳定可靠、成本相对低廉、操作简单的表面处理方法。汽车涂装，几乎100％都采用磷化膜层作为底层。磷化膜之所以能够为涂层提供良好底层，主要的原因在于：金属零件经过磷化处理以后，可以提供一个清洁、均匀、无油脂、无锈蚀的表面；由于磷化膜的多孔性结构，增加了零件的表面积，使涂层与磷化膜之间产生了互相的渗透，从而增强了涂层在零件上的附着力；磷化膜提供了一层稳定的不导电隔离层，一旦涂层破损，它具有抑止涂层下金属继续腐蚀的作用，从而大大提高了被保护金属的耐蚀性。
陈先生
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