鋅系磷化的主要功效是什么？

鋅系磷化液是四合一磷化液，一般用在金屬噴涂前的處理劑，增強漆膜的附著力，增加金屬的壽命。

鋅系磷化液，磷化是金屬材料防腐蝕的重要方法之一,其目的在于給基體金屬提供防腐蝕保護、用于噴漆前打底、提高覆膜層的附著力與防腐蝕能力及在金屬加工中起減摩潤滑作用等。

磷化是金屬材料防腐蝕的重要方法之一,其目的在于給基體金屬提供防腐蝕保護、用于噴漆前打底、提高覆膜層的附著力與防腐蝕能力及在金屬加工中起減摩潤滑作用等。磷化是常用的前處理技術，原理上應屬于化學轉化膜處理。工程上應用主要是鋼鐵件表面磷化，但有色金屬如鋁、鋅件也可應用磷化。

磷化液的主要成分是磷酸二氫鹽，如Zn(H2PO4)2以及適量的游離磷酸和加速劑等。加速劑主要起降低磷化溫度和加快磷化速度的作用。作為化學加速劑用得最多的氧化劑如NO3-、NO2-、CIO3-、H2O2等。磷化是金屬與稀磷酸或酸性磷酸鹽反應而形成磷酸鹽保護膜的過程。磷化液按磷化成膜體系主要分為：鋅系、鋅鈣系、鋅錳系、錳系、鐵系、非晶相鐵系六大類。

鋅系磷化槽液主體成分是：Zn2+、H2PO3-、NO3-、H3PO4、促進劑等。形成的磷化膜主體組成（鋼鐵件）：Zn3(po4)2·4H2O 、Zn2Fe(PO4)2·4H2O。磷化晶粒呈樹枝狀、針狀、孔隙較多。廣泛應用于涂漆前打底、防腐蝕和冷加工減摩潤滑。按磷化處理溫度可分為常溫、低溫、中溫、高溫四類。常溫磷化就是不加溫磷化。低溫磷化一般處理溫度30～45℃。中溫磷化一般60～70℃。高溫磷化一般大于80℃。溫度劃分法本身并不嚴格，有時還有亞中溫、亞高溫之法，隨各人的意愿而定，但一般還是遵循上述劃分法。

鋅系磷化液的成分比例是什么？

鋅系磷化液技術配方

1．一般家庭式作坊所用原料：

A．85%磷酸（液體）＋磷酸二氫鋅（粉體）＋硝酸鋅（粉體）

B．85%磷酸（液體）＋40%～98%硝酸（液體）＋95%氧化鋅（粉體）或者鋅渣或鋅灰（固體）

注：無效成分約30％。

2．國際標準使用原料：

A．85%磷酸（液體）＋68%硝酸（液體）＋99.7%氧化鋅（粉體）

B．85%磷酸（液體）＋68%硝酸（液體）＋99.99鋅錠（金屬）

注：磷化液無效成分約10％。

二、磷化液的國際標準化學組成（總酸度）為液體狀態：

　

A．磷酸（約20%）＋磷酸二氫鋅（約35%）＋硝酸鋅（約35%）＋磷酸鋅（無效成分約10%）

B．磷酸（約20%）＋磷酸二氫鋅（約45%）＋硝酸鋅（約35%）

注：按《化工產品物性辭典》解釋

1．磷酸二氫鋅為白色結晶或黏稠狀液體，溶于水和酸，水溶液呈酸性。為磷化皮膜劑的主要成分，用于鋼鐵的防腐蝕。

2．磷酸鋅為無色斜方結晶或白色微晶粉末，溶于無機酸（鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸）；不溶于乙醇；水中幾乎不溶，其溶解度隨溫度上升而減少。

三、磷化液的制作方法：

1．一般家庭式作坊：

使用瓷缸或塑料桶為反應容器，以人工木棒的攪拌操作。原料用水以井水或自來水。

2．國際標準：

使用不銹鋼為反應容器，以機械不銹鋼棒的攪拌操作。原料用水為純水。

四、一般處理物為鋼鐵時，其反應機構如下：

1．化學反應（化）

鐵＋磷酸（游離酸）→磷酸二氫鐵（鐵分）＋氫氣（氣泡） ．．．．．．(1)

↓↓

↓〔促進劑〕　↓〔促進劑〕

↓└→水．．．．．．．．．．．(2)

└→磷酸鐵（淡黃色沉渣）　．．．．．．．．．．．(3)

2．皮膜生成反應（成）

磷酸二氫鋅→磷酸鋅（H皮膜）＋磷酸　．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(4)

　鐵（離子）＋磷酸二氫鋅→磷酸鋅鐵（P皮膜）＋磷酸　．．．．．．．．．(5)

〔說明〕鋼鐵表面與磷化處理液接觸，鋼鐵表面發生溶解，表面附近的磷化處理液中的氫離子減少，PH值由3上升至4.6。其結果引起(4)、(5)式的化學反應，不溶性的磷酸鋅（Hopeite）、磷酸鋅鐵（Phosphophyllite）結晶在鋼鐵表面析出，形成皮膜。

溶解出的鐵離子一部分作為皮膜的構成成分被消耗掉，而一部分反應成為鐵分留在磷化處理液中，使皮膜的化學生成反應很難順利進行。為了把這種剩余的鐵分氧化，生成不溶性的磷酸鐵沉渣出來，并迅速地從反應系統中清除出去，使磷化反應順利進行，因此必須在磷化處理液中預先添加促進劑（氧化劑）。

五、磷化液的品質比較：

1．一般家庭式作坊：濃縮液的比重為1.32～1.4，價格低。

使用群：一般鋼線處理量為1000噸／月以下，不重視品質。

因原料純度非常差，導致主要成分不足，使用時會產生不當沉渣（白色沉渣）的量很大，補給量也大。為達到適當的磷化皮膜，其管理濃度（總酸度）必須有60～100pt。使用者的總成本高（磷化液用量大，模具損傷大，加工不良率高），因原料的價格便宜，大多數消費者仍選擇使用此類垃圾產品。

2．國際標準：濃縮液的比重為1.55～1.6，價格高。

使用群：一般鋼線處理量為1000噸／月以上，非常重視品質。

拉拔磷化的管理濃度（總酸度）為30～40pt已經足夠，可以有效控制皮膜生成量，以及提供拉拔的各項性能（密著性延展、耐熱性、防蝕性、冷鍛加工性），有效降低使用者的總成本（磷化液用量小，模具損傷少，加工不良率低）。

六、國際標準磷化液的制造程序：

1．85%磷酸（液體）＋68%硝酸（液體）＋99.7%氧化鋅（粉體）

A．以氧化鋅為底時：

先將水加入攪拌槽內固定位置處，氧化鋅徐徐加入攪拌槽內與水混合成糊狀。先將硝酸加入后才能再加磷酸（注意：酸的加入順序不可顛倒）反應至槽液完全澄清即可。

B．以酸液為底時：

先將水加入攪拌槽內固定位置處，再將硝酸及磷酸加入后攪拌均勻（注意：酸的加入順序沒有固定，但硝酸先加比較好）。氧化鋅徐徐加入攪拌槽內與混合酸液反應。反應至槽液完全澄清即可。　

2．85%磷酸（液體）＋68%硝酸（液體）＋99.99鋅錠（金屬）

A．制造磷酸二氫鋅：

先將水加入攪拌槽內固定位置處后加熱至90℃以上，加入磷酸攪拌均勻。鋅錠徐徐加入攪拌槽內與磷酸液反應至完全澄清即可。（注意：反應過程中必須持續加熱）

B．制造硝酸鋅：

先將水加入攪拌槽內固定位置處，再將硝酸加入后攪拌均勻。氧化鋅徐徐加入攪拌槽內與硝酸液反應至完成澄清即可。

七、鋅系磷化液技術配方-國際標準磷化液的制造法比較：

1．85%磷酸（液體）＋68%硝酸（液體）＋99.7%氧化鋅（粉體）

化學反應方程式為：

氧化鋅＋硝酸　→　硝酸鋅＋水　‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（1）

氧化鋅＋磷酸　→　磷酸鋅＋水　‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（2）

　→　磷酸二氫鋅＋水　‥‥‥‥‥‥‥‥‥（3）

2．85%磷酸（液體）＋68%硝酸（液體）＋99.99鋅錠（金屬）

化學反應方程式為：

氧化鋅＋硝酸　→　硝酸鋅＋水　‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（1）

鋅　錠＋磷酸　→　磷酸二氫鋅＋水　‥‥‥‥‥‥‥‥‥（2）

3．依據鋅系磷化液技術配方兩個制造方式的化學反應方程式得知：

A．磷酸為弱酸性，與氧化鋅或鋅錠反應較不活潑，因此必須加熱。而使用氧化鋅為原料時會得到無效成分（磷酸鋅）。使用鋅錠為原料則不會產生無效成分。

B．硝酸為強酸性，所以與氧化鋅反應為完全反應，且為放熱反應，因此不需要加熱。使用鋅錠為原料時會產生劇烈的爆炸反應，且會破壞硝酸性質而產生紅棕色有毒氣體，所以不能使用。

C．使用磷酸二氫鋅與硝酸鋅兩種半成品的制造方式，雖然在制造過程中比較復雜，但是品質能夠得到保障。而且可以隨時依據客戶的不同需求來調制成品，所以平時不需要庫存成品，減少倉庫的使用面積。

鋅系磷化液磷化不好的原因有哪些？

固特瑞鋅系磷化液磷化不好因素有一下幾點：

1.鹽酸除銹時沒有除到鐵的材質

2.磷化液本身質量問題

3.表調液pH值超標應在8以上

4.水洗pH值超高應在6.5-7.5之間

5.磷化后工件的儲存環境太差

鋅系磷化液的磷化用途

磷化用途：磷化膜主要用作涂料的底層、金屬冷加工時的潤滑層、金屬表面保護層以及用作電機硅鋼片的絕緣處理、壓鑄模具的防粘處理等。被廣泛應用于汽車、船舶、航空航天、機械制造及家電等工業生產中。

涂裝前磷化的作用：增強涂裝膜層（如涂料涂層）與工件間結合力；提高涂裝后工件表面涂層的耐蝕性；提高裝飾性。

非涂裝磷化的作用：提高工件的耐磨性，令工件在機加工過程中具有潤滑性；經適當的后處理，可提高工件的耐磨性。

金屬上的磷酸鹽轉化膜有各種用途,它們對于提高油漆與金屬的結合力和抗腐蝕性是很重要的,所以在涂裝行業得到廣泛的應用。它們也可用作防銹的油載體、金屬冷加工過程中潤滑劑的載體、金屬冷作過程中的潤滑劑的載體、潤滑以及摩擦表面的潤滑等。有兩種基本類型的磷化,第一種是在含有多種加速劑的低酸度的堿金屬或氨的磷酸鹽溶液中靠被溶解的金屬離子自身形成磷化膜,其基本上是一種無定型膜,我們稱其為鐵系磷化。這種類型的磷化膜通常是油漆很好的基底,主要是鋼鐵。此膜有可塑性,作為盤管涂漆前處理,然后成型時漆膜不會破裂。不過,與其他類型的磷化膜相比,鐵系磷化膜涂裝耐腐蝕性能低,因此,在室外環境或在重負荷應用條件下是不用這種磷化膜的。

另一種類型的磷化是含二價金屬離子的鹽,并在金屬表面形成不溶性磷酸鹽，生產中廣泛使用的是磷酸鋅、磷酸錳和Zn-Ni,Zn-Ca、Zn-Mn-Ni等磷化。開始Mn2+、Ni2+等離子在鋅系磷化液中加入的量很少,其目的是細化結晶和提高膜的防護性,但為了提高磷化膜的抗堿性能,特別是在陰極電泳涂裝及較惡劣條件下使用的涂裝,近代鋅系磷化液中Mn2+、Ni2+等離子的含量已超過Zn2+量,即在鋅系磷化液中Mn2+、Ni2+等已由原來的“第二陽離子”提升為“第一陽離子”,也就是人們所說的“三元系磷化”或“多晶磷化”。由于磷酸錳、磷酸鋅-錳膜有較高的硬度,被用來作滑動摩擦的潤滑劑的載體。磷酸鋅、磷酸錳、磷酸鋅-鎳和磷酸鋅-錳等膜全都或多或少為粗糙的結晶結構,雖然粗糙的結晶可吸收更多的潤滑劑或防銹油在某些潤滑和防護上是有利的,但對大多數其他方面的應用往往是不利的,特別是作為油漆的底層。在這種情況下將導致更多的油漆消耗,并使其失去光澤,除非所用的油漆量超過鐵系磷化膜上所用的量。更大的問題是,涂裝后的金屬件不能有更大的彎曲和變形,因為彎曲或其他變形將導致漆膜結合力的喪失,這是由于第二類磷化膜比鐵系磷化膜結晶粗的原因。

改善的方法有：

1)加強磷化前的處理:磷化前用膠體鈦鹽沖洗可得到細而薄的磷化膜,從而使磷化膜變得有可塑性,這大多用于涂裝前處理,不能充分得到顯微結晶的磷化膜。

2）改變磷化液本身的成分。其一是前面提到的Zn-Ca磷化。這種方法能得到致密而且顯微結晶的膜。

3）另一種得到顯微結晶磷化膜的方法是加入聚磷酸鹽,如焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等。不過這種槽比Zn-Ca磷化槽更難控制,要得到顯微結晶磷化膜只需在磷化槽中加入很少量的聚磷酸鹽，稍微超過就會使磷化完全停止。另一方面,在酸性磷化槽中聚磷酸鹽非常不穩定，而且在某些條件下一般壽命只有幾分鐘的時間,且在膜上就要迅速地消耗掉。在流水線上用聚磷酸鹽必需用微處理機控制。

4)在磷化液中加入含各種基團的有機物也是一種降低膜中和結晶尺寸的良好方法。

5)游離的和絡合氟離子是最常用的添加物。此外,為了提高磷化膜的防護性,氟代磷酸鹽也可用。 由于金屬是極性物質，而油漆是有機高分子化合物，是非極性的，如果直接在鋼鐵件表面刷涂油漆，結合不牢，油漆很容易剝落，在涂裝前先進行磷化可解決這一問題，這是由于磷化時跟金屬表面Fe反應，是磷酸鹽牢固沉積在金屬表面，同時由于磷化膜有細小的孔隙，當噴涂油漆時，油漆高分子滲入磷化膜孔隙中，增加了油漆的附著力，使油漆不容易剝落，從而增加防腐蝕時間，涂裝磷化一般采用鋅系或鋅鈣系磷化。

工藝一般為：脫脂——水洗——酸洗——水洗——表調——磷化——水洗——熱水洗——干燥。

磷化膜類型可用鋅系、錳系。膜單位面積質量為10-40 g/m2。磷化后涂防銹油、防銹脂、防銹蠟等 由于磷化后，在鋼鐵件表面形成一層磷化膜，隔絕了空氣，氧氣等，把磷化膜的孔隙封閉后，有較好的防腐蝕效果。常用的裝飾性磷化有錳系，鋅系，鋅鈣系，鋅錳系。其中錳系磷化膜顏色最深，為黑灰色，鋅系顏色最淺，為灰色。對于裝飾性磷化，首選錳系磷化，由于錳系磷酸鹽的穩定性，其防腐蝕能力大大優于鋅系磷化，同時錳系磷化顏色深，顆粒晶體為半球狀，手感細膩，并且錳系磷化膜耐磨性大于鋅系磷化，適合于對耐磨要求更高的情況。

工藝一般為：脫脂——水洗——酸洗——水洗——表調——磷化——水洗——熱水洗——浸油。 1）氧化鋅　與磷酸反應生成磷酸二氫鋅,氧化鋅含量低時,成膜困難,過高會使膜層變厚、空隙率增大。

2）磷酸與ZnO反應生成磷酸二氫鋅,并在磷化過程中與Fe反應生成磷化膜,含量過高會使磷化膜粗糙,過低則無法成膜,適當過量的磷酸主要是保持磷化液的酸度。

3）硝酸鎳主要是Ni2+的作用,可以加速成膜,并且使膜層細化。并能參與磷化反應,提高磷化膜的抗腐蝕性能。

4）硝酸鈉NO-3與H+反應是去極化反應,可加速反應,反應生成水,不產生氣體形成酸霧,含量越多成膜速度越快,但過多會導致膜泛黃,結晶粗大。

5）氯酸鉀強氧化劑有利于鋼鐵表面的活化,加快磷化的速度。同時作為促進劑,氯酸根離子有加速去H+的作用。其熱穩定性高,有遲緩沉渣的作用。

6）復合添加劑主要作用是對金屬表面進行調整,改變磷化液對工件表面的潤濕性能以及去極化和封鎖陽極區,降低對前處理的要求,為磷化結晶提供更多的活性點,起到助膜劑的作用,效果明顯,使成膜質量大大提高。添加劑在磷化液中起著很重要的作用。 A.聚磷酸鹽

用于降低膜重的無機磷酸鹽有聚磷酸鹽(焦磷酸鹽、三聚磷酸鹽)和六偏磷酸鹽兩大類。這些物質降低膜重和細化結晶,少量的成分加入可使膜重降低50%~90%。由于這些化合物能大大地降低膜重,結果也明顯地降低磷化液化學成分的消耗和減少了沉渣量。

B.氟代磷酸鹽

用氟代磷酸鹽代替游離的和絡合的氟化物可提高磷化膜的防護性。用于降低膜重和細化結晶的有機膦酸鹽

C.膦酸酯添加劑

(1)季戊四醇膦酸酯的混合物;

(2) N,N,N′,N′-四(2-羥基丙基)乙二胺膦酸酯混合物;

(3)植酸:它是從植物或糠中提取的混合物。植酸是一個分子中含六個磷酸的物質,即六羥基環己烷的六膦酸酯。自然產物分子中含2~6各餓膦酸酯的混合物,其中存在若干個三個羥基的基團。

(4)烷醇膦酸酯基化合物,如1-羥基亞乙基-1,1-2膦酸等;

D）甘油膦酸(鹽)等。這些化合物加入到磷化液中都是作為金屬的螯合物而不是作為游離的酸存在的。游離的化合物加入會產生某些問題,這可通過加堿到磷化槽中得到解決。實際上游離的1-羥基亞乙基-1,1-2膦酸化合物是很難調整的。這種化合物加入到磷化槽后,磷化常常就會停止,可以通過加入能與它形成螯合物的離子來克服。鋅的螯合能得到滿意的效果,不過鈣的螯合似乎更好。

F）含硫化合物常用的有1-十八醇;1-十八烷硫醇和1-十八烷基磺原酸。

(1)十八醇這種結構具有很簡單的優點,作為長鏈醇,這是第一個被選擇用于磷化液中用作評價的添加劑。槽中十八醇的濃度變化10~2000mg/L。在所有這些濃度中,磷化膜都是淡灰白色。長鏈醇在槽內大約10mg/L,各種參數都沒有實質性變化,當升高到50~100mg/L時,明顯地降低了膜重和鐵溶解,高到2000mg/L時所得的結果一直比較平穩。

（2）十八硫醇， 十八硫醇是十八醇中的氧原子被其他雜原子(如

硫)取代后而引起,在槽中形成的磷化膜是淡灰白色并帶有紅棕色點,在低濃度時不明顯,點的生長尺寸和數量隨槽中十八硫醇濃度的升高而升高。這些紅棕色點完全溶解在四氯化碳中,除去后即暴露出鋼表面。

(3)十八烷磺原酸 十八烷磺原酸是以醇為母體的復合衍生物,廣泛用在浮選上。在10~2000mg/L此物的磷化槽中都可以得到均勻淡灰色的磷化膜。十八烷磺原酸含量在10~50mg/L時,膜重直線下降。十八烷磺原酸含量5mg/L時膜重明顯上升,直到大約100mg/L時膜重有所下降,超過這個濃度,直到2000mg/L,膜重沒有明顯的變化。鐵的溶解也有相同的傾向。

鋅系磷化液和無渣磷化液有什么不同？

鋅系磷化液和無渣磷化液的不同：

鋅系磷化液是磷化液按磷化膜分類的鋅系磷化，鋅系磷化液不經過除渣工藝會產生磷化渣，常見除渣方法:靜置沉淀法,斜板沉淀法,過濾器處理和連續除渣機，經過除渣工藝后成為無渣磷化液