這種酸洗工藝能得到良好的拉拔表面，適用于中碳以上鋼絲和高強度彈簧鋼絲等成品的拉拔。磷化層的厚度根據拉拔道次而定。


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磷化工藝

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磷化是一種化學與電化學反應形成磷酸鹽化學轉化膜的過程，所形成的磷酸鹽轉化膜稱之為磷化膜。磷化的目的主要是：給基體金屬提供保護，在一定程度上防止金屬被腐蝕；用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力；在金屬冷加工工藝中起減摩潤滑使用。 磷化處理工藝應用于工業己有90多年的歷史，大致可以分為三個時期:奠定磷化技術基礎時期、磷化技術迅速發展時期和廣泛應用時期。

磷化原理

       1、磷化
 　　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），在表面沉積形成一層不溶于水的結晶型磷酸鹽轉換膜的過程，稱之為磷化。
 　　2、磷化原理
 　　鋼鐵件浸入磷化液（由Fe(H2PO4)2 Mn(H2PO4)2 Zn(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）中，磷化膜的生成反應如下：
 　　吸熱
 　　3Zn(H2PO4)2 Zn3(PO4)2↓+4H3PO4
 　　吸熱
 　　3Mn(H2PO4)2 Mn3(PO4)2↓+4H3PO4
 　　吸熱
 　　鋼鐵工件是鋼鐵合金，在磷酸作用下，Fe和FeC3形成無數原電池，在陽極區，鐵開始熔解為Fe2+，同時放出電子。
 　　Fe+2H3PO4 Fe (H2PO4)2+H2↑
 　　Fe Fe2+ +2e-
 　　在鋼鐵工件表面附近的溶液中Fe2+不斷增加，當Fe2+與HPO42-，PO43-濃度大于磷酸鹽的溶度積時，產生沉淀，在工件表面形成磷化膜：
 　　Fe(H2PO4)2 FeHPO4↓+ H3PO4
 　　Fe+ Fe(H2PO4)2 2FeHPO4↓+ H2↑
 　　3FeHPO4 Fe 3(PO4)2↓+ H3PO4
 　　Fe+ 2FeHPO4 Fe 3(PO4)2↓+H2↑
 　　陰極區放出大量的氫：
 　　2H+ +2e- H2↑
 　　O2 + 2H20 + 4e- 4OH-
 　　總反應式：
 　　吸熱
 　　3Zn(H2PO4)2 Zn3(PO4)2↓+4H3PO4
 　　吸熱
 　　Fe+3Zn(H2PO4)2 Zn3(PO4)2↓+2FeHPO4↓+3 H3PO4+2 H2↑
 　　放熱

磷化分類

　　1、按磷化處理溫度分類

 　　（1）高溫型
 　 80—90℃處理時間為10-20分鐘，形成磷化膜厚達10-30g/m2,溶液游離酸度與總酸度的比值為1：（7-8） 　　優點：膜抗蝕力強，結合力好。
 　 缺點：加溫時間長，溶液揮發量大，能耗大，磷化沉積多，游離酸度不穩定，結晶粗細不均勻，已較少應用。
 　　（2）中溫型
 　　50-75℃，處理時間5-15分鐘，磷化膜厚度為1-7 g/m2，溶液游離酸度與總酸度的比值為1：（10-15） 　　優點：游離酸度穩定，易掌握，磷化時間短，生產效率高，耐蝕性與高溫磷化膜基本相同，目前應用較多。
 　　（3）低溫型
 　　30-50℃ 節省能源，使用方便。
 　　（4）常溫型
 　　10-40℃ 常（低）溫磷化（除加氧化劑外，還加促進劑），時間10-40分鐘，溶液游離酸度與總酸度比值為1：（20-30），膜厚為0.2-7 g/m2。
 　　優點：不需加熱，藥品消耗少，溶液穩定。
 　　缺點：處理時間長，溶液配制較繁。

 　　2、按磷化液成分分類

 　?。?）鋅系磷化
 　?。?）鋅鈣系磷化
 　?。?）鐵系磷化
 　?。?）錳系磷化
 　?。?）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

 　?。?）化學磷化
 　　將工件浸入磷化液中，依靠化學反應來實現磷化，目前應用廣泛。
 　?。?）電化學磷化 　　在磷化液中，工件接正極，鋼鐵接負極進行磷化。

 　　4、按磷化膜質量分類

 　?。?）重量級（厚膜磷化） 膜重7.5 g/m2以上。
 　?。?）次重量級（中膜磷化）膜重4.6-7.5 g/m2。
 　?。?）輕量級（薄膜磷化）膜重1.1-4.5 g/m2。
 　?。?）次輕量級（特薄膜磷化）膜重0.2-1.0 g/m2。

 　　5、按施工方法分類

 　?。?）浸漬磷化
 　　適用于高、中、低溫磷化 特點：設備簡單，僅需加熱槽和相應加熱設備，最好用不銹鋼或橡膠襯里的槽子，不銹鋼加熱管道應放在槽兩側。
 　?。?）噴淋磷化
 　　適用于中、低溫磷化工藝，可處理大面積工件，如汽車、冰箱、洗衣機殼體。特點：處理時間短，成膜反應速度快，生產效率高，且這種方法獲得的磷化膜結晶致密、均勻、膜薄、耐蝕性好。
 　?。?）刷涂磷化
 　　上述兩種方法無法實施時，采用本法，在常溫下操作，易涂刷，可除銹蝕，磷化后工件自然干燥，防銹性能好，但磷化效果不如前兩種。

磷化作用及用途

　　1、磷化作用

　?。?）涂裝前磷化的作用
　?、僭鰪娡垦b膜層（如涂料涂層）與工件間結合力。
　?、谔岣咄垦b后工件表面涂層的耐蝕性。
　?、厶岣哐b飾性。
　?。?）非涂裝磷化的作用
　?、偬岣吖ぜ哪湍バ?。
　?、诹罟ぜ跈C加工過程中具有潤滑性。
　?、厶岣吖ぜ哪臀g性。

　　2、磷化用途

　　鋼鐵磷化主要用于耐蝕防護和油漆用底膜。
　?。?）耐蝕防護用磷化膜
　?、俜雷o用磷化膜 用于鋼鐵件耐蝕防護處理。磷化膜類型可用鋅系、錳系。膜單位面積質量為10-40 g/m2。磷化后涂防銹油、防銹脂、防銹蠟等。
　?、谟推岬讓佑昧谆?
　　增加漆膜與鋼鐵工件附著力及防護性。磷化膜類型可用鋅系或鋅鈣系。磷化膜單位面積質量為0.2-1.0 g/m2（用于較大形變鋼鐵件油漆底層）；1-5 g/m2（用于一般鋼鐵件油漆底層）；5-10 g/m2（用于不發生形變鋼鐵件油漆底層）。
　?。?）冷加工潤滑用磷化膜
　　鋼絲、焊接鋼管拉拔 單位面積上膜重1-10 g/m2；精密鋼管拉拔 單位面積上膜重4-10 g/m2；鋼鐵件冷擠壓成型 單位面積上膜重大于10 g/m2。
　?。?）減摩用磷化膜
　　磷化膜可起減摩作用。一般用錳系磷化，也可用鋅系磷化。對于有較小動配合間隙工件，磷化膜質量為1-3 g/m2；對有較大動配合間隙工件（減速箱齒輪），磷化膜質量為5-20 g/m2。
　?。?）電絕緣用磷化膜

　　一般用鋅系磷化。用于電機及變電器中的硅片磷化處理。
　　
      1、磷化膜組成及性質
　　分類 磷化液主要成份 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 磷酸鋅鈣和磷酸鋅鐵 淺灰→深灰 1-15
　　錳系 Mn(H2PO4)2 和Fe(H2PO4)2 磷酸錳鐵 灰→深灰 1-60
　　錳鋅系 Mn(H2PO4)2 和Zn(H2PO4)2 磷酸鋅、磷酸錳、磷酸鐵混合物 灰→深灰 1-60
　　鐵系 Fe(H2PO4)2 磷酸鐵
　　深灰色 5-10

　　2.磷化膜組成

　　磷化膜為閃爍有光，均勻細致，灰色多孔且附著力強的結晶，結晶大部分為磷酸鋅，小部分為磷酸氫鐵。鋅鐵比例取決于溶液成分、磷化時間和溫度。
 
　　3、性質

　?。?）耐蝕性
　　在大氣、礦物油、植物油、苯、甲苯中均有很好的耐蝕性，但在堿、酸、水蒸氣中耐蝕性較差。在200-300℃時仍具有一定的耐蝕性，當溫度達到450℃時膜層的耐蝕性顯著下降。
　?。?）特殊性質
　　如增加附著力，潤滑性，減摩耐磨作用。

磷化工藝流程

　　預脫脂→脫脂→除銹→水洗→(表調)→磷化→水洗→磷化后處理(如電泳或粉末涂裝)

影響因素

    1、溫度

　　溫度愈高，磷化層愈厚，結晶愈粗大。
　　溫度愈低，磷化層愈薄，結晶愈細。
　　但溫度不宜過高，否則Fe2+ 易被氧化成Fe3+，加大沉淀物量，溶液不穩定。

　　2、游離酸度

　　游離酸度指游離的磷酸。其作用是促使鐵的溶解，已形成較多的晶核，使膜結晶致密。
　　游離酸度過高，則與鐵作用加快，會大量析出氫，令界面層磷酸鹽不易飽和，導致晶核形成困難，膜層結構疏松，多孔，耐蝕性下降，令磷化時間延長。
　　游離酸度過低，磷化膜變薄，甚至無膜。

　　3、總酸度

　　總酸度指磷酸鹽、硝酸鹽和酸的總和?？偹岫纫话阋钥刂圃谝幎ǚ秶?上限為好，有利于加速磷化反應，使膜層晶粒細，磷化過程中，總酸度不斷下降，反映緩慢。
　　總酸度過高，膜層變薄，可加水稀釋。
　　總酸度過低，膜層疏松粗糙。

　　4、PH值

　　錳系磷化液一般控制在2-3之間，當PH﹥3時，共件表面易生成粉末。當PH‹1.5時難以成膜。鐵系一般控制在3-5.5之間。

　　5、溶液中離子濃度

　?、偃芤褐蠪e2+極易氧化成 Fe3+，導致不易成膜。但溶液中Fe2+濃度不能過高，否則，形成的膜晶粒粗大，膜表面有白色浮灰，耐蝕性及耐熱性下降。
　?、赯n2+的影響，當Zn2+濃度過高 ，磷化膜晶粒粗大，脆性增大，表面呈白色浮灰；當Zn2+濃度過低，膜層疏松變暗。

磷化后處理

　　目的：增加磷化膜的抗蝕性、防銹性。

　　磷化渣

　　1、磷化渣的影響

　?、倭谆猩傻牧谆?，既浪費藥品又加大清渣工作量，處理不好還影響磷化質量，視為不利。
　?、诹谆性谏闪谆耐瑫r還會揮發出磷酸，有助于維持磷化液的游離酸度，保持磷化液的平衡，視為有利。

　　2、磷化渣生成的控制

　?、俳档土谆瘻囟?。
　?、诮档土谆旱挠坞x酸度。
　?、厶岣吡谆俣?，縮短磷化時間。
　?、芴岣逳O-3 與PO3-4的比值。

磷化膜質量檢驗

　　①外觀檢驗

　　肉眼觀察磷化膜應是均勻、連續、致密的晶體結構。表面不應有未磷化德的殘余空白或銹漬。由于前處理的方法及效果的不同，允許出現色澤不一的磷化膜，但不允許出現褐色。

　?、谀臀g性檢查

　　a浸入法
　　將磷化后的樣板浸入3﹪的氯化鈉溶液中，經兩小時后取出，表面無銹漬為合格。出現銹漬時間越長，說明磷化膜的耐蝕性越好。
　　b點滴法
　　室溫下，將藍點試劑滴在磷化膜上，觀察其變色時間。磷化膜厚度不同，變色時間不同。厚膜﹥5分鐘，中等膜﹥2分鐘，薄膜﹥1分鐘。
　　
游離酸度及總酸度的測定

　　1、游離酸度的測定
　　用移液管吸取10 ml試液于250ml錐形瓶中，加50ml蒸餾水，加2—3滴甲基橙指示劑（或溴酚藍指示劑）。用0.1mol/l氫氧化鈉標準液滴定至溶液呈橙色（或用溴酚藍指示劑滴定至由黃變藍紫色）即為終點，記下的耗氫氧化鈉標準液毫升數即為滴定的游離酸度點數。
　　2、總酸度的測定
　　用移液管吸取10 ml試液于250ml錐形瓶中，加50ml蒸餾水，加2—3滴酚酞指示劑。用0.1mol/l氫氧化鈉標準液滴定至粉紅色即為終點，記下的耗氫氧化鈉標準液毫升數即為滴定的總酸度點數。




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熱鍍鋅工藝　　

熱 鍍 鋅 產 品 圖 片

熱鍍鋅（galvanizing）

　　也叫熱浸鋅和熱浸鍍鋅：是一種有效的金屬防腐方式，主要用于各行業的金屬結構設施上。是將除銹后的鋼件浸入500℃左右融化的鋅液中，使鋼構件表面附著鋅層，從而起到防腐的目的。

熱鍍鋅工藝流程：成品酸洗-水洗-加助鍍液-烘干-掛鍍-冷卻-藥化-清洗-打磨-熱鍍鋅完工

　　1、熱鍍鋅是由較古老的熱鍍方法發展而來的，自從1836年法國把熱鍍鋅應用于工業以來，已經有一百四十年的歷史了。然而，熱鍍鋅工業是近三十年來伴隨冷軋帶鋼的飛速發展而得到了大規模發展。









      生產工序



　　熱鍍鋅板的生產工序主要包括：原板準備→鍍前處理→熱浸鍍→鍍后處理→成品檢驗等。按照習慣往往根據鍍前處理方法的 不同把熱鍍鋅工藝分為線外退火和線內退火兩大類，即：

　　濕法 （單張鋼板熱鍍鋅法）

　　線外退火 單張鋼板熱鍍鋅法

　　熱鍍鋅 惠林（Wheeling）法（帶鋼連續熱鍍鋅法）

　　線內退火 森吉米爾（Sendzimir）法（保護氣體法） 改良森吉米爾法

　　美鋼聯法（同日本川崎法）

　　賽拉斯（Selas）法

　　莎倫（Sharon）法

　　2． 線外退火：就是熱軋或冷軋鋼板進入熱鍍鋅作業線之前，首先在抽底式退火爐或罩式退火爐中進行再結晶退火，這樣，鍍鋅線就不存在退火工序了。鋼板在熱鍍鋅之前必須保持一個無氧化物和其他臟物存在的潔凈的純鐵活性表面。這種方法是先由酸洗的方法把經退火的表面氧化鐵皮清除，然后涂上一層由氯化鋅或由氯化銨和氯化鋅混合組成的溶劑進行保護，從而防止鋼板再被氧化。



      鍍鋅工業方法


　　（1）濕法熱鍍鋅：鋼板表面的溶劑不經烘干（即表面還是濕的）就進入起表面覆蓋有熔融態溶劑的鋅液進行熱鍍鋅。此方法的缺點是：

　　a.只能在無鉛狀態下鍍鋅，鍍層的合金層很厚且粘附性很壞。

　　b.生成的鋅渣都積存在鋅液和鉛液的界面處而不能沉積鍋底（因為鋅渣的比重大于鋅液而小于鉛液），這樣鋼板因穿過鋅層污染了表面。因此，該方法已基本被淘汰。

　　（2）單張鋼板：這種方法一般是采用熱軋疊軋板作為原料，首先把經過退火的鋼板送入酸洗車間,用硫酸或鹽酸清除鋼板表面的氧熱鍍鋅法化鐵皮。酸洗之后的鋼板立即進入水箱中浸泡等待鍍鋅,這樣可以防止鋼板再氧化。后經過酸洗、水清洗、擠干、烘干、進入鋅鍋（溫度一直保持在445—465℃）熱鍍鋅，再進行涂油和鉻化處理。這種方法生產的熱鍍鋅板比濕法鍍鋅成品質量有顯著提高，只對小規模生產有一定價值。

　　（3）惠林法熱：該連續鍍鋅生產線包括堿液脫脂、鹽酸酸洗、水沖洗、涂溶劑、烘干等一系列前處理工序，而且原板進入鍍鋅線鍍鋅前還需要進行罩式爐退火。這種方法生產工藝復雜，生產成本高，更為主要的是此方法生產的產品常常帶有溶劑缺陷，影響鍍層的耐蝕性。并且鋅鍋中的AL常常和鋼板表面的溶劑發生作用生成三氯化鋁而耗掉，鍍層的粘附性變壞。因而此方法雖然已問世近三十年，但在世界熱鍍鋅行業中并未得到發展。

　　3．線內退火：就是由冷軋或熱軋車間直接提供帶卷作為熱鍍鋅的原板，在熱鍍鋅作業線內進行氣體保護再結晶退火。屬于這個類行業的熱鍍鋅方法包括：森吉米爾法、改良森吉米爾法、美鋼聯法（同日本川崎法）；賽拉斯法；莎倫法。

　　森吉米爾法：它是把退火工藝和熱鍍鋅工藝聯合起來，其線內退火主要包括氧化爐，還原爐兩部份組成。帶鋼在氧化爐中煤氣火焰直接加熱到450度左右，把帶鋼表面殘存的軋制油燒掉，凈化表面。后再把帶鋼加熱到700-800度完成再結晶退火，經冷卻段控制進鋅鍋前溫度在480度左右，最后在不接觸空氣的情況下進入鋅鍋鍍鋅，因此，森吉米爾法產量高、鍍鋅質量較好，此法曾得到廣泛應用。

　　美鋼聯法: 它是森吉米爾法的一個變種，它僅僅是利用一個堿性電解脫脂槽取代了氧化爐的脫脂作用，其余工序與森吉米爾法基本相同。在原板進入作業線后，首先進行電解脫脂，而后水洗、烘干，再通過有保護氣體的還原爐進行再結晶退火，最后在密封情況下進入鋅鍋熱鍍鋅。這種方法因帶鋼不經過氧化爐加熱，所以表面的氧化膜較薄，可適當降低還原爐中保護氣體的氫含量。這樣，對爐安全和降低生產成本有利。但是，由于帶鋼得不到預加熱就進入還原爐中，這樣無疑提高了還原爐的熱負荷，影響爐子的壽命。因此這種方法并未得廣泛應用。

　　賽拉斯法: 又稱火焰直接加熱法；首先帶鋼經堿洗脫脂，而后用鹽酸清除表面的氧化皮，并經水洗、烘干后再進入由煤氣火焰直接加熱的立式線內退火爐，通過嚴格控制爐內煤氣和空氣的焰燒比例，使之在煤氣過剩和氧氣不足的情況下進行不完全焰燒，從而使爐內造成還原氣氛。使其快速加熱達到再結晶溫度并在低氫保護氣氛下冷卻帶鋼，最后在密閉情況下浸入鋅液，進行熱鍍鋅。該法設備緊湊，投資費用低，產量高（最高可達50/小時）。但生產工藝復雜，特別是在機組停止運轉時，為了避免燒斷帶鋼，需要采用爐子橫移離開鋼帶的方法，這樣操作問題很多，所以，熱鍍鋅工業采用此法很少。

　　莎倫法：1939年美國莎倫公司投產一臺新型的熱鍍鋅機組，所以也叫莎倫法。該法是在退火爐內向帶鋼噴射氯化氫氣體并使帶鋼達到再結晶溫度，所以也稱為氣體酸洗法。采用氯化氫氣體酸洗，不但能去除帶鋼表面的氧化皮，而且同時去除了帶鋼表面的油脂，由于帶鋼表面被氧化氣體腐蝕，形成麻面，所以使用莎倫法所得到的鍍層粘附性特別好。但是由于設備腐蝕嚴重，由此造成很高的設備維修和更新費用。因而此種方法很少被采用。

　　改良森吉米：它是一種更優越的熱鍍鋅工藝方法；它把森吉米爾法中各自獨立的氧化爐和還原爐由一個截面積較小的過道連接起來，這樣包括預熱爐、還原爐和冷卻段在內的整個退火爐構成一個有機整體。實踐證明，該法具有許多優點：優質、高產、低耗、安全等優點已逐漸被人們所認識。其發展速度非?？?，1965年以來新建的作業線幾乎全部采用了這種方法，近年來老的森吉米爾機組也大都按照此方法進行了改造。



熱鍍鋅產品優點

　　隨著工業的發現，熱鍍鋅產品已經運用到很多領域，熱鍍鋅的優點在于防腐年限長久，適應環境廣泛一直是很受歡迎的防腐處理方法。被廣泛運用與電力鐵塔、通信鐵塔、鐵路、公路防護、路燈桿、船用構件、建筑鋼結構構件、變電站附屬設施、輕工業等。

　　熱鍍鋅的防腐年限久遠，但是在不同的環境中防腐年限不一樣：重工業區13年，海洋50年，郊外104年，城市30年。

　　熱鍍鋅原理：將鐵件清洗干凈，然后溶劑處理，烘干后浸入鋅液中，鐵與熔融鋅反應生成一合金化的鋅層，其流程為：脫脂--水洗--酸洗--助鍍--烘干--熱浸鍍鋅--分離--冷卻鈍化。

　　熱鍍鋅的合金層的厚度主要取決了鋼材的硅含量等化學成份，鋼材的橫截面積大小，鋼材表面的粗糙程度，鋅鍋溫度，浸鋅時間，冷卻快慢，冷軋變形等。

　　熱鍍鋅的優點

      1、處理費用低：熱浸鍍鋅防銹的費用要比其他漆料涂層的費用低；
      2、持久耐用：在郊區環境下，標準的熱鍍鋅防銹厚度可保持50年以上而不必修補；在市區或近海區域，標準的熱鍍鋅防銹層則可保持20年而不必修補；
      3、可靠性好：鍍鋅層與鋼材間是冶金結合，成為鋼表面的一部份，因此鍍層的持久性較為可靠；
      4、鍍層的韌性強：鍍鋅層形成一種特別的冶金結構，這種結構能承受在運送及使用時受到機械損傷；
      5、全面性保護：鍍件的每一部分都能鍍上鋅，即使在凹陷處、尖角及隱藏處都能受到全面保護；
      6、省時省力：鍍鋅過程要比其他的涂層施工法更快捷，并且可避免安裝后在工地上涂刷所需的時間。