l前言
磷化处理是将金属浸在由磷酸、磷酸盐和其它成分组成的磷化液中，经过化学作用在金属表面生成一种不溶性的磷酸盐层，俗称磷化膜。磷化膜主要由磷酸铁、锌、锰、钙等的盐类组成，厚度一般在5y.m - 20tnn，颜色一般由暗灰到黑灰色，它与基体结
合牢固，具有良好的润滑性、耐蚀性及较高的电绝缘性等。磷化膜主要用作涂料的底层、金属冷加工时的润滑层、金属表面保护层以及用作电机硅钢片的绝缘处理等。磷化处理所需设备简单，操作方便，成本低，生产效率高，广泛应用于汽车、船舶、航空、航
天、机械制造及家电五金等工业生产中。
随着科学技术的发展，机床行业在追求机床的内在质量的同时也开始追求机床的外观质量，机床的涂装质量和防腐性能得到了普遍的重视。为了进一步提高机床的涂装质量，磷化处理已被广泛地应用于机床涂装的前处理中。
2机床零部件涂装前磷化处理的现状
机床零部件涂装前必须进行必要的前处理，以提高涂层附着力及其耐腐蚀性能，使涂层装饰性和防护性达到最佳状态。前处理工艺一般包括脱脂、除锈、表面粗化、磷化等。磷化作为一种大幅度提高金属表面涂层耐蚀性的简单可靠、费用低廉、操作方便的工艺方法，被广泛应用。
2.1涂装前磷化工艺的分类及特点
机床零部件涂装前磷化工艺按处理温度的高低分为高温、中温、低温和常温四类。高温磷化( 90℃- 98℃)速度快，膜耐蚀，结合力、硬度及耐热性均高，但膜层的挥发性大，成分变化快，结晶不均匀，易形成夹杂;中温磷化(50C - 70qC)膜均匀，磷化速度较快;低温磷化(25℃- 35℃)无需加热，节省能源，成本低，溶液稳定，膜耐蚀性及耐热性好，但生产效率低;常温磷化(15℃- 35℃)节约能源、一次性投资少、溶液稳定性好。由于常温、低温磷化工艺具有低能耗、低污染和速度快等优点，目前应用较广泛。
2.2涂装前磷化工艺的设计
2.2.1除油、除锈
除油、除锈好坏直接影响磷化膜质量。除油即脱脂，要求脱脂剂应具有强脱脂能力和低的泡沫性。脱脂要严格控制脱脂的温度(40CC - 50CC)、浓度(3% - 5010)和脱脂时间(工件表面被水完全浸润为止)。除锈以盐酸为宜，通常采用25%稀盐酸。低浓度盐酸，挥发速度慢，酸雾少，对操作环境有利，而盐酸浓度过高会形成过腐蚀。为了防止酸洗后的工件泛黄，盐酸浓度也不宜过低，工件水洗后空停时间也不宜过长。另外，酸洗液中应加入适量的除锈加速剂和缓蚀剂，能提高除锈速度，并减缓酸对金属基体的侵蚀。
2.2.2涂装前磷化工艺的确定
(1)优选磷化液
磷化膜的质量优劣主要表现在晶体粗细和致密程度、表面有无沉淀物以及膜厚等方面，它们的差异直接影响磷化膜的质量。在磷化膜厚度确定的情况下，磷化液的成分对磷化膜质量有很大影响，如2n2+含量高能加快磷化速度，并使磷化膜致密，晶粒饱满有光泽，含量低时，磷化膜疏松发暗，磷化时间长;Ca2+能调整磷化膜的生长过程，能调节磷化膜的厚薄和粗细;Fe2+是必须的，它有利于磷化膜的形成，并影响磷化膜晶核大小与数量等。
近年来，磷化处理技术得到了迅猛的发展，目前普遍采用铁系、锌系、锰系及锌钙系磷酸盐溶液进行磷化，其中以锌钙系性能最为优异。
(2)控制工艺参数
关键要控制磷化温度、时间、促进剂含量及总酸度和游离酸度。温度太低则不能成膜或成膜速度慢，膜不完整，易泛黄;反之，膜粗大，耐蚀性低，同时槽液稳定性变差，沉渣增多。促进剂含量低，成膜慢，膜层泛黄;反之，沉渣明显增多，膜层带彩色。总酸度稍高，能加快磷化反应的进行，磷化膜薄而致密。但不宜过高，否则沉渣多，膜层挂灰。游离酸度
低，有利于降低磷化温度和沉渣量;反之，沉渣增多，甚至不成膜。
2.2.3掌握槽液的调整方法
严格槽液管理，做到磷化前检测槽液总酸度、游离酸度、促进剂含量等。也有的厂家凭经验管理槽液，效果也不错。此外，槽液要定期排渣和更新。如磷化槽每星期排渣1次，脱脂槽、表面调整槽每3-4个星期更新1次。
2.3典型的磷化工艺
(1)脱脂(600C - 65℃，3min - 4min)一热水洗(80CC - 900C)一酸洗(HCl:H20= 1:1，除锈加速剂适量，5min - 6min)一二道水洗一表面调整(表面调整剂5g/L，Imin)一磷化(常温，冬天适当加温，6min)一二道水洗一烘干;
(2)脱脂(30。C - 40C，5min - 10min)一水洗一酸洗(HCl: H20=1：4，除锈加速剂适量，20min -30min)水洗一表面调整一磷化(常温，20min - 30min)一水洗一烘干;
(3)脱脂(60C - 70CC，3min)一热水洗(80C -90℃)一表面调整一磷化(300C - 40C，10min -20min)一水洗一烘干(脱脂前手工除去局部浮锈，浸渍脱脂后手工擦洗补充除油);
(4)脱脂表面调整“二合一”(400C - 50C，Smin- 10min)一水洗一酸洗(HCl:H20 =1:1，10min)一水洗一磷化(30℃- 400C，20min - 30min)一水洗一烘干。
第一种工艺适宜油、锈较重的工件，工艺设计最佳，能获得优质磷化膜。优点：负载容量大，生产效率高。脱脂后热水洗，工件表面清洁。酸洗后二道水洗能洗净工件表面的残酸及吸附的缓蚀剂，避免抑制磷化反应，造成磷化膜不均匀。磷化后二道水洗，能洗掉磷化膜上的残留可溶性盐，避免引起涂层的早期起泡和脱落。
第二种工艺适宜油锈中等的工件，工艺控制得当，能获得较好的磷化膜。
第三种工艺适宜有油无锈的工件，线上不设酸洗，很适合焊接件磷化。
第四种工艺适宜油轻锈重的工件，但采用了脱脂表面调整“二合一”工艺，使磷化质量受到影响，膜层易出现粗糙、泛黄、挂灰等。
3机床零部件涂装前磷化常见的问题及改进措施
3.1 机床零部件涂装前磷化常见缺陷及防治
(1)磷化膜结晶粗糙多孔
产生原因：磷化槽液中游离酸度过高，磷化液中氧化剂量不足，槽液中亚铁离子含量过高，零件表面有残酸，发生过腐蚀。
防治方法：降低槽液中游离酸的含量，增加氧化剂比例，加双氧水进行调整，加强中和及水洗，控制酸洗浓度和时间。
(2)表面粘附白色粉状沉淀
产生原因：槽液中游离酸度低，游离磷酸量少，含铁离子少，零件表面氧化物未除净，溶液中氧化剂过量，总酸度过高，槽内沉淀物过多。
防治方法：补充磷酸二氢锌，在特殊情况下可加磷酸调整游离酸度，磷化溶液中应留一定量的沉淀物，使新配槽液与老槽液混合使用;加强酸洗，充分进行水洗;停加氧化剂，调整酸度的比值;清除过多的沉淀物。
(3)磷化膜不均匀、发花或有斑点
产生原因：除油不干净，槽液温度过低，表面钝化，游离酸度和总酸度的比例失调。
防治方法：加强除油清洗，适当提高槽液温度，加强酸洗，将酸比调整到工艺规定范围。
(4)磷化膜的耐腐蚀性差和生锈
产生原因：磷化膜晶粒过粗或过细，游离酸含量过高，表面过腐蚀，溶液中磷酸盐含量不足，表面有残酸。
防治方法：调整游离酸度与总酸度的比例;降低游离酸含量，可加氧化锌或氢氧化锌;控制酸洗过程;补充磷酸二氢盐;加强中和与水洗过程。
3.2生产过程中存在的问题及改进措施
3.2.1存在的问题
(1)辅助设备不配套
辅助设备不配套主要表现在：①磷化缺少烘干设备，有的工件磷化后自干，造成磷化膜含结晶水、孔隙率高、耐蚀性低;②沉渣无过滤装置，一般来说，缺少沉渣过滤装置不会明显影响磷化膜质量，而个别磷化线采用压缩空气来搅拌磷化液，力求加速反应，不利磷化渣沉积槽底，悬浮的沉渣吸附在磷化膜表面，使膜层挂灰严重。如果配备一套连续过滤机，不仅能提高磷化成膜速度，而且膜层质量大大改善。
(2)工艺操作不严格
笔者发现有的操作者执行工艺不严，为了提高生产速度，任意简化操作工序，脱脂后省去水洗直接表面调整。他们认为这样有利于提高表面调整液的温度，促进表面调整的作用，却忽视了油污不断被带人表面调整液中的危害，相反会缩短表面调整液使用寿命，最终影响表面调整的效果。
(3)槽液管理不善
槽液管理不善表现在乱投料、误投料时有发生，如将除锈加速剂误投磷化槽，造成磷化不上，工件表面全部泛黄，槽液处理困难，影响槽液正常运行。
3.2.2改进的措施
(1)优化工艺设计
工艺设计的好坏与磷化质量密切相关。机床企业往往受客观条件的限制，难以满足工艺设计要求。如何因地制宜优化工艺设计，亦是设计者研究的课题之一。生产中一旦发现工艺设计不合理的地方，尽可能在原设计基础上调整工艺流程，尽量满足生产要求。
(2)提高工艺管理水平
实践表明，在同等条件下(磷化工艺和磷化剂均相同)，不同的工艺管理却获得不同的磷化效果。工艺管理水平高，不仅磷化质量好，而且能耗低，成本低;反之，质量差、成本高。
(3)改善磷化膜与涂料的配套性
随着涂装技术的发展，对磷化处理与涂料的配套性提出了更高的要求。而以往人们过多地强调磷化膜本身的耐蚀性，而忽视了磷化膜与涂料的配套性。实际上磷化膜本身在整个涂层体系中并不单独承担多大的耐腐蚀作用，关键是磷化膜与涂料的配套性要好，这对电泳涂装尤为重要。因此，改善磷化膜与阴极电泳涂料的配套性已成为机床企业研究的新课题。
4机床行业磷化处理的发展方向
近年来，机床行业得到了迅猛的发展，各机床制造商越来越重视机床的外观涂装质量，磷化技术也得到极大的发展。磷化温度由高温向中温、低温、常温发展。磷化工艺向简单化发展。有的磷化产品可直接刷涂，如“四合一”、“三合一”等常温磷化产品。
有的简化了工艺流程，磷化、钝化并为一道工序，而且产品的质量技术指标仍能达到，甚至有的指标超过了国家标准。磷化产品组分复杂化。这样提高了磷化的质量，降低了磷化温度，加强了磷化工作液的稳定性。减少污染、降低成本。重点解决磷化产品中的亚硝酸盐、重金属、磷酸盐、高温、酸雾给环境造成的污染，降低了为改善环境所付出的成本。
综上所述，随着新工艺新材料研究的进一步深入，机床零部件的磷化处理技术正朝着中低温、低成本、低能耗、低污染、磷化膜均匀致密、膜薄且耐蚀性能好的方向发展。
