高温锰磷化工艺分析

・机械制造研究・吴元徽，等－高温锰磷化工艺分析

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锰磷化工艺分析

吴元徽１，陈加国１，蒋泉荣２

（１．南京ＴｑＶ职业技术学院．江苏南京２１００４６；２．南京威孚金宁有限公司，江苏南京２１００６１）摘要：分析了一种高温锰磷化工艺，讨论槽液各参数的变化对磷化膜品质的影响、槽液的控制管理及磷化膜的检测，总结工艺控制的要点，获得稳定良好的磷化膜。关键词：锰磷化；磷化膜；耐磨性；覆盖率中图分类号：ＴＧ］７；ＴＱ０２１．８ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｆ

Ｖ／Ｕ

文献标识码：Ｂ

文章编号：１６７１－５２７６（２００９）０３－００９２－０２Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｎｄｅｒ

ＭａｎｇａｎｅｓｅＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ

Ｙｕａｎ—ｈｕｉｌ，ＣＨＥＮＪｉａ—ｇｕｏ‘，ＪＩＡＮＣＱｕ＆ｎ－ＬＯｎ９２

（１．ＮａｎｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｄｕｓｔｒｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００４６，Ｃｈｉｎａ；

２．ＮａｎｊｉｎｇＷｅｉｆｕＪｉｎｎｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００６１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｓＥ１．ｋｉｎｄｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍａｎｇａｎｅｓｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｎｄｅｒｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅ

０１１

ｔｈｅｑｕａｌ＊ｔｙｏｆｐｈｏｓｐｈｉｄｅｎｌｍｗｉｔｈｐａｒａｍｅｔｅｒｃｈａｎｇｅｏｆｌｉｑｕｉｄ．ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ

ｆｉｌｍａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｅｓｓｅｎｔｉａｌｓｏｆ

ｍａｎａｇｅｍａｎｔｏｆｌｉｑｕｉｄｉｎｇｒｏｏｖｅａｎｄｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｏｆｐｈｏｓｐｈｉｄｅ

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌ拍ｓｕｒｎｍａｒｉｚｅｄ．Ｓｏｓｔａｂｌｅａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｈｏｓｐｈｉｄｅｆｉｌｍｂｏｂｔａｉｎｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｎｇａｎｅｓｅｐｈｏｓｐｈｏｒ；ｐｈｏｓｐｈｏｒｆｉｌｍ；ｗｅａｒａｂｉｌｉＩｙ；ｏｖｅｒｌａｙ

０前言

钢铁零件在含锰的磷酸溶液中处理后，会在表面形成一层难溶于水的锰盐磷化膜，该膜层主要由磷酸锰和酸式磷酸锰铁组成…。此磷化膜可提高工件的抗粘着和耐磨性，防止咬合或划伤。并因磷化膜多孔存储润滑油的特性，浸油后具有更好的耐磨效果。

生产中运用Ｃ．ａｚｄｏｂｏｎｄＧ４００３Ａ型高温锰盐磷化液，就此工艺应用中的参数对膜层性能的影响进行了探讨。

１

１．１

磷化

工艺流程

装挂、脱脂、脱脂、漂洗、酸洗、漂洗、漂洗、活化、锰磷

图１磷化膜外观合格（５∞倍）

化、冷水洗、热水洗、干燥、浸油。

１．２磷化膜质量鉴定

１）磷化膜外观

首先月测工件表面颜色为深灰色，并通过５００倍显微镜观察磷化后的晶粒，要求大小均匀致密且完全覆盖工件表面。针对覆盖率的判定可以采用极限样件的对比，如果还不能判定，可以选用扫描电镜观察，图ｌ，图２为覆盖率合格；图３，图４磷化膜不连续，出现空洞，且在多个视场发现类似情况，判定为不合格。

２）磷化膜附着力检查

选用频率为２０一４０ｋＨｚ。功率为３０一４０Ｗ＇／Ｌ的超声波，在溶池中填加ｌ％的清洗剂（非离子、无络合物），选用温度为６０℃，持续时间为３０８，如果液体中出现黑色的云状物并且工件出现金属裸露部位可判定为磷化膜脱落，为

附着力不合格，反之合格。

３）耐蚀性

图２磷化膜外观合格（１０００倍）

作者简介：吴元徽（１９６３一），男，安徽歙县人，副教授．高级工程师．主要从事金属材料及热处理研究ｏ

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万方数据

ｈｔｔｐ：／／ＺＺＨＤ．ｃｂｉｎＢｊｏ．珊Ｂ１．ｎｅｔ．∞Ｅ－ｍｄ］：ＺＺＨＤ＠ｃＩｌ丑岫Ｉｊ０仰试．ｎｅｔ．∞＜机械制造与自动化＞

・机械制造研究・吴元徽，等・高温锰磷化工艺分析

图３磷化膜外观不合格（Ｓ００倍）

图４磷化膜外观不合格（１０００倍）

０．５Ｎ化学纯硫酸铜４０ｍＬ；１０％化学纯氯化钠２０ｍＬｌ０．１

Ｎ化学纯盐酸０．８ｍＬ点滴试验观察变色时间，取

３点算术平均值，试验表明为３—４

ｍｉｎ。

４）磷化膜重量测量

磷化后干燥工件，并用分析天平称重后将其浸入在７０℃一８０℃的氧化铬（５０∥Ｌ）溶液中１５ｍｉｎ后，迅速干燥并称重，重复以上操作，直至得到稳定的质量，质量差小

于０．１ｎｌｇ，用此称重法计算出Ｍｎ磷化膜质量。

１．３磷化液的分析

１）总酸度：使用酚酞指示剂，移取槽液１０ｍＬ，用０．１ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ滴定。

２）游离酸度：使用甲基橙指示剂，移取槽液１０ｍＬ用

０．１ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ滴定。

３）Ｆｅ离子：移取槽液１０ｍＬ，加ｌ：ｌ的硫磷混合均匀，用０．０２ｍｏＬ／Ｌ高锰酸钾滴定。

在检测实验中，注意各种试剂的有效期及保存方式，ＮａＯＨ试剂的有效期为２个月，高锰酸钾试剂的有效为１个月，且必须避光保存。

２

工艺分析及槽液维护管理

在磷化前必须对工件去油去锈干净，工件不宜采用强

碱性除油溶液，因其易使表面钝化，也不容易清洗干净，对磷化膜不利，宜选用弱碱除油溶液，目前试验使用的是ＳＲ一８２０ＤＩ型专用脱脂剂。

去锈活化采用无机酸溶液，在酸洗后采用两道水洗，确保清洗干净不把酸性物质带入活化槽内，否则会对磷化膜的附着力和覆盖率产生不良的影响。在生产中可以采

万方数据

Ｍａｄｌｉｎｅ

Ｂｕｉｌｄｉｎｇ

８

Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｍ２００９，３８（３）：９２一妇

用第二个漂洗槽中的水流入第一个漂洗槽内，第一个漂洗槽内的水不断流出槽的循环方法，保证清洗效果的同时，可以节约水的使用。

对于活化槽的配比，一般推荐使用去离子水或蒸馏水，先把６５６２Ｃ完全溶入水中，并不断搅拌，在慢慢加入６５６２Ａ，在整个使用过程中要求液体处于不断搅拌的状态，一旦停止搅拌后，就要求重新进行新溶液的配比使用。不断降低６５６２Ａ的使用浓度，可以得到不断变大的磷化膜晶粒，实验表明浓度降低—倍晶粒直径增大了近３倍，附着力明显下降。在实际生产中要控制自动线的运行速度，在工件活化后要迅速转移到磷化槽内，工件表面不能出现活化液已经风干的现象。如果活化液已经被风干，将降低工件的活化效果，对磷化膜晶粒的均匀性产生不利的影响。

磷化槽的使用温度为９０℃一９５℃，每小时进行两次的总酸和游离酸的检查，把酸比控制在ｌ：５—１：７之间。因为溶液的工作温度比较高，所以槽液中总酸、游离酸的变化比较快并对磷化膜品质的稳定产生直接的影响。

随着磷化的进行，总酸度不断下降。总酸度低，磷化速度变慢，磷化膜层粗糙；总酸度高，磷化膜层疏松多孔，耐蚀性下降，总酸度太高时，甚至有磷化不上的趋势嵋Ｊ。对于高的总酸度可以加水稀释来降低；按每升溶液加ｏ．００２Ｌ的４００３Ｅ可以提高一个总酸点，达到对总酸的控制。

磷化液中需要一定量的游离酸使磷化膜结晶细致，但游离酸度高会加速铁的溶解，产生大量的氢气阻碍晶核的生成，延长磷化时间并使磷化膜粗糙多孔、附着力差，得不到完整的磷化膜层，同时使槽液沉淀增多。当槽液中的游离酸超过工艺范围时，可以在每升磷化槽中加入０．６５ｇＨ７２０３降低一个游离酸度，此工艺控制在２０～２７。

在配槽时按Ｉｇ／Ｌ的比例加入铁粉，铁点控制在５．５以下。含量如果过高会使磷化膜晶粒粗大多孔且磷化时间延长，槽液中的铁离子会不断增加，可以通过工作后不断搅拌或添加双氧水来降低它的含量。

磷化的温度控制在９０℃一９５℃，过高会使溶池产生大量的沉淀，晶粒粗大孔隙增多附着力下降，过低会使磷化速度降低，且耐磨性下降。对于除渣，生产中采用自动过滤装置对磷化槽液每天进行过滤，来控制磷化槽内的沉淀量。操作中禁止把磷化液烧至沸腾，且避免局部过热。建议磷化槽的加热器不要置于底部，可以避免因加热时沉淀混入溶液，置于四周有利于溶池均匀加热，且沉淀不会积聚在底部的加热器上，影响加热效果并缩短加热管的使用寿命。

３

小结

１）磷化膜厚度均匀为１０—１２ｇ／ｍ２，覆盖率９０％以上。２）活化液使用去离子水或蒸馏水配置，去除自来水

中大量钙镁离子的影响，且必须不断搅拌工作液。参考文献：

［１］顾国成。吴文森．钢铁材料的防蚀涂层［Ｍ］．北京：科学出版

社．１９８７：３３７．

收稿日期：２００８—１０—３１

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高温锰磷化工艺分析

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：

吴元徽， 陈加国， 蒋泉荣， WU Yuan-hui， CHEN Jia-guo， JIANG Quan-tong

吴元徽,陈加国,WU Yuan-hui,CHEN Jia-guo(南京工业职业技术学院,江苏,南京,210046)，蒋泉荣,JIANG Quan-tong(南京威孚金宁有限公司,江苏,南京,210061)机械制造与自动化

MACHINE BUILDING & AUTOMATION2009，38(3)0次

参考文献(1条)

1.顾国成.吴文森 钢铁材料的防蚀涂层 1987

相似文献(6条)

1.期刊论文 王章忠 钢铁材料表面锰磷化膜的耐磨性研究 -新技术新工艺2002(7)

研究了钢铁材料表面锰磷化膜的摩擦学特性及其影响因素;分析指出了磷化膜提高耐磨性的原因有:降低磷化件表面粗糙度;增加摩擦副润滑效果;防止承载状态下的摩擦副表面粘着等.试验结果表明:针对不同的摩擦副材料,综合控制锰磷化处理工艺、磷化件的表面状态及润滑条件,可有效地提高摩擦副的耐磨性.

2.学位论文 程秀玲 油井管用钢的锰磷化工艺开发 2007

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3.会议论文 黄志荣.程秀玲.孙启凤 正交实验法在优化锰磷化工艺中的应用 2006

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4.会议论文 徐志辉.闫伟国.刘辰皆.曲洪伟.赵之海 涡旋压缩机用磷化膜磨损性能研究 2006

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5.期刊论文 王章忠.蔡璐 磷化膜后处理与润滑状况对其摩擦学特性的影响 -材料保护2003,36(1)

研究了钢铁材料表面磷酸锰盐膜的刷光处理与润滑条件对其摩擦学特性的影响.试验结果表明,仅在边界润滑状况下磷化膜才具有明显的减摩耐磨作用,而刷光磷化膜则可进一步提高减摩耐磨程度.

6.会议论文 兰伟.孙建春.周安若.邱会东 镁合金锌锰磷化工艺研究 2008

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3～10min,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和交流阻抗等研究了磷化膜的微观结构、物相组成和性能。结果表明:该磷化膜与有机涂料层结合良好,用划格法测试达到1级,耐3％盐水试验360小时无明显变化,耐中性盐雾试验168小时无起泡和腐蚀迹象。

本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_jxzzyzdh200903031.aspx

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