金属表面磷化处理质量的影响因素

(1)底材的影响

 

    磷化处理质量与金属材质关系很大，材料组成与结构不同，即使是完全相同的磷化处理过程，所得磷化膜的晶体结构和耐腐蚀性也不一样。从材料成分来说，钢铁中含有各种微量元素，它们对磷化成膜起着不同的作用。如当Ni/Cr含量超过5%时，不利于磷化膜生成，尤其是Cr对磷化成膜的阻碍作用最强；金属中的P、S也影响金属的溶解反应；Mn则使之易于磷化。从材料微观组织结构来说，钢铁在热处理退火和重结晶过程中，渗碳体(Fe3C)沉积于晶粒间，如果渗碳体细而多，则形成细磷化膜；反之，金属溶解较慢，成膜较粗糙。其中，渗碳体起着活泼阴极作用，即渗碳体越多，阴极表面积越大，越容易快速均匀成膜。对于硬化的合金钢，由于马氏体结构，碳在α-Fe的固溶体中过饱和，使磷化不良；退火使马氏体转变为铁素体和渗碳体的平衡状态，性能得以改进。当铁素体和渗碳体形成薄片结构，即珠光体时，使磷化不良。因此，在研究磷化液组成、制定磷化工艺时必须考虑基体材料及其结构对磷化质量的影响。

 

    (2)促进剂的影响

 

    根据磷化机理，氧化剂、促进剂可提高磷化速度，改善磷化质量。常用的氧化剂、促进剂有硝酸盐、氯酸盐、亚硝酸盐、过氧化物及有机氧化剂等。一般硝酸盐用于高温磷化，氯酸盐用于中温磷化，亚硝酸盐和有机氧化剂主要用于低温磷化，而过氧化物如H2O2等因不稳定，很少使用。

 

    NO3--NO2-体系是目前最常用的氧化催化体系。NaNO3单独使用时要求浓度高，温度高，一般温度高于75℃，结晶粗、膜疏松，所以目前很少单独使用，常加入NO2-作促进剂。

 

    NO2-能使金属表面钝化。

 

    2Fe+NO2-+2H+→NH4++γ-Fe2O3

 

    NO2-低温氧化作用强，促进效果显著，中低温下可得到均匀致密的薄膜。但其用量至关重要，一般为磷化工作液的0. 02%～0. 03%。用量不足，磷化速度减慢；用量过多，磷化渣量增多，加剧磷化药品的消耗，增加设备清理维护的工作量。

 

    由于亚硝酸钠在酸性溶液中容易分解，只要30min不补充，即使没有工件通过，亚硝酸盐也会分解使其含量减半。因此磷化处理时，亚硝酸钠常作为第二组分单独添加，给生产带来不便；分解产生的酸性气体使磷化工件在停车时容易产生锈蚀；静置情况下NO在溶液中积累，与Fe2+形成[Fe(NO)]2+配合物，使槽液老化。N03--NO2-催化形成的磷化膜相对较厚，主要用于溶剂性涂料和水性浸渍涂料。

 

    氯酸钠在55～75℃具有很强的氧化作用，该促进剂稳定性好，可使用浓度范围宽，形成的磷化膜结晶细致，硬度高，完全克服了NO3--NO2-催化体系的缺点，是中温磷化的良好促进剂。但其还原产物Cl-在溶液中积累，成膜时可能被结晶物质夹带留在沉积膜中，如以[FeCl3(PO4)]3-的配合物形式共结晶而残留于膜中，如果水洗不彻底，使涂膜耐蚀性变差；ClO3-催化产生的浮渣很细，易在磷化膜表面形成浮灰。因此在实际使用时，常采用NO2--ClO3-复合促进剂，充分发挥各自的优点，同时ClO3-还能分解[Fe(NO)]2+配合物。