磷化与发蓝工艺的区别及应用

磷化与发蓝工艺的区别及应用

磷化与发蓝在实际生产中应用极为广泛，这两种工艺有着不同的生成机理和应用范围，因为它们在某些方面都能够用于机械零件的防腐蚀，在选择表面处理工艺时容易混淆。本文拟在对磷化与发蓝两种工艺的生成机理、膜层结构与厚度、适用范围等方面进行比较，以便于正确地选择使用。
1 反应机理
(1)发蓝	(2)中温磷化
钢铁件的氧化处理俗称发蓝(发黑)，因氧化膜 呈深蓝或黑色而得名。其生成机理为：钢铁在热的浓碱液中与氧化剂生成亚铁酸盐，亚铁酸盐继续氧化成铁酸盐，亚铁酸盐与铁酸盐相互作用后生成磁性氧化铁(Fe3O)，一些未反应完全的铁酸盐易发生水解生成含水氧化铁(Fe2O，·mHO)，含水氧化铁在高温下局部脱水。	钢铁零件在含有锌、锰、钙、铁或碱金属磷酸一代盐溶液中进行化学处理，在其表面上形成一层不溶于水的磷酸盐膜的过程叫做磷化处理法。根据基体材质、零件表面状态、磷化液组成及工艺条件，可得到不同组成、不同结构、不同厚度、不同用途的磷化膜。磷化机理都认为是电化学反应过程，具体反应如下： Fe一2e——’Fe                      2H +2e—— H2                         Me(H2PO4)2——MeHPO4+H3PO4           3MeHt~4一 Me3(PO4)2+H3PO4          Fe+Me(H2PO4)2一 MeFe(HPO4)2+H2
2 前处理要求
镀层的某些性质与表面状态直接影响基体金属与镀层的结合力，去除锈蚀和油污是任何表面处理前必不可少的一个环节，除此之外，还必须根据不同 的情况进行不同的前处理。磷化和发蓝对于工件表面光洁度的要求是不一样的，工件表面光洁度愈高，磷化膜质量愈差；而发蓝膜正相反，表面光洁度愈高，发蓝膜质量愈好。下面列出两种工艺的前处理：
(1)发蓝：除油、酸洗。	(2)中温磷化：喷砂；金刚石砂布打磨；除油、酸洗（根据情况可任选）
3 加热温度/℃
140-145	65-75
4 保温时间/分钟
30-60	10-15
5 膜层结构与厚度
发蓝膜只有一种细结晶的膜，厚度仅0．5～  1．5u1n。	磷化膜可分为细结晶、中结晶和粗结晶3种。 按磷化膜厚度（磷化膜重）分，可分为次轻量级、轻量级、次重量级、重量级四种。次轻量级膜重仅0.1～1.0g/m2,一般是非晶相铁系磷化膜，仅用于漆前打底，特别是变形大工件的涂漆前打底效果很好。轻量级膜重1.1～4.5 g/m2,广泛应用于漆前打底，在防腐蚀和冷加工行业应用较少。次重量级磷化膜厚4.6～7.5 g/m2,由于膜重较大，膜较厚（一般>3μm），较少作为漆前打底（仅作为基本不变形的钢铁件漆前打底），可用于防腐蚀及冷加工减摩滑润。重量级膜重大于7.5 g/m2,不作为漆前打底用，广泛用于防腐蚀及冷加工。
6 后处理 防锈用磷化和发蓝都必须对膜作封闭处理，以增强工件的耐蚀性。
发蓝：采用肥皂、锭子油或防锈油等填充处理。	磷化：采用肥皂、锭子油或防锈油、重铬酸钾等后处理

 

7 防锈能力
7．1 耐温性能
发蓝膜只适合常温。	磷化在高温(500℃)及低温(-75℃)下，其膜层结构不变；
7．2 抗介质腐蚀性
发蓝膜在大气、润滑油、汽油以及其他各种气体介质中的耐蚀性较差。但发蓝膜在水、海水、氢氧化钠、氨等介质中比磷化膜耐蚀性好。	磷化膜在大气、润滑油、汽油以及其他各种气体介质中均可防止钢铁零件的锈蚀；发蓝膜在这些介质中的耐蚀性较差。
8 适用范围
(1)无氢脆，对氢脆敏感的弹簧、细钢丝和薄钢片用发蓝膜作为防护层，在具有润滑油存在的条件下较耐腐蚀。 (2)膜层较薄，可用于精密零件的表面处理，光学零件的表面防护。	(1)作防腐蚀涂油底层，磷化膜重必须大于10g／m2，磷化后涂防锈油、防锈脂等。 (2)吸附性好，广泛用作钢铁件的油漆、电泳、静电喷涂、喷粉的底层，以增强铁基与涂覆层的结合力，并提高耐蚀性。 (3)减摩性好，工艺上作为拉丝、拉管的金属表面上。覆盖一层磷化膜，以延长拉模的寿命。
9生产中应注意的问题 作为生产用的磷化膜和发蓝膜在零件库存期间必须涂防锈脂、油，否则，其耐蚀性能会大大降低。
10 可节约成本比较
因发蓝需比中温磷化的工艺温度平均升高72℃、需多保温30分钟。 从下三式的计算可以得出， 每吨零件发蓝比磷化多损耗的电能为142.9(kw·h)   (1)  1吨钢铁升高142-70=72℃需要的电能为： 1000×72×460（钢的比热）/（3.6×106）=9.2(kw·h) (2)  1吨水升高142-70=72℃需要的电能为： 1000×72×4200（水的比热）/（3.6×106）=84(kw·h) (3)  1吨水多保温30分钟需要的电能为： 1000×142×4200（水的比热）×30%（需升温功的30%）/（3.6×106）=49.7(kw·h)   (1)+ (2)+ (3)=9.2+84+49.7=142.9(kw·h)   式中：460（钢的比热，单位J/kg·℃）       4200（水的比热，单位J/kg·℃）       3.6×106（换算系数1度电= 3.6×106J）