壹：磷化是壹種化學與電化學反應形成磷酸鹽化學轉化膜的過程，形成的磷酸鹽轉化膜稱為磷化膜。磷化的目的主要是：給基體金屬提供保護，在壹定程度上防止金屬腐蝕；用於塗裝前打底，提高漆膜層的附著力和耐腐蝕性能；在金屬冷加工過程中起到摩擦潤滑的用途。磷化處理工藝應用於工業已有 90 多年的歷史。
磷化是常用的前處理技術，其原理應該是壹種化學轉化膜處理，主要應用於鋼鐵表面磷化，有色金屬（如鋁、鋅）也可應用磷化。
壹、磷化的原理
1、磷化
將工件（鋼件或鋁、鋅件）浸入磷酸鹽溶液（某些酸性磷酸鹽基溶液）中，在其表面沈積形成壹層不溶性結晶磷酸鹽轉化膜的過程，稱為磷化。
2、磷化原理
鋼件浸入磷化液（由Fe（H2PO4）2Mn（H2PO4）2Zn（H2PO4）2組成的酸性稀水溶液，PH值為1-3，溶液相對密度為1.05-1.10），磷化膜生成反應如下：
吸熱反應
3Zn ( H2PO4)2Zn3(PO4)2↓+4H3PO4 或
吸熱反應
吸熱反應
3Mn(H2PO4)2Mn3(PO4)2↓+4H3PO4
吸熱反應
鋼鐵工件為鋼鐵合金、在磷酸的作用下，Fe 和 FeC3 在陽極區形成無數原電池，鐵開始熔化成 Fe2+，同時放出電子。
Fe+2H3PO4Fe(H2PO4)2+H2↑
FeFe2++2e-
鋼鐵工件表面附近溶液中的Fe2+不斷增加，當Fe2+和HPO42-、PO43-的濃度大於磷酸鹽的溶度積時，就會產生沈澱，並在工件表面形成磷化膜：
Fe(H2PO4)2FeHPO4↓+H3PO4
Fe+Fe(H2PO4)22FeHPO4↓+H2↑
3FeHPO4Fe3(PO4)2↓+H3PO4
Fe+2FeHPO4Fe3(PO4)2↓+H2↑
陰極區域釋放大量氫氣：
2H++2e-H2↑
O2+2H20+4e-4OH-
總反應式：
吸熱
3Zn(H2PO4)2Zn3(PO4)2↓+4H3PO4
吸熱
吸熱
Fe+3Zn ( H2PO4)2Zn3(PO4)2↓+2FeHPO4↓+3H3PO4+2H2↑
放熱
二、磷化分類
1、按磷化溫度分類
（1）高溫型
80-90℃處理時間10-20分鐘。形成磷化膜厚度為 10-30g/m2 ，溶液遊離酸度與總酸度比為 1：（7-8）
優點：膜層耐腐蝕，結合力好。
缺點：加熱時間長，溶液揮發，能耗大，磷酸鹽沈積，遊離酸度不穩定，結晶不均勻，已較少應用。
（2）中溫型
50-75℃，處理時間5-15分鐘，磷化膜厚度1-7g/m2，溶液遊離酸度與總酸度之比為1：（10-15）
優點：遊離酸度穩定，易於掌握，磷化時間短，生產率高，耐腐蝕性能與高溫磷化膜基本相同，目前應用較廣。
（3）低溫型
30-50℃節能，使用方便。
（4）常溫型
10-40℃常（低）溫磷化（除加氧化劑外，還要加促進劑），時間10-40分鐘，溶液遊離酸度與總酸度比為1：（20-30），膜厚0.2-7g/m2。
優點：不需加熱，耗藥少，溶液穩定。
缺點：加工時間長，溶液配制較復雜。
2、按磷化液組成分類
（1）鋅磷化
（2）鋅鈣磷化
（3）鐵磷化
（4）錳磷化
（5）復合磷化 磷化液由鋅、鐵、鈣、鎳、錳等元素組成。
3、按磷化處理方法分類
（1）化學磷化
將工件浸入磷化液中，依靠化學反應實現磷化，應用廣泛。
（2）電化學磷化
在磷化液中，工件接正極，鋼材接負極進行磷化。
4、按磷化膜質量分類
（1）重量級（厚膜磷化）膜重7.5g/m2以上。
（2）次重量級（中膜磷化）膜重4.6-7.5g/m2。
（3）輕量級（薄膜磷化）膜重1.1-4.5g/m2。
（4）次輕量級（特殊薄膜磷化）膜重0.2-1.0g/m2。
5、按施工方法分類
（1）浸漬磷化
適用於高、中、低溫磷化特點：設備簡單，只需加熱槽及相應的加熱設備，最好是不銹鋼或搪膠槽，不銹鋼加熱管應置於槽的兩側。
（2）噴淋磷化
適用於中、低溫磷化工藝，可處理大面積工件，如汽車、冰箱、洗衣機外殼等。特點：處理時間短，成膜反應速度快，生產效率高，且此法獲得的磷化膜結晶致密、均勻、膜層薄、耐腐蝕性好。
（3）刷磷化
以上兩種方法無法實施，采用此法，在常溫下操作，易於刷洗，可除銹防腐，磷化後的工件自然幹燥，防銹性能好，但磷化效果不如前兩種。
三、磷化的作用和用途
1、磷化的作用
（1）塗裝前磷化的作用
①增強塗膜（如油漆塗料）與工件之間的結合力。
② 提高塗裝後工件表面塗層的耐腐蝕性。
③提高裝飾性。
（2）無塗層磷化的作用
①提高工件的耐磨性。
②使工件在加工過程中有潤滑作用。
③提高工件的耐腐蝕性。
2、磷化的用途
鋼材磷化主要用於防腐和油漆基膜。
（1）防腐磷化膜
①用於鋼鐵零件防腐處理的磷化膜。磷化膜類型可用鋅、錳。膜單位面積質量為10-40g/m2。磷化膜上塗有防銹油、防銹脂、防銹蠟。
②底漆磷化膜
增加漆膜與鋼鐵工件的附著力和保護作用。磷化膜類型可選用鋅系或鋅鈣系。磷化膜單位面積質量為 0.2-1.0g/m2（用於變形較大的鋼件塗刷底層）；1-5g/m2（用於壹般鋼件塗刷底層）；5-10g/m2（用於不變形的鋼件塗刷底層）。
（2）冷潤滑用磷化膜
線材、焊接鋼管拉拔單位面積上塗膜重量為1-10g/m2；精密鋼管拉拔單位面積上塗膜重量為4-10g/m2；冷擠壓鋼件單位面積上塗膜重量為10g/m2以上。
（3）減摩用磷化膜
磷化膜可起到減摩作用。壹般采用錳系磷化，也可用鋅系磷化。對於動配合間隙小的工件，磷化膜質量為 1-3g/m2；對於動配合間隙大的工件（變速箱齒輪），磷化膜質量為 5-20g/m2。
（4）用於電氣絕緣的磷化膜
壹般使用鋅磷化膜。用於電機和變壓器中矽片的磷化處理。
四、磷化膜的組成及性能
磷化液主要成分分類膜組成膜外觀單位面積膜重/g/m2
鋅系Zn(H2PO4)2磷酸鋅和磷酸鋅鐵淺灰→深灰 1-60
鋅鈣系 Zn (H2PO4)2 和 Ca (H2PO4)2 鋅鈣磷酸鹽和鋅鐵磷酸鹽 淺灰 → 深灰 1-15
錳系 Mn(H2PO4)2 和 Fe(H2PO4)2 錳鐵磷酸鹽 淺灰 → 深灰 1-60
錳鋅系 Mn(H2PO4)2 和 Zn(H2PO4)2 鋅、錳和磷酸鐵混合物 灰色→深灰色 1-60
Fe(H2PO4)2 磷酸鐵鐵系
2.磷化膜的組成
磷化膜為閃爍發光、均勻細致、灰色多孔且附著力強的結晶，大部分結晶為磷酸鋅，小部分為磷酸鐵。鋅鐵比例取決於溶液成分、磷化時間和溫度。
3、性能
（1）耐腐蝕性
在大氣、礦物油、植物油、苯、甲苯中有良好的耐腐蝕性，但在堿、酸、水蒸氣中耐腐蝕性較差。在 200-300 ℃時仍有壹定的耐腐蝕性，當溫度達到 450 ℃時膜層的耐腐蝕性明顯下降。
（2）特殊性能
如增加附著力、潤滑性、減少摩擦磨損等。
五．
溫度越低，磷化層越薄，結晶越細。
但溫度不宜過高，否則Fe2+易氧化成Fe3+，沈澱量增加，溶液不穩定。
2、遊離酸性
遊離酸性是指遊離磷酸。其作用是促進鐵的溶解，已形成較多的晶核，使膜結晶致密。
遊離酸度過高，在鐵的作用下加速氫的析出，使界面磷化層不易飽和，導致晶核難以形成，膜結構疏松、多孔，耐蝕性下降，使磷化時間延長。
遊離酸度過低，磷化膜變薄，甚至無膜。
3、總酸度
總酸度是指磷酸鹽、硝酸鹽和酸的總和。總酸度壹般控制在規定範圍的上限為好，有利於加速磷化反應，使膜粒細密，磷化過程中，總酸度不斷降低，反映緩慢。
總酸度過高，膜層變薄，可用清水稀釋。
總酸度過低，膜層疏松粗糙。
4、PH值
錳系磷化液的PH值壹般控制在2-3之間，當PH>3時，****，粉末表面容易***塊。PH>3時，***片表面易形成粉末。當 PH? 1.5 時，難以成膜。鐵系壹般控制在 3-5.5 之間。
5、溶液中離子濃度
①Fe2+溶液極易氧化成Fe3+，導致不易成膜。但溶液中Fe2+的濃度不能過高，否則，形成的膜晶粒粗大，膜表面有白色浮灰，耐腐蝕性和耐熱性下降。
②Zn2+的影響當Zn2+濃度過高時，磷化膜晶粒粗大，脆性增大，表面呈白色浮灰；當Zn2+濃度過低時，膜層疏松，顏色發暗。
七、磷化後處理
目的：增加磷化膜的耐蝕性、防銹性。
八、磷化渣
1、磷化渣的影響
①磷化中產生的磷化渣，不僅浪費藥品，增加排渣工作量，處理不好，還會影響磷化質量，被認為是不利的。
②磷酸鹽在生成磷化渣的同時會揮發磷酸，有利於保持磷化液的遊離酸度，維持磷化液的平衡，認為是有利的。
2、磷化渣生成控制
①降低磷化溫度。
② 降低磷化液的遊離酸度。
③ 提高磷化速度，縮短磷化時間。
④提高 NO-3 與 PO3-4 的比例。
九、磷化膜質量檢查
①外觀檢查
肉眼觀察磷化膜應均勻、連續、晶體結構致密。表面不應有未磷化的德國殘坯或銹斑。由於前處理的方法和效果不同，磷化膜的顏色允許有變化，但不允許出現褐色。
②耐蝕性檢查
（1）浸泡法
將磷化後的試樣浸入 3﹪的氯化鈉溶液中，兩小時後取出，表面無銹斑為合格。出現銹斑的時間越長，磷化膜的耐腐蝕性越好。
②滴液法
室溫下，將藍點試劑滴在磷化膜上，觀察變色時間。磷化膜厚度不同，變色時間不同。厚膜＞5 分鐘，中膜＞2 分鐘，薄膜＞1 分鐘。
十、遊離酸度和總酸度的測定。
1、遊離酸度的測定
用移液管吸取試液10ml於250ml錐形瓶中，加蒸餾水50ml，滴加甲基橙指示劑（或溴酚藍指示劑）2-3滴。用 0.1mol/L 氫氧化鈉標準溶液滴定至溶液呈橙色（或溴酚藍指示劑滴定至黃色至藍紫色）即為終點，記下氫氧化鈉標準溶液的毫升數即為滴定遊離酸度的點數。
2、總酸度的測定
用移液管吸取10毫升試液於250毫升錐形瓶中，加蒸餾水50毫升，滴加酚酞指示劑2-3滴。用 0.1mol/L 氫氧化鈉標準溶液滴定至粉紅色為終點，記下消耗氫氧化鈉標準溶液的毫升數作為滴定總酸度的點數。
七、有色金屬磷化
主要是鋁件和鋅件的磷化。
發黑 百科知識 來自：
氧化發黑 由於保護的需要，許多鑄鐵件表面需要發黑。以往使用的堿性發黑溶液效率低、能耗高，尤其是在處理鑄鐵件時容易泛黃，因此在外觀上往往達不到滿意的效果。發黑後必須進行清洗，以免日後零件發黃。為了提高鑄鐵件發黑後的耐腐蝕性，壹定要做好後處理，壹般用水溶性封孔劑封孔，最後再浸脫水防銹油，這樣就可以達到防腐蝕的效果。
二：發黑
發黑也叫發藍，是將工件在空氣、水蒸氣或化學藥品溶液中常溫或加熱到適當溫度，在工件表面形成壹層藍色或黑色氧化膜，以提高其耐腐蝕性能和外觀效果的表面處理工藝。
機械制造常用NaOH溶液加熱對工件進行發黑處理，相對鍍鋅鍍鉻成本低，效果好。
發黑形成的黑色氧化膜厚度為0.5-1.5μm，耐腐蝕性低於其他化學膜。
現在軸承壹般采用磷化處理 ~~~~