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金屬表面處理技術

近年來，金屬表面處理技術獲得了迅速發展，已廣泛應用於眾多領域。在表面處理技術及工程中，前處理佔有極為重要的地位，他不僅作為表面處理前的一種"預處理工序"不可或缺，而且與後續表面處理的成敗密切相關。

除油、除鏽、磷化、防鏽等基體前處理是為金屬塗層技術、金屬防護技術做準備的，基體前處理質量對此後塗層製備和金屬的使用有很大的影響。例如，對有磷化和無磷化處理的同一塗層進行鹽霧試驗，其結果是防腐蝕能力相差大約一倍。可見除油、除鏽、防鏽、磷化等前處理對塗層的防鏽能力和金屬的防護能力起著至關重要的作用。

基體前處理的目的：一是增加塗層與基體的結合強度既加大附著力，二是增加塗層的功能如防腐蝕、防磨損及潤滑等特殊功能。

隨著金屬加工業、鐵路製造業、汽車行業的飛速發展，對生產各種金屬製品及鐵路、汽車零部件產品的質量有了更高要求，通過長期的實踐證明，一些簡單、簡易的前處理方式，已經不能滿足金屬加工及塗裝的基本要求。只有採用標準的前處理生產工藝，才能使鋼鐵表面形成一層標準的磷酸鹽膜和防護膜，以滿足金屬加工和塗裝處理的質量要求。因此，選用低成本、低能耗、高品質的金屬前處理產品，是企業保證塗裝質量和防護質量穩定與否的重要因素。

鋼鐵表面前處理工藝的必然：

鋼鐵表面在軋製或應用過程中，其表面有不同程度的油脂、氧化皮或鐵鏽等雜質的存在，在進行加工和塗裝處理前，需對其進行清除處理，然後才能作為商品進行銷售。如果不這樣做就會嚴重地影響產品的外觀質量和使用壽命，失去產品的競爭能力。如果鋼鐵表面未經處理就進行塗裝，其塗層內的氧化皮、鐵鏽或油脂被塗層所掩蓋，不久就會出現塗層脫落等現象，使所銷售的產品呈現出鏽跡斑斑的外觀，失去了產品在市場上的競爭能力，因此鋼鐵表面進行前處理的必然性已引起廣大企業的極大重視。1、鋼鐵表面的除油處理：

我們瞭解到常用的除油方法有：溶劑除油、電化學除油、化學除油及表面活性劑除油和手工除油及機械除油等。不同的除油方法具有不同的除油特點。溶劑除油是利用有機溶劑與油汙結構上的相似性，使油汙溶解於有機溶劑中，達到除油的目的；電化學除油一般是以稀鹼液為電解液，以工件為電極，進行電解處理，利用電解時在電極表面析出的氣體，將油汙強行從工件表面脫離；化學除油是利用鹼與油汙發生皂化反應進行除油；表面活性劑除油是利用其乳化、增溶、潤溼、分散等作用達到除油的目的。機械和手工除油是不言而喻的。

在現代除油技術中，往往是採用幾種物質的協同作用，來達到最佳的除油效果。

適用於鋼鐵製品在電鍍、發黑、磷化前及金屬加工過程中的除油清洗處理。

鋼鐵表面的除鏽處理：

鋼鐵製品在加工過程中，其表面的氧化皮和鐵鏽必須進行化學清洗處理，使鋼鐵製品露出鋼鐵基體，更有效地提高電鍍、磷化、氧化（發黑發藍）、拉伸、壓延、軋製、防鏽等處理效果。

化學除鏽最常用的方法是鹽酸除鏽，因為鹽酸除鏽速度快且可在常溫下進行，所以應用廣泛。但是，在實際操作中，鹽酸除鏽存在"過腐蝕"和"氫脆"現象，產生大量酸霧，造成環境汙染和社會公害。

除鏽添加劑同鹽酸混合使用，具有如下特點：

在常溫狀態下，除鏽速度快，除鏽效果好；

具有滲透、溶解、分散、削離氧化皮和鐵鏽的功能；

質量好。除鏽質量達到或超過瑞典除鏽標準；Sa三級、西德Be級；

緩蝕抑霧效果好。由於溶劑中多種添加劑的協同效應，使鋼鐵在除鏽過程中，不會產生過腐蝕和氫脆現象，酸霧標準小於國家規定的濃度，有利於除鏽的後處理；

成本低。除鏽成本僅為0.15元/㎡左右，一噸溶液經反覆使用，可處理一級鏽蝕的工件約5000-7000㎡，為噴沙除鏽的1/10，酸洗除鏽的1/2；

應用面廣。能適用各種尺寸、各種構件複雜的鋼鐵製品；

改善工作環境和條件，降低勞動強度，不危害操作人員的身體健康，不消耗能源。

鋼鐵表面的磷化處理：

磷化概述：

磷化是常用的前處理技術，原理上應屬於化學轉化膜處理。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。

磷化原理：

工件（鋼鐵或鋁、鋅件）浸入磷化液（某些酸式磷酸鹽為主的溶液），在表面沉積形成不溶於水的結晶型磷酸鹽轉化膜的過程，稱之為磷化。

把金屬放入含有錳、鐵、鋅的磷酸鹽溶液中進行化學處理，使金屬表面生成一層難溶於水的磷酸鹽保護膜的方法，叫做金屬的磷酸鹽處理。磷化膜層為微孔結構，與基體結合牢固，具有良好的吸附性、潤滑性、耐蝕性、不粘附熔融金屬（Sn、Al、Zn）性及較高的電絕緣性等。

磷化分類：

按處理溫度分：高溫型（75-100℃，能耗大，磷化物沉積多，形成的磷化膜厚度達10-30g/㎡）、中溫型（50-75℃，處理時間5-15min，磷化膜厚度達1 -8g/㎡）、低溫型（30-50℃）和常溫型（10-30℃，節省能源，使用方便，除加氧化劑外還加促進劑，能耗小，但溶液配製較複雜，膜厚度達0.2-7g/㎡）。

按磷化液成分分：鋅系磷化、鋅鈣系磷化、鋅錳系磷化、鐵系磷化、錳系磷化和複合磷化等。

按磷化處理方法分：化學磷化、電化學磷化。

按磷化膜質量分：重量級（膜重7.5g/㎡以上）、次重量級（膜重4.6-7.5g/㎡）、輕量級（膜重1.1-4.5g/㎡）和次輕量級（膜重0.2-1g/㎡）。

按施工方法分：浸漬磷化、噴淋磷化和刷塗磷化。

磷化作用及用途：

塗裝前磷化的作用：增強塗裝膜層（如塗料塗層）與工件間結合力；提高塗裝後工件表面塗層的耐蝕性；提高裝飾性。

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

磷化用途：磷化膜主要用作塗料的底層、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。被廣泛應用於汽車、船舶、航空航天、機械製造及家電等工業生產中。

磷化的必要性：鋼鐵表面塗裝前處理工藝指脫脂（除油）、除鏽、表調、磷化。然而由於工件表面的狀況不同，則生產工藝也有所不同，有的工藝中沒有脫脂或沒有除鏽工序，有的工藝則沒有表面調整工序，但磷化工序是絕對不可缺少的。

在塗裝處理過程中，如果不清除油脂、氧化皮和鏽層，不進行磷化處理，直接進行塗漆和靜電噴塗，

就會使鋼鐵表面的塗層產生脫落，失去了塗裝的意義。

目前，國內外的金屬加工業、薄板加工業、石油行業及汽車、自行車、高低壓開關櫃、防盜門、鐵路等製造業普遍採用的是中、高溫磷化，存在著操作不方便、能源和材料消耗大、調整頻繁、成膜不均、成本高等問題。為解決以上問題，常溫磷化已成為國際磷化行業的必然和研究課題。常溫磷化不僅可以有效地降低能源消耗，還可以解決操作不方便、材料消耗大、調整頻繁、成膜不均、成本高等問題。

常溫鋅錳系磷化：（標準型磷化）

優點：

1、是一種先進的常溫型鋅猛鎳多元磷化處理，是金屬塗裝前處理的理想選擇。廣泛用於汽車、鐵路、電動車、自行車製造，機械製造，鋼門鋼窗、儀器儀表外殼，高低壓電器設備，箱櫃殼體及其它鋼結構工件進行噴塗、烤漆、噴塑、防鏽、電泳浸漆等塗裝前的磷化處理。

2、形成的磷化膜結晶緻密、均勻。膜層質量好，外觀呈灰色，磷化膜表面無掛灰、返白現象。

3、因為錳鹽的存在，具有耐腐蝕性能較好的特點，因此本品形成的磷化膜與基體附著力強，耐腐蝕性和耐衝擊性能顯著。

4、常溫使用，磷化時間短，沉渣少，使用性能穩定，操作簡便。

5、成膜速度快，用量少，處理面積大，成本低，可反覆調整使用。

6、常溫型鋅錳鎳多元磷化是金屬前處理行業的發展趨勢。

7、本品無腐蝕，不燃、不爆、便於使用，運輸和儲存。

8、節省能源。

9、因無需加熱，消耗少，調整不頻繁。

缺點：

1、需要經常監控磷化工作液情況。

2、需要掌握磷化工作液的技術指標，掌握工作液的調整方法。

3、應用槽體較多。（7-9個槽體）

常溫鐵系磷化：（簡易型磷化）

優點：

1、又稱彩色磷化，適用於對塗裝質量要求不高或受客戶生產條件限制的廠家（槽體要求較少）。

2、在使用過程中不需經常調整，不含亞硝酸鹽，不需經常檢測化驗等，操作使用簡便。

3、本品形成的磷化膜屬磷酸鐵系磷化膜，外觀為藍色伴有彩色，磷化膜薄而緻密，表面無掛灰、留痕、返白等現象的產生，膜層本身無脆性。

4、應用槽體較少。（4-6個槽體）

5、本產品用量少，成本低，消耗少，處理面積大。

6、本品無腐蝕，不燃、不爆、便於使用，運輸和儲存。

缺點：

1、是簡易磷化，膜層屬鈍化膜。

2、膜的外觀顏色不穩定，呈多彩系列。

3、膜薄，吸附性、耐蝕性較弱。

4、工作液難調整，一旦疲勞只能廢槽重新配槽。

5、市場份額逐年減少。

鋼鐵表面的發黑處理

傳統的發黑方法是鹼性氧化發黑。鹼性氧化發黑通常是採用高溫和亞硝酸鹽作為氧化劑，使鋼鐵零部件在極濃的鹼性氧化液中進行加熱氧化，使零件表面形成一層藍色至黑色的Fe3O4保護性氧化薄膜。這種高溫氧化劑因工件在發黑時受熱不均及溫度過高，使溶液含量變化較快，經常造成發黑膜不均等現象。所以人們渴望尋求常溫發黑工藝，達到節省能源、降低成本、操作簡便、發黑膜均勻等目的。常溫發黑劑劑調整劑有效的解決了上述問題，達到所要求的目的。

適用範圍 ：

本品廣泛應用於各種合金鋼、鑄鐵製品及機械、五金工具、標準件、光學儀器等金屬製品的常溫發黑處理。

產品特點 ：

不需加溫，比傳統的高溫鹼性發黑工藝節能達90%以上；

發黑時間短、隨取隨用、操作簡便、不汙染環境、不需要排風設施，達到改善勞動條件、提高工作效率的目的；

發黑調整劑可有效增加發黑劑的使用壽命並改善使用性能；

外觀：無臭、無揮發氣體、無腐蝕性的藍色透明液體；

穩定性：長期存放不變質。

安全性：不燃、不爆、運輸貯存安全。

發黑膜緻密均勻，黑度深，不脫色，膜厚大於10μm。

附著力強，耐磨性能優於同類產品。

耐腐蝕性：

①用分析純試劑和蒸餾水，按含量硫酸銅41g/l，氯化鈉35g/l，0.1mol/l鹽酸13ml混合溶液在15℃--20℃條件下點滴,其變色時間大於3分鐘；

②用3%化學純硫酸銅，在15℃--20℃條件下點滴,其變色時間大於5分鐘；

③用5%硫酸溶液點滴，露出基底時間大於6分鐘；

④在3%氯化鈉溶液中浸泡，出鏽時間大於80分鐘。

鋼鐵表面的防鏽處理：

鋼鐵的防鏽處理通常分為工序間防鏽、工藝性防鏽及最終防鏽三種方法和要求。

工序間防鏽處理一般採用水基型防鏽，脫水防鏽等防鏽方式，防鏽時間短，能滿足工序間的防鏽要求。

工藝性防鏽處理有鈍化防鏽、磷化防鏽、脫水防鏽油等，是因工藝要求的不同而不同。

最終防鏽處理是以油性防鏽為主。因為防鏽油脂不易揮發，所以它的防鏽時間較長。

隨著我國工業技術的迅速發展，防鏽問題逐漸成為人們關心的主題，磷化產品、鈍化產品、發黑產品、水基防鏽劑、脫水防鏽油、硬膜防鏽劑和切削防鏽液等系列產品。

適用範圍 ：

適用於機械加工、研磨、熱處理、電解加工、發黑發蘭處理以及水基清洗後的多種金屬或設備清洗後的脫水防鏽、工序間防鏽、工藝性防鏽和長期封存性防鏽等。

磷化膜主要用作塗料的底層、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。

冷擠壓磷化、冷拉拔磷化、冷擠壓潤滑、冷拉拔潤滑產品目前我國多采用傳統單一的鈍化、皂化、硼化產品，其潤滑工藝複雜、效果不理想。我公司借鑑國內外先進技術，開發研製的FH-LH8磷化液和FH-RR潤滑劑產品是集多種工藝、多種技術於一身的高科技複合產品，是針對冷積壓、冷拉拔行業研製開發的專用磷化、潤滑產品。該磷化液、潤滑劑的使用操作方便、調整簡單、中溫使用、用量少、處理面積大、成本低，形成的磷化膜、吸附的潤滑膜緻密、均勻，磷化膜附著力好，耐蝕力強，而且一個潤滑工藝可以取代傳統的皂化和硼化兩種工藝，解決生產效率低、拉拔速度慢和磨具使用壽命短等問題，其吸附量的多少還可隨意控制

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