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黑色磷化工艺

深圳雷邦磷化液工程部编辑
摘要：黑色磷化工艺在钢铁表面形成耐蚀性能良好的磷酸盐复合膜，防腐性好，附着力强。
铸铁、钢铁工件的黑色磷化工艺就是以磷酸盐、磷酸等对钢铁基体进行处理,形成一层非金属、不导电的转化膜的工艺过程。

在表面处理领域中，相当数量的铸铁、钢铁工件通过普通磷化或氧化工艺处理，以提高工件的防护、装饰性能。由于普通磷化膜色泽不如氧化膜，而耐蚀性能又优于氧化膜，致使其防护性能和装饰性能难以兼顾。黑色磷化工艺的出现，很好地解决了这个问题。铸铁、钢铁工件的黑色磷化工艺就是以磷酸盐、磷酸等对钢铁基体进行处理,形成一层非金属、不导电的转化膜的工艺过程。采用黑色磷化工艺，使磷化膜层既黑又牢固，外观均匀一致，膜层连续，呈致密的结晶结构。在工业大气环境及海洋性气候条件下，其耐蚀性比普通磷化膜高数倍，比氧化膜、常温发黑膜高数十倍，表现出优异的耐蚀性能。
一、黑色磷化新工艺的优点
1.工艺易于控制，质量稳定，成本低廉。
2.磷化膜结晶均匀、致密，耐蚀性好，外观为均匀一致的深黑色，装饰性好。
3.对不同的材料和热处理方法，颜色一致性好，产品质量稳定。
4.磷化温度低、时间短，生产效率高。
5.生产过程中无毒物排出，有利于三废治理。
6.黑色磷化膜具有优异的减摩性（即减小摩擦系数，降低摩擦阻力）、耐磨性、良好的绝缘性、吸散热性和耐热性能。
7.黑色磷化工艺中的磷化部分可以单独使用，它能得到均匀的灰色磷化膜，用于喷塑前的磷化。
8.黑色磷化和喷塑前磷化可根据磷化时间不同控制磷化膜厚度。
9.黑色磷化膜工艺流程简单。
二、 铸铁件的黑色磷化 
铸铁件的黑色磷化工艺难点在于,铸铁件晶粒结构疏松、工件表面不平整,磷化后清洗水易积留,使得工件抗腐蚀能力下降,易生锈发黄,同时铸铁件的机加工面易掉色也是黑色磷化工艺处理面临的难点。 
    铸铁件黑色磷化的一般工艺如下：
脱脂→水洗→酸洗→水洗→表调→水洗→磷化→水洗→热水洗→脱水→浸油
工序
工艺过程
工艺条件
质量指标
备注
1
表面预处理
对重油污、重锈进行人工预处理
去除严重油污、毛刺、重锈迹

2
脱脂
脱脂剂
30~50Kg/m 3
PH值:11~13
温度：60-75℃
时间：10min
去除表面动植物、矿物油等。

3
水洗
工业自来水
PH:7~8
温度：常温
时间：0.5min
去除工件表面脱脂剂
生产中保持溢流，应经常更换槽液
4
酸洗
工业盐酸：300-500 Kg/ m3
添加剂：10Kg/m 3
温度：常温
时间：10min
无油无锈呈金属银白色

5
水洗
工业自来水溢流
PH:6~7
温度：常温
时间：0.5min

保持溢流，应经常更换。
6
黑色表调
黑色表调剂
原液：水=1：8（体积比）
时间：5-10分钟
PH:2.2~2.5
温度：常温

7
水洗
工业自来水溢流
PH:6~7
温度：常温
时间：0.5min

8
磷化
磷化剂：100Kg/M3
总酸度（TA）：25-30Pt
游离酸（FA）：2.0-3.0
温度：40-45℃
时间：15min
PH:2.2-2.5

经常清理残渣控制好工艺参数
9
水洗
工业自来水溢流
PH:6~7
温度：常温
时间：0.5~1min
清洗工件表面带出磷化液
保持溢流，应经常更换
10
热水洗
工业自来水
PH:6~7
温度： 60-70℃
时间：0.5~1min
脱水清洗，热封闭
经常更换
11
脱水
脱水防锈油
温度：常温
时间： 20-30min

油水分离
12
浸油
PSO-2超薄层防锈油
温度：常温
时间：20-30min

    由经上述工艺处理后的工件, 磷化膜薄而致密,黑而亮,具有较好的防护性和装饰性,做为直接的防护、装饰膜,无需再做其他处理，其防锈期可达一年以上。
三、钢铁件黑色磷化 
    黑色磷化工艺在钢铁件上的应用也越来越广泛,要求越来越高,有的甚至要求硫酸铜点滴达到20分钟,中性盐雾 (连续喷雾) 达到120小时,而相同条件下普通磷化液硫酸铜的点滴一般不超过5分钟, 中性盐雾 (连续喷雾)离要求更是低的多。
       钢铁件黑色磷化的一般工艺如下：
脱脂→水洗→酸洗→水洗→中和→水洗→表调→磷化→水洗→脱水→浸油
工序
工艺过程
工艺条件
质量指标
备注
1
表面预处理
对重油污、重锈进行人工预处理
去除严重油污、毛刺、重锈迹

2
脱脂
脱脂剂：30~50Kg/m 3
PH值   ：11~13
温度：60-75℃
时间：10-15min
去除表面动植物、矿物油等。

3
水洗
工业自来水
PH值   ：7~8
温度：常温
时间：1-2min
去除带出的除油液，工件表面形成连续水膜
生产中保持溢流，应经常更换槽液
4
酸洗
工业盐酸：300-500 Kg/ m3
POR-2添加剂：10Kg/m 3
温度：RT
时间：10-30min
目测金属表面被水润湿，无油无锈呈金属银白色。
注意控制槽液浓度，定期清底。
5
水洗
工业自来水溢流
PH:6~7
温度：常温
时间：1-2min

保持溢流，应经常更换。
6
中和
纯碱Na2CO3 ：3-5 Kg/ m3
PH值:10~12
温度：常温
时间：1-2min

7
水洗
工业自来水溢流
PH值:6~7
温度：常温
时间：1-2min

保持溢流，应经常更换。
8
表调
表调剂：2-3 Kg/M3
PH值：8.5~10
温度：RT
时间：1-2 min

9
磷化
磷化剂：140Kg/M3
总酸度（TA）：50Pt
游离酸（FA）：5-6
温度：95-98℃
时间：3-12min
工件表面形成致密连续磷化膜。
经常清理残渣控制好工艺参数
10
水洗
工业自来水溢流
PH值：6~7
温度：常温
时间：0.5~1min
清洗带出磷化液
保持溢流，应经常更换
11
脱水
脱水防锈油
温度：常温
时间：20-30Min

12
浸油
防锈油
温度：常温
时间：20-30Min

由经上述工艺处理后的工件, 磷化膜薄而致密,黑而亮,具有较好的防护性和装饰性,做为直接的防护、装饰膜,无需再做其他处理,其防锈期可达一年以上,用酒精擦拭后用硫酸铜做点滴，能做20分钟以上。