磷化膜指磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜，磷化膜是磷酸鹽溶液與金屬鐵相互作用生成的，磷酸錳鐵鹽或磷酸二氫鋅加水溶解，使磷酸鹽產(chǎn)生水解（Me代表錳、鐵、鋅離子):當加熱至沸騰時，進一步進行水解當彈簧放入磷化溶液中，一方面產(chǎn)生金屬的溶解，另一方面形成難溶性的磷酸鹽，并在彈簧表面上結(jié)晶。
原理
金屬表面在除油、除銹后，為了防止重新生銹，通常要進行化學處理，使金屬表面生成一層保護膜，該膜通常只有幾微米，主要起增強涂層和底材附著力的作用，較厚的膜層還能增強防銹性能。
磷化的作用
磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜應(yīng)用于鐵、鋁、鋅、鎘及其合金上，既可當作最終精飾層，也可作為其他覆蓋層的中間層，其作用主要有以下方面。
提高耐蝕性
磷化膜雖然薄，但由于它是一層非金屬的不導電隔離層，能使金屬工件表面的優(yōu)良導體轉(zhuǎn)變?yōu)椴涣紝w，抑制金屬工件表面微電池的形成，減少電化學反應(yīng)，進而有效阻止涂膜的腐蝕。表1列出了磷化膜對金屬耐蝕性能的影響。
提高基體與涂層間或其他有機精飾層間的附著力
磷化膜與金屬工件是一個結(jié)合緊密的整體結(jié)構(gòu)。其間沒有明顯界限。磷化膜具有的多孔性，使封閉劑、涂料等可以滲透到這些孔隙之中，與磷化膜緊密結(jié)合，從而使附著力提高。
提供清潔表面
磷化膜只有在無油污和無銹層的金屬工件表面才能生長，因此，經(jīng)過磷化處理的金屬工件，可以提供清潔、均勻、無油脂和無銹蝕的表面。
改善材料的冷加工性能，如拉絲、拉管、擠壓等。
改進表面摩擦性能，以促進其滑動。
結(jié)構(gòu)
與磷化工藝相關(guān)的標準
用途
磷化膜的作用
一、提高金屬表面的涂裝性
涂裝性磷化膜具有多孔性，均勻細致，涂料滲入到孔隙中，增加涂層的附著力。同時改性低鋅膜能耐電泳漆電泳過程中的腐蝕性，增強電泳效果。這些都有利于提高涂膜產(chǎn)品磷化膜+有機涂層的耐蝕性。鋼鐵表面磷化后涂裝比不磷化直接涂裝耐蝕性提高}2倍。磷化膜對涂裝產(chǎn)生的作用如下。
①提供工序間保護，以免引起二次生銹。
②防止涂膜與基材發(fā)生化學反應(yīng)。
③減緩?fù)繉悠茡p，銹蝕在涂層下的擴散速度，提高整個涂層體系的耐蝕性和產(chǎn)品使用壽命。假如金屬直接涂裝時，當涂層破壞時，在該處發(fā)生微電池腐蝕，由于金屬導電，加上涂層與基體之間的毛細管現(xiàn)象，把徐層下電解液吸出來，腐蝕就向四面八方擴散，引起膜下的腐蝕和涂層起泡。如果金屬上有磷化膜則不同，腐蝕僅局限于遭到破壞的區(qū)域，這是由于金屬表面為不導電的磷化膜所隔絕，而磷化膜牢固地附著在基體上，防止了電解液的橫向擴展，故可有效地抑制膜下腐蝕。
所以，磷化膜成為涂層不可缺少的良好底層，不磷化或磷化效果不佳都無法保證涂裝質(zhì)量。
二、增進金屬表面功能性
①作為碳鋼拉絲成形、鋼板和鋼管冷沖與冷擠成形、金屬毛坯冷嫩成形等冷加工的表層，改善金屬的延展性、減摩性、潤滑性、脫模性等。例如沖壓件未磷化處理，即使在沖壓力較小(8. 6 t)和斷面縮減率較小(εF =20%)的情況下，沖件表面仍出現(xiàn)嚴重戳傷。鋼板經(jīng)磷化處理，沖壓所需壓力較小和能承受斷面縮減率增大，這對沖壓有好處。當磷化膜增厚，盡管沖壓力大(63. 5t)和斷面縮減率高(εF=80%)，沖壓表面依然良好。
②作為金屬加工件表面的耐磨、防銹層。像汽配件(螺絲、螺栓)、模具、運動承載件(閥門、活塞環(huán)、齒輪、氣門挺桿等)、液壓配件(電磁閥)、泵配件(定子、油盤)、磁性件(欽鐵硼)等磷化處理，能起到耐磨、防銹作用。舉例如下。
a.汽車輪胎螺絲、螺栓進行中溫鋅系磷化，可以提高絲牙的耐磨性(未磷化絲牙易磨損，無法使用)，達到防銹的目的(中性鹽霧試驗72h)。
b.鋼凹模磷化后的使用壽命可延長到10000次以上。
③增加金屬材料的絕緣性。舉例如下。
a.電機及變壓器用的硅鋼片經(jīng)磷化處理，可提高電絕緣性(絕緣電阻高達5×107 Ω擊穿電壓240～380V)和耐熱性(占空系數(shù)小)。
b.有一種多晶鐵纖維作為制造吸波涂料的填空料，因為它具有很好的電磁性能。但多晶鐵纖維的表面電阻率非常低，在涂層內(nèi)部構(gòu)成導電網(wǎng)絡(luò)，對電磁波進行反射，還影響涂層的表面電阻率，這些都會對吸波性能產(chǎn)生影響。為了提高多晶鐵纖維表面的電阻率，必須磷化處理，并要求保證其比飽和磁化強度。采用磁性相鐵系磷化合適(鋅和錳均是非磁性相)。
三、提高金屬切削刀具的使用性能
金屬切削刀具(如高速鋼麻花鉆等)經(jīng)磷化處理后(熱磷化)，可以顯著提高使用壽命(( 2～3倍)和抗腐蝕能力(18倍以上)。原因如下。
①磷化膜導熱性能差，不易使刀具切削刃升溫，從而提高切削刀具壽命。
②磷化膜能改善刀具表面的潤滑條件。所以磷化刀具最適合加工鑄鐵或冷卻條件惡劣的工件。
四、改進金屬的熱處理效果
磷化膜具有吸收激光的功能，合金鑄鐵激光火前磷化處理，增加了工件表面對激光吸收率，淬火表面硬度高(HRC 50)。
五、提高橡膠壓件的附著力
鋼鐵件末磷化壓橡膠(簡單除油銹)，其橡膠與基體的附著力較差。工件經(jīng)鋅系磷化處理，能顯著提高橡膠壓件的附著力。
六、增強復(fù)合金屬板材的粘接強度
制造復(fù)合金屬板材時(鋼板、鍍鋅板等)，其板材表面磷化處理后再粘貼塑料板或聚氯乙稀彩色薄膜，可以增強金屬板與表面材質(zhì)的粘接強度，提高復(fù)合金屬板材的剪切強度。
七、消除異材工件涂層接觸的腐蝕性
兩種涂裝過的不同材料的工件混合裝配，會產(chǎn)生金屬接觸腐蝕問題。如鋼/鍍鋅、鋼/鋁棍合裝配的工件，它們之間接觸的地方會發(fā)生電化學腐蝕，導致涂膜的嚴重剝落。若異材涂裝前磷化處理，便可以消除接觸腐蝕而提高涂膜的附著力。
八、改善電鍍返工件的施鍍性
有些電鍍返工件(角鋼等)因多次退鍍表面粗糙，導電性變差(鐵元素減少，碳元素增多)，施鍍困難。若電鍍前預(yù)磷再沉積，濕鍍性變好，鍍層均勻。
工藝流程
常用的表面化學轉(zhuǎn)化方法有氧化、磷化、鈍化三種。其中，磷化是化學處理的中心環(huán)節(jié)，是一種大幅度提高金屬工件耐腐蝕能力的簡單可靠、費用較低、操作簡便的工藝方法，在工業(yè)上應(yīng)用很廣。
技術(shù)參數(shù)
關(guān)于磷化工藝，我國和國際上都有相應(yīng)的標準體系，可參照執(zhí)行：
GB/T11376—1997 金屬的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜
GB/T6807—2001 鋼鐵工件涂裝前磷化處理技術(shù)條件
GB/T12612—1990 多功能鋼鐵表面處理液通用技術(shù)條件
ISO 9717—1990 (E)金屬的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜——確定要求的方法
ISOl0546—1993 (E)化學轉(zhuǎn)化膜——鋁及鋁合金上的漂洗和不漂洗鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜
DIN 50942—1973 金屬的磷化處理 方法原理、縮寫符號和檢驗方法
ANSI/ASTM/AMS 2480C 涂漆基體磷化處理
參考資料 >