金屬放進去就變色!磷化是一種什麼樣的表面處理?

2020-11-24 騰訊網

在眾多的表面處理工藝中，有一種工藝處理後可以讓產品表面變成黑色，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。

什麼是磷化處理

磷化處理是一種化學反應，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膜，讓金屬與空氣隔絕，防止其被腐蝕；還會用於一些產品塗漆之前的打底，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，並且還能夠在部分金屬冷加工過程中起到潤滑的作用。

經過磷化處理後能讓工件在很長時間內不會氧化生鏽，所以磷化處理的應用非常廣泛，也是常用的一種金屬表面處理工藝，在汽車，船舶，機械製造等行業中應用越來越多。

但磷化處理也有著溶液沉渣多，表面粗糙，磷化溫度較高，時間長以及成本較高的缺點。

磷化的發展歷史

其實磷化處理工藝發展至今已經有很長時間了，它應該是現代金屬表面處理中，發明時間較早的一種，其發展也經過了不同的時期。

在1869年的英國，有人就發現了磷化膜可以用在金屬表面，能有效的保護金屬長時間不被腐蝕，並且當時還將其申請了專利，這也為磷化處理的技術和發展奠定了基礎。

從20世紀初開始，磷化處理開始用在工業產品中，這也促進了磷化工藝的發展和進步，從此磷化處理得到了快速的發展和進入實際應用時期。

到了現代，為了適應各種需求，磷化處理工藝也在不斷的改進，主要是向著低溫，低渣，環保無毒的方向發展。

磷化的分類及應用

通常情況下，一種表面處理後都是呈現出一種顏色，但是磷化處理可以根據實際需求，通過使用不同的磷化劑就會呈現不同的顏色，這也就是我們經常會看到磷化處理有灰色，彩色或者是黑色。

鐵系磷化

磷化後表面會呈現出彩虹色以及藍色，所以又被稱為彩磷，磷化液主要以鉬酸鹽為原料，會在鋼鐵材料表面形成彩虹色的磷化膜，也主要是用於塗裝底層，以達到工件的防腐蝕能力和提高表面塗層的結合力。

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，會在工件表面形成灰色的磷化膜，它主要也是為塗裝底層，與後道的噴塑，噴漆或者電泳等工序進行結合。

灰色磷化膜本身也是具有一定的防腐蝕性，所以也可以單獨作為防腐蝕塗層用在工件表面，主要用於一些鍍鋅板，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，會在工件表面形成一層黑色的磷化膜，它也是防鏽性能最好的一種磷化處理，可以作為零部件的長期防鏽，也是應用最廣泛的一種防鏽磷化。

錳系磷化會比其它磷化的摩擦係數更小，所以對於那些經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元素發生反應，在金屬表面形成一層膜，以起到防腐蝕以及打底的作用，而現代磷化工藝中主要有這些過程。

脫脂除油

金屬材料在儲運加工過程中都會接觸到各種油跡或汗跡，並且這些油跡還會與各種灰塵雜質摻和在一起，附著在金屬表面，不但會影響磷化的形成，還會降低磷化膜的附著力，耐腐蝕性能以及美觀，磷化質量會受到很大影響。

這就需要在磷化前將工件清洗乾淨，常用的方法是化學法，將工件放入到加有加溫到80℃強酸的清洗液中大約5分鐘，通過強酸對油脂產生皂化反應，把油脂從工件上去除掉。

除鏽，除氧化皮

鋼鐵在加工過程中會在其表面形成一層氧化皮，還有就是在儲運過程中遇水或者腐蝕性液態就會生鏽，這些氧化皮和鏽跡如果不將其清理乾淨，就會加速工件的腐蝕。

所以在工件進行磷化前對其進行除鏽和除氧化皮也是主要的工序，這將關係磷化質量。

除鏽去氧化皮有機械法和化學法，通常情況下都會採用化學法，將工件放入到含有工業鹽酸的酸洗液中，靜置30分鐘左右就能完成除鏽和去氧化皮。

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不相同，將金屬工件放入磷化液中後，就會相互之間發生化學反應，生成一種磷酸鐵元素，並且還會產生氫氧。

這種碳酸鐵元素會慢慢的結晶，並且沉積在金屬表面，當這種結晶越來越多後，就會在金屬表面連成一片，形成一層不溶於水牢固的磷化膜。

工件放入磷化液中後，需要持續的晃動幾分鐘，主要是為了排出滯留在工件凹槽內的空氣和氣泡，磷化的時間一般會根據不同的工件結構，材料以及溫度來決定，通常情況下在30分鐘左右。

其它工序

工件在每一道工序後，都需要對其進行水洗，這主要是為了清洗掉工件表面殘留下的化學成分，能夠順利的完成下一道工序。

工件完成磷化並水洗後，需要對其烘乾表面的水分，這樣就完成了整個磷化過程，就可以再加工或者使用了。

塗裝是現代金屬防腐蝕處理簡單而實用的一種方法，磷化處理又是其前處理的關鍵工序，此外磷化處理工藝還對，整個表面處理塗裝行業起到了很大的推動作用。

但磷化處理工藝也面臨著諸多的問題，需要通過改進處理工藝，向著節能環保，無毒以及提高效率的方向發展。

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