在眾多的表面處理工藝中，有一種工藝處理后可以讓產(chǎn)品表面變成黑色，彩虹色或者是變成接近金屬本色的灰色，這種工藝就是磷化處理工藝。
什么是磷化處理
磷化處理是一種化學(xué)反應(yīng)，在表面形成一層膜（磷化膜）的一種表面處理工藝。
磷化處理工藝主要用在金屬表面，目的也是為金屬表面提供一層保護(hù)膜，讓金屬與空氣隔絕，防止其被腐蝕；還會(huì)用于一些產(chǎn)品涂漆之前的打底，有了這層磷化膜能夠提高漆層的附著力和防腐蝕能力，提高裝飾性讓金屬表面看起來更漂亮，并且還能夠在部分金屬冷加工過程中起到潤滑的作用。
經(jīng)過磷化處理后能讓工件在很長時(shí)間內(nèi)不會(huì)氧化生銹，所以磷化處理的應(yīng)用非常廣泛，也是常用的一種金屬表面處理工藝，在汽車，船舶，機(jī)械制造等行業(yè)中應(yīng)用越來越多。
但磷化處理也有著溶液沉渣多，表面粗糙，磷化溫度較高，時(shí)間長以及成本較高的缺點(diǎn)。
磷化的發(fā)展歷史
其實(shí)磷化處理工藝發(fā)展至今已經(jīng)有很長時(shí)間了，它應(yīng)該是現(xiàn)代金屬表面處理中，發(fā)明時(shí)間較早的一種，其發(fā)展也經(jīng)過了不同的時(shí)期。
在 1869 年的英國，有人就發(fā)現(xiàn)了磷化膜可以用在金屬表面，能有效的保護(hù)金屬長時(shí)間不被腐蝕，并且當(dāng)時(shí)還將其申請(qǐng)了專利，這也為磷化處理的技術(shù)和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
從 20 世紀(jì)初開始，磷化處理開始用在工業(yè)產(chǎn)品中，這也促進(jìn)了磷化工藝的發(fā)展和進(jìn)步，從此磷化處理得到了快速的發(fā)展和進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用時(shí)期。
到了現(xiàn)代，為了適應(yīng)各種需求，磷化處理工藝也在不斷的改進(jìn)，主要是向著低溫，低渣，環(huán)保無毒的方向發(fā)展。
磷化的分類及應(yīng)用
通常情況下，一種表面處理后都是呈現(xiàn)出一種顏色，但是磷化處理可以根據(jù)實(shí)際需求，通過使用不同的磷化劑就會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色，這也就是我們經(jīng)常會(huì)看到磷化處理有灰色，彩色或者是黑色。
鐵系磷化
磷化后表面會(huì)呈現(xiàn)出彩虹色以及藍(lán)色，所以又被稱為彩磷，磷化液主要以鉬酸鹽為原料，會(huì)在鋼鐵材料表面形成彩虹色的磷化膜，也主要是用于涂裝底層，以達(dá)到工件的防腐蝕能力和提高表面涂層的結(jié)合力。
鋅系磷化
顏色呈灰色，所以被稱為灰膜磷化，主要使用的磷化液由磷酸，氟化鈉以及乳化劑等組成，會(huì)在工件表面形成灰色的磷化膜，它主要也是為涂裝底層，與后道的噴塑，噴漆或者電泳等工序進(jìn)行結(jié)合。
灰色磷化膜本身也是具有一定的防腐蝕性，所以也可以單獨(dú)作為防腐蝕涂層用在工件表面，主要用于一些鍍鋅板，冷軋板，以及鋁板的表面磷化處理。
錳系磷化
顏色呈黑色或者黑灰，所以也被稱為黑色磷化，主要是使用含有錳離子的磷化溶液，會(huì)在工件表面形成一層黑色的磷化膜，它也是防銹性能最好的一種磷化處理，可以作為零部件的長期防銹，也是應(yīng)用最廣泛的一種防銹磷化。
錳系磷化會(huì)比其它磷化的摩擦系數(shù)更小，所以對(duì)于那些經(jīng)常摩擦的零部件就可以使用黑色磷化，能夠有效的減小摩擦，如一些汽車零部件以及一些緊固件等等。
磷化處理工藝
常用的磷化處理工藝是利用化學(xué)元素發(fā)生反應(yīng)，在金屬表面形成一層膜，以起到防腐蝕以及打底的作用，而現(xiàn)代磷化工藝中主要有這些過程。
脫脂除油
金屬材料在儲(chǔ)運(yùn)加工過程中都會(huì)接觸到各種油跡或汗跡，并且這些油跡還會(huì)與各種灰塵雜質(zhì)摻和在一起，附著在金屬表面，不但會(huì)影響磷化的形成，還會(huì)降低磷化膜的附著力，耐腐蝕性能以及美觀，磷化質(zhì)量會(huì)受到很大影響。
這就需要在磷化前將工件清洗干凈，常用的方法是化學(xué)法，將工件放入到加有加溫到 80℃強(qiáng)酸的清洗液中大約 5 分鐘，通過強(qiáng)酸對(duì)油脂產(chǎn)生反應(yīng)，把油脂從工件上去除掉。
除銹，除氧化皮
鋼鐵在加工過程中會(huì)在其表面形成一層氧化皮，還有就是在儲(chǔ)運(yùn)過程中遇水或者腐蝕性液態(tài)就會(huì)生銹，這些氧化皮和銹跡如果不將其清理干凈，就會(huì)加速工件的腐蝕。
所以在工件進(jìn)行磷化前對(duì)其進(jìn)行除銹和除氧化皮也是主要的工序，這將關(guān)系磷化質(zhì)量。
除銹去氧化皮有機(jī)械法和化學(xué)法，通常情況下都會(huì)采用化學(xué)法，將工件放入到含有工業(yè)鹽酸的酸洗液中，靜置 30 分鐘左右就能完成除銹和去氧化皮。
磷化處理
磷化過程中最主要的就是磷化液，不同磷化使用的磷化液也會(huì)不相同，將金屬工件放入磷化液中后，就會(huì)相互之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一種磷酸鐵元素，并且還會(huì)產(chǎn)生氫氧。
這種碳酸鐵元素會(huì)慢慢的結(jié)晶，并且沉積在金屬表面，當(dāng)這種結(jié)晶越來越多后，就會(huì)在金屬表面連成一片，形成一層不溶于水牢固的磷化膜。
工件放入磷化液中后，需要持續(xù)的晃動(dòng)幾分鐘，主要是為了排出滯留在工件凹槽內(nèi)的空氣和氣泡，磷化的時(shí)間一般會(huì)根據(jù)不同的工件結(jié)構(gòu)，材料以及溫度來決定，通常情況下在 30 分鐘左右。
其它工序
工件在每一道工序后，都需要對(duì)其進(jìn)行水洗，這主要是為了清洗掉工件表面殘留下的化學(xué)成分，能夠順利的完成下一道工序。
工件完成磷化并水洗后，需要對(duì)其烘干表面的水分，這樣就完成了整個(gè)磷化過程，就可以再加工或者使用了。
涂裝是現(xiàn)代金屬防腐蝕處理簡單而實(shí)用的一種方法，磷化處理又是其前處理的關(guān)鍵工序，此外磷化處理工藝還對(duì)，整個(gè)表面處理涂裝行業(yè)起到了很大的推動(dòng)作用。
但磷化處理工藝也面臨著諸多的問題，需要通過改進(jìn)處理工藝，向著節(jié)能環(huán)保，無毒以及提高效率的方向發(fā)展。
本文來自微信公眾號(hào)：制造原理 （ID：zhizaoyuanli），作者：老鄭
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