磷化液基本原理、种类介绍及配方参考
导读：本文详细介绍了磷化液简介，基本原理，分类，参考配方等，本文中的配方数据经过修改，如需更详细资料，可咨询我们的技术工程师。
一、磷化液的简介
磷化是金属与磷酸或酸性磷酸盐反应形成磷酸盐保护膜的化学反应过程。磷化反应是一种典型的局部多相反应，本质上属于电化学反应。当金属浸入到含有磷酸盐的溶液中，在其表面形成许多微腐蚀电池，发生轻微浸蚀。在溶液-金属界面处，酸浓度降低，所形成金属磷酸盐化学转化膜称之为磷化膜。磷化主要用于金属材料的防腐蚀，给机体金属提供腐蚀保护，用于喷漆前打底，提高覆膜层的附着力和防腐蚀能力以及在金属加工中起到减磨润滑作用。 磷化膜的外观是均匀致密的，主要呈现浅灰、深灰、灰黑等；其结构主要呈现斜方晶体、圆柱形晶体、四方面心晶体、混合晶体以及无定型结晶等形态。磷化膜具有多孔性，极大地提高了金属的表面积，从而在很大程度上提高了金属表面与涂层之间的附着力，但是磷化膜
的耐热性、耐酸碱性、导热性和导电性等性能都较差。
磷化液一般由磷化开槽剂（磷化建浴剂）、磷化补充剂、磷化调整剂、磷化促进剂几部分组成，其中开槽剂和补充剂为主要组成成分：开槽剂是首次建槽使用，补充剂是建槽之后的补充使用；磷化调整剂是调节磷化液的总酸和游离酸，以达到合适的酸比；磷化促进剂是一种氧化剂，主要去极化作用，促进磷化的反应速度。 磷化工艺操作简单，成本低廉，经过磷化处理的工件，原来的物理机械性能如强度、硬度等保持不变，而被处理的金属表面，由于形成均匀致密的磷化膜，其金属表面的性能大大提高。因此金属的磷化处理工艺在工业上得到了广泛应用，尤其是在金属表面涂装领域。
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二、磷化的基本原理
理论上，只要将铁件浸入到热的稀磷酸溶液中，铁件表面就会生成一层氧化膜。但是这种膜的保护性较差，因此通常会在磷酸中加入锌离子、锰离子等。
磷化液的基本平衡方程式：
3M(HPO4)2=M3(PO4)2+4H3PO4 ①此方程的平衡常数为：
K=[M3(PO4)2][ H3PO4]4/[M(H2PO4)2]3②从式②可以看出，常数K值越大，磷酸盐沉积的比例越大。而K值与金属盐的金属性质、溶液的温度、pH值及总浓度有关。因此，影响磷化液性能的因素包括pH值、游离酸度、总酸度、磷化温度、磷化时间、促进剂、除锈、除油、表调效果和金属性质等。 三、磷化液的分类
1.按照磷化液组成体系分类：
按磷化成膜体系主要分为：锌系、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系、非晶相铁系六大类。
锌系磷化槽液主体成分是：Zn2+、H2PO4-、NO3-、H3PO4、促进剂等。形成的磷化膜主
体组成（钢铁件）：Zn3(PO4)2·4H2O 、Zn2Fe(PO4)2·4H2O。磷化膜的晶粒主要呈树枝状、针状，孔隙较多。广泛应用于涂漆前打底、防腐蚀和冷加工减摩润滑。
锌钙系磷化槽液主体成分是：Zn2+、Ca2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它添加物等。形成磷化膜的主体组成（钢铁件）：Zn2Ca(PO4)2·4H2O、Zn2Fe(PO4)2·4H2O、Zn3(PO4)2·4H2O。磷化膜的晶粒主要呈紧密颗粒状（有时有大的针状晶粒），孔隙较少。应用于涂装前打底及防腐蚀。
锌锰系磷化槽液主体组成：Zn2+、Mn2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主体组成：Zn2Fe(PO4)2·4H2O、Zn3(PO4)2·4H2O、(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O，磷化膜的晶粒主要呈颗粒-针状-树枝状混合晶型，孔隙较少。广泛用于漆前打底、防腐蚀及冷加工减摩润滑。
锰系磷化槽液主体组成：Mn2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。在钢铁件上形成磷化膜主体组成：(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O。磷化膜厚度大、孔隙少，磷化膜的晶粒主要呈密集颗粒状。广泛应用于防腐蚀及冷加工减摩润滑。
铁系磷化槽液主体组成：Fe2+、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主体组成（钢铁工件）：Fe5H2(PO4)4·4H2O,磷化膜厚度大，磷化温度高，处理时间长，膜孔隙较多，磷化膜的晶粒主要呈颗粒状。应用于防腐蚀以及冷加工减摩润滑。
非晶相铁系磷化槽液主体成分：Na+、(NH4+)、H2PO4-、H3PO4、MoO4-(ClO3-、NO3-)以及其它一些添加物。磷化膜主体组成（钢铁件）：Fe3(PO4)2·8H2O，Fe2O3，磷化膜薄，微观膜结构呈非晶相的平面分布状，仅应用于涂漆前打底。
2.按照磷化温度分类：
按处理温度可分为常温、低温、中温、高温四类。
常温磷化就是不加热的磷化，成膜是在室温下进行的。
低温磷化一般处理温度为30～45℃。
金属磷化中温磷化一般处理温度为60～70℃。
高温磷化一般处理温度大于80℃。
温度划分法本身并不严格，有时还有亚中温、亚高温之法，随各人的意愿而定，但一般还是遵循上述划分法。
3.按照磷化膜的厚度分类：
按磷化膜厚度（磷化膜重），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0.1～1.0 g/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>3 μm），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。
4.按照促进及类型分类：
促进剂主要分为：硝酸盐型、亚硝酸盐型、氯酸盐型、有机氮化物型、钼酸盐型等主要类型。每一个促进剂类型又可与其它促进剂配套使用，有不少的分支系列。
硝酸盐型包括：NO3-，NO3-/NO2-
氯酸盐型包括：ClO3-，ClO3-/ NO3-，ClO3-/ NO2-。
亚硝酸盐包括：硝基胍，R-NO2-/ ClO3-。
钼酸盐型包括：MoO4-，MoO4-/ ClO3-，MoO4-/ NO3-。
5.按照磷化用途分类：
按磷化用途可分为：防锈磷化液、耐磨减摩润滑磷化液、装饰性磷化液、漆前磷化液、塑前磷化液等类别。装饰性磷化液如发黑磷化液等，漆前磷化液包括喷漆磷化液、电泳磷化液等，塑前磷化液分为静电喷塑磷化液、浸塑磷化液等，浸塑磷化液又可分为聚酯粉末浸塑磷化液、环氧粉末浸塑磷化液等
四、主要参数简介
无论高、中、低温磷化液均以游离酸度和总酸度作为控制磷化液的工艺参数。
1.游离酸度：
游离酸表示磷化液的游离磷酸含量的参数。游离酸的高低表示磷化液对钢铁的浸蚀强度。游离酸高，则使铁溶解加快，易形成磷化膜的晶核，从而使磷化膜结晶细致。但过高则会导致已生成的膜溶解，反映在膜生成速度慢，膜粗且多孔等方面。游离酸低，则成膜慢，甚至不成膜。
游离酸度的测定：以0.1 mol/L的NaOH标准溶液滴定l0 mL磷化液，以甲基橙为指示剂，所消耗的氢氧化钠溶液的毫升数，为游离酸的点数。
2.总酸度：
总酸表示磷化液中磷酸二氢盐[M(H2P04)2]含量和游离酸含量之和的参数。它的高低反映磷化液动力值的大小。总酸大，磷化成膜速度快，低则成膜慢。过高易产生泥渣，磷化膜上生成白附着物。总酸度是溶液中活性酸和潜在酸的总和。其存在形式有：①自由扩散于溶液中的氢离子，称为活性酸，通常用pH值表示；②存在于液体上吸附的氢离子或铝离子，
由它们所引起的酸度称为潜在酸度。
总酸度的测定：以0.1 mol/L的NaOH标准溶液滴定l0 mL磷化液，以酚酞为指示剂，所消耗的氢氧化钠溶液的毫升数，为总酸的点数。
3.总酸度和游离酸度的调整：
当游离酸下降时，可加入磷酸二氢锌或马日夫盐5～6g/L，游离酸升高1点，同时总酸度升高5点左右；游离酸度高，可在每升磷化液中加入0.53 g 的Na2CO3，游离酸降低1点。加入硝酸锌2 g/L或硝酸锰4 g/L总酸度可升高1点。
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