2024年4月7日发(作者：绍宵晨)
钢铁磷化知识
-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA U.p @'| d'V
钢 铁 磷 化,~%_ f 's V%i
钢铁在某些酸试磷酸盐（如锌、锰、铁、钙等）为主的溶液中处理，使其表面沉积，
形成一层不溶于水结晶型磷酸盐转化膜的过程称为钢铁的磷化。
.D-[3d+[ ] h$h h
一、 磷化膜的组成及性质 D)X4k+q K6b
根据基本材质，工件的表面状态、磷化液组成及磷化处理时采用的不同的工艺条件，
可得到不同种类不同厚度，不同表面密度和不同结构、不同颜色的磷化膜（附表 1 ）
磷化膜是由一系列大小不同的晶体所组成，在晶体的连接点上将会形成细小裂纹的多
孔结构。这种多孔的晶体结构使钢铁件表面的耐腐蚀性、吸附性、减摩性等性能得以改善。
5b @+d8g+N j S
磷化膜的厚度一般在1~50um，但实际使用中通常采用的单位是单位面积的膜层重量
（以g/m2表示）。根据膜重一般可分为薄膜（﹤1g/m2）.中等膜（1~10g/m2）和厚膜
（﹥10g/m2）三种。-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA:D"S O+I%y(S ju
磷化膜在200~300℃时仍具有一定的耐腐蚀性，当温度达450Co时，膜层防腐蚀能
力显著下降。磷化膜在大气、矿物油、动植物油、苯、甲苯等介质中，均具有很好的抗腐
蚀能力；但在酸、碱、雨水及水蒸气中耐腐蚀性差。
磷化处理后，其基体金属硬度、磁性等均保持不变，但对高强度钢（强度≥1000N m
m2）在磷化处理后必须进行除氢处理（温度130~230℃.时间1~4小时）。
表 1 磷化膜分类及性质
分 类 磷化液主要成分 磷化膜主要组成 膜层外观 单位面
积膜重（g/m2） l a-C7v2i%W
锌系 Zn(H2PO4)2 磷酸锌[Zn3(H2PO4)2•4H2O]
磷酸锌铁[Zn2Fe(PO4)2•4H2O] 浅灰至深灰结晶状 1~60 g/m2
锌钙系 Zn(H2PO4)2和Ca(H2PO4)2 磷酸锌钙[Zn2Ca(PO4)2•2H2O]-
质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA4v't6f
C(I Y C h V([ r
磷酸锌铁[Zn2Fe(PO4)2•4H2O] 浅灰至深灰结晶状 1~15 g/m2 I {0P
W$h.L+T"i i%A&t
锰系 Mn(H2PO4)2和Fe(H2PO4)2 磷酸锰铁[Mn2Fe(PO4)2•4H2
O] 灰至深灰结晶状 1~60 g/m2
锰锌系 Mn(H2PO4)2和Zn(H2PO4)2 磷酸锌、锰、铁混合物[Zn2 Fe
Mn2 (PO4)2•4H2O] 灰至深灰结晶状 1~60 g/m2
铁系 Fe(H2PO4)2 磷酸铁Fe3(PO4)2•8H2O 深灰结晶状
5~20 g/m2
二、 钢铁磷化的用途六西格玛品质论坛 t4a V1n/l @ q
1. 耐腐蚀防护用磷化膜
（1） 防护用磷化膜
常用于钢铁件耐腐蚀防护处理，磷化膜类型可选用锌系或锰系，磷化膜单位面积重量
为10~40 g/m2，磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等。
经磷化处理后，膜层中性盐雾试验结果出现第一个锈点的时间为：
钢铁件涂防锈油 15h!Q0] ? H b4S/l j R
钢铁件+磷酸锌膜（16g/m2）+涂防锈油 550h-质量-SPC ,six sigma,
TS16949,MSA,FMEA
e e G s$S T
钢铁件+磷酸锌膜（40g/m2）+涂防锈油 8000h(Z*f!V-d!D+l
六西格玛品质论坛 l Y
F)W S5n%f y!c
(2) 油漆底层用磷化膜
这种磷化膜用于增强漆膜与钢铁工件的附着力及防护性，提高钢铁工件的涂漆质量，
磷化膜可选用锌系或钙系。
磷化膜重量0.2~1.0 g/m2—用作较大形变钢铁工件的油漆底层。-质量-SPC ,six si
gma,TS16949,MSA,FMEA U r/} G } d b k+?
磷化膜重量1~5 g/m2—用作一般钢铁工件的油漆底层。!S7@ R Q }
磷化膜重量5~10 g/m2—用作不发生形变钢铁工件的油漆底层。
2. 冷加工润滑用磷化膜
采用锌系磷化膜有助于冷加工成型，单位面积上膜层重量依使用目的而定。例如，用
于钢丝、焊接钢管的拉拔，磷化膜重量为1~10 g/m2；精密钢管的拉拔，磷化膜重量为4
~10 g/m2；钢铁工件冷挤压成型，磷化膜重量为﹥10 g/m2；非减壁深冲成型，磷化膜
重量为1~5 g/m2；减壁深冲成型，磷化膜重量为4~10 g/m2。
3. 减摩用磷化膜 |*C-F n k b s C
二个滑动表面除了使用较好的润滑济（如二硫化钼）外，磷化膜也能起润滑作用，降
低摩擦系数；一般优先选用锰系磷化膜，也可用锌系磷化膜。对具有较小的动配合间隙工
件，磷化膜重量为1~3 g/m2 ；具有较大的动配合间隙工件（如减速箱齿轮）磷化膜重
量为5~20 g/m2 。 H _ Z,N w
4. 电绝缘用磷化膜(s |'x_ W
电机及变压器用的硅钢片经磷化处理可提高电绝缘性能，一般可选用锌系磷化膜。
三、 磷化处理的施工方法 C h F p8k磷化处理的主要施工方法有三种：浸滞
法、喷淋法或浸喷组合法。-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA
Z-W A
浸滞法适用于高、中、低温磷化工艺，可以处理任何形状的工件，并能得到比较均匀
的磷化膜。这种方法使用的设备简单，仅需磷化槽和相应的加热设备。最好使用不锈钢或
橡胶衬里的槽子，不锈钢加热管道应按装在槽子的两侧。
喷淋法适用于中、低温磷化工艺可处理大面积工件，如汽车壳体、电冰箱、洗衣机等
大型物件作为油漆底层和冷变形加工等。这种方法处理时间短，成膜反应速度快，生产率
高。 c*_y i C
喷淋法磷化生产线可分为若干个独立的处理室，工件按工艺流程自动通过各个处理室，
每个室均附有独立的储液槽、泵、管道和喷淋器辅助操作。工件挂装后由传送带传送，通
过各个处理室，按指定通过时间，分别喷淋各种溶液。喷淋过的滴液分别过滤回收继续使
用，并能自动补加除油剂，磷化液促进剂等槽液。室与室之间设有滴液部位，以免上一工
位溶液污染下一工位溶液。传送带运行速度可根据工艺要求进行调整。磷化处理室的所有
设备均用不锈钢材料制作。喷淋法磷化处理设备占地面积较少，自动化生产程度较高。
一般钢铁工件磷化处理工艺流程如下： L g e"` ]2X J
E
化学除油→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→磷化处理→冷水洗→磷化后处理→冷水
洗→去离子水洗→干燥。
工件若经喷沙处理，所得磷化膜质量更佳。喷沙过的工件为防止重新锈蚀，应在6小
时内进行磷化处理。
磷化前处理酸洗溶液不宜加入若丁，乌洛托平之类缓蚀剂，因这类有机物易吸附在工
件表面，能抑制磷化反应，造成磷化膜不均匀。0t%B F%^5dk I*l
为使磷化膜结晶细化致密，在磷化处理前可增加表面调整工序，一般可用钛盐溶液作
为表面调整剂。 D Z ulM ~'^ E
-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA!{ c~ z j.d4A四、 磷化处理的
溶液成分及工艺条件 Q s R M h8U
磷化处理的溶液按磷化温度可分为高温磷化（90~98℃）、中温磷化（50~70℃）和
常温磷化（20~35℃）三种。
1. 高温磷化处理
表2 高温磷化处理溶液成分及工艺条件
溶液成分（g/L）及工艺条件 1 2 3
磷酸锰铁盐（马日夫盐）
磷酸二氢锌[Zn3(H2PO4)2•4H2O] K r#Y
硝酸锌[Zn (NO3)2•6H2O]-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA6z+iT5u7
硝酸锰[Mn (NO3)2•6H2O]
游离酸度（点）
总酸度（点）
温度（℃）9W E$E E I } S 3n
时间（min） 30~40
六西格玛品质论
15~25
3.5~5.0
35~50-q r M)m%X4}+P
94~98
15~20 M Z&{ z6u j+_5D
30~40
55~!V&p'k P4J$K n @
六西格玛品质论坛 R:c3Z!T R
6~9
40~58 J O34] d HJ,b)? D
90~95
8~15 30~35 V-_5b(U ~ h9V
55~65
六西格玛品质论坛R"{)H3j-G L b D O2]
5~8
40~60六西格玛品质论坛 I s M8` @ S k3j.q;l
90~98六西格玛品质论坛 ~&SB J H)b
15~"i4HD7L E W ]
)Y { b ]
在90~98℃温度下进行，溶液的游离酸度与总酸度的比值为1：7~8，处理时间为1
0~20分钟。其优点是磷化膜的蚀能力较高，结合力好。缺点是槽液加温时间长，溶液挥
发量大，游离酸度不稳定，结晶粗细不均匀。
]J ],a L T X2. 中温磷化处理"GE'J k S1D;m
表3中温磷化处理溶液成分及工艺条件 A
R |'k7E q
溶液成分（g/L）及工艺条件 1 2 3 4-质量-SPC ,six sigm
a,TS16949,MSA,FMEA!Y2?"i l r#I
磷酸锰铁盐（马日夫盐）六西格玛品质论坛 i ^ n l/` Z w C
磷酸二氢锌[Zn3(H2PO4)2•4H2O]
u {*m Q.A D4c` H
硝酸锌[Zn (NO3)2•6H2O]
HT锌钙磷化浓缩液
HT锌钙磷化浓缩液
游离酸度（点）-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA z { Z};`#T
总酸度（点）-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA [;j;o*U;] [ [
温度（℃）5A E lm)c e+l o
时间（min） 30~35
-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA(J
g#k1T$N g%S2K N
80~1007A'f
6~7.5
50~80 N+} o5i({
50~70六西格玛品质论坛 d L u#v Qk
10~15 [ Q3f Z"R7R M
30~40:R ] P!R ? w"w-n Y
80~100
5h dS ~'a h"}#|+dj
六西格玛品质论坛%B)K6o o*H/w9o w
5~7.5
60~80
60~70
10~35 六西格玛品质论坛 f [|2j J2W;e9[ V R0T
e A/d @5F-p x
150~200(mL/L)-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA6D;H!S Y7e
8h N |)LC ] s
3~5六西格玛品质论坛/g V7X f*^ Q V Q3hA `
40~60
50~70六西格玛品质论坛 J R,V(n$_6k3T
3~8
六西格玛品质170~210(mL/L)
4~4.5
50~55 H1B U N dj#X
65~70
4~6
注：（1）HT锌钙磷化浓缩液是太仓县合成化工厂产品。-质量-SPC ,six sigma,TS16
949,MSA,FMEA)w&[ e }#@ u0{
（2）HT锌钙磷化浓缩液是上海仪表烘漆厂产品。 F O m2c S:L | f9
@
在50~70℃温度下进行磷化，溶液的游离酸度与总酸度比值为1：10~15，处理时间
5~15分钟。其优点是游离酸度较稳定，容易掌握，磷化时间短，生产效率高，磷化膜耐
腐蚀性能与高温磷化的基本相同。-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA"s w,z8_
F w |)G
I,E g!n U5F
3. 常温磷化处理-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEAr)U Z+M c6u
W3l
L i
表4常温磷化处理溶液成分及工艺条件-质量-SPC ,six sigma,TS16949,
MSA,FMEA9*Qg
r l
c x
溶液成分（g/L）及工艺条件 1 2 3 4
磷酸二氢锌[Zn3(H2PO4)2•4H2O]
硝酸锌[Zn (NO3)2•6H2O] H j'C']0m } q v I
亚硝酸钠(Na NO2)
氟化钠（NaF）
氧化锌（ZnO）-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA k&P o a7P$N
BONDERITE 339浓缩磷化液
BONDERITE 339 STARTER
842A磷化浓缩液六西格玛品质论坛1p2v/z(~3k
842B磷化浓缩液$F$f p i p7r
游离酸度（点）
总酸度（点） q { M1G:d ] m)e e
温度（℃） G U$[(f g
时间（min） 60~70-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA
E!U F v
60~80-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA+z"v(D*X%Y e P o
六西格玛品3~4.5
4~8 o)A9Q J T M
*K t t O#J o3~4
70~90-G
` R"
25~30
30~40 50~70
80~100
0.2~1.0六西格玛品质论坛 H;} N2P%m D
4~6
75~95
20~35-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA2? L b.D(l(m m
20~40 -质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA L3Y;2{ e y^ p:d
50mL/L
20mL/L-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA-O e5T!l)} |
1.5~3"Y/i R d Z [ K I)~
25~35
15~ D Y c:~;V8bN q+zO
10~20
!u(t!n UNa2CO
55mL/,? I*J&Z D0x v
23mL/ Z [ h 9_0l5m c#P q-t
bbs0.7~ m7A*K {(H
f6Zi-M25
25~35 A P W(I M.D%p u
1.5~ ] L C;O8b p"P O r X q
注：（1）842A磷化浓缩液是中国船舶工业总公司工艺研究所产品。
（2）BONDERITE 339浓缩磷化液是PY-RENE公司产品，华美电镀技术有限公司供
应。
在常温25~35℃下进行磷化处理，溶液的游离酸度与总酸度比值一般为1：20~30。
其优点是不需要加热，药品消耗少，溶液稳定。缺点是有些配方处理时间较长。六西格玛
品质论坛7~-f#K t
五、 磷化工艺控制 }*v%p m8}0h `!T,`
1. 游离酸度$x n x1G9m ^ N G a
游离酸主要是指游离的磷酸，它促使铁的溶解以形成较多的晶核，使膜层结晶细致。
游离酸度过高，与铁的作用亦快，会大量析氢，使界面层磷酸盐不易饱和，导致晶核
形成困难，膜层结晶粗大，疏松多孔，降低抗蚀性能，而且使磷化时间延长。游离酸度过
低，磷化膜薄，甚至没有磷化膜，因此严格控制游离酸度是非常重要的。
游离酸度过高，可加入ZnO、ZnCO3或NaH0.5~1g/L,降低游离酸度'
E E0] V y C#|9V
游离酸度过低，可加入磷酸锰铁盐或磷酸二氢锌5g/L或10﹪磷酸1g/L,提高游离酸
度。
2. 总酸度
总酸度来源于磷酸盐、硝酸盐和酸的总和。总酸度一般控制在规定范围的上限为好，
有利于加速磷化反应，使膜层晶粒细致。但过高时会使膜层过薄可用水稀释降低总酸度。
总酸度过低，膜层疏松粗糙，可加入磷酸二氢锌1g/L或硝酸锌2g/L，提高总酸度。
3. 溶液中离子浓度和温度的影响;}'{9j*H5n;_ v
（1） Fe2+离子，在常温和中温磷化液中保持一定数量的Fe2+离子，能提高
磷化膜厚
度和抗蚀性能。但Fe2+离子易被氧化成Fe3+而沉淀。当它转变成磷酸高铁，溶液呈
乳白色时，磷化膜几乎不能生成，膜的质量恶化。六西格玛品质论坛 d*b O8_ y1V ?
g L e
Fe2+离子含量过高，会使磷化膜晶粒粗大表面白色浮灰，耐蚀性和耐热性能降低。一
般中常温磷化中Fe2+离子宜控制在NaH0.5~2.5g/L之间。过多的Fe2+离子可用H2O2
除去，每降低1gFe2+约需加30﹪H2O21mL和ZnO0.5g.-质量-SPC ,six sigma,TS169
49,MSA,FMEA/m y X H e!K.`5p
在高温磷化液中，Fe2+很不稳定，易氧化成Fe3+离子，并转变为Fe(PO4)3沉淀，
使磷化液变浑浊游离酸度升高，需过滤和调整溶液成分后才能使用。:j t R C'c(r
（2）Mn2+离子Mn2+能提高磷化膜硬度结合力和耐蚀性，并能使膜层结晶均匀呈
深灰色，但在常温和中温磷化液中Mn2+离子含量不宜过高，否则磷化膜不易生成。%H
P#Z D2_6Z%gI
（3）Zn2+离子Zn2+离子可加快磷化速度，使膜层致密，闪烁有光。Zn2+离子含量
过高时使膜层晶粒粗大、脆弱、表面呈灰白色。Zn2+离子含量过低时，膜层疏松且发暗。
（4）Nn3-离子Nn3-离子可加快磷化速度，降低磷化槽液工作温度。在适当条件下
它与Fe作用生成少量No-，促使Fe2+离子稳定，No3-离子是常、中温磷化液的重要组
成部分，但含量过高就会使磷化膜层粗而薄，易出现黄点或白点。9Z9Yn { u
7j2V ^ ~,{:m
（5）No2-离子 能大大提高常温磷化液的磷化速度，促使磷化膜结晶细致，减少孔隙，
提高抗蚀性。含量过多时，膜层易出现白点。 ?8L0F3Uj;M$bY;y d
（6）温度 磷化液温度升高，可加快磷化速度并能提高膜层结合力、硬度，耐蚀性。
但温度不宜过高，否则Fe2+离子易氧化成Fe3+离子而沉淀物增加使溶液不稳定。-质量-
SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA i:LL X
表11—10 磷化膜后处理溶液成分及工艺条件 Q D _ G E ?
h'~
溶液成分（g/L）及工艺条件 1 2 3 4 5
重铬酸钾（K2Cr2O7） d3m:c.D+d/J:P p3f
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碳酸纳h
肥皂六西格玛品质论坛 f(W _ }/T
锭子油或防锈油 k w J t | { e h#H
c9O$u温度（） 60~80$T8f Q E%` Z I2g&W s
4~6 50~80
1~3 -质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA {5~ V:_ h s5U2|B
六30~35
六西格玛品质论坛100%
2024年4月7日发(作者：绍宵晨)
钢铁磷化知识
-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA U.p @'| d'V
钢 铁 磷 化,~%_ f 's V%i
钢铁在某些酸试磷酸盐（如锌、锰、铁、钙等）为主的溶液中处理，使其表面沉积，
形成一层不溶于水结晶型磷酸盐转化膜的过程称为钢铁的磷化。
.D-[3d+[ ] h$h h
一、 磷化膜的组成及性质 D)X4k+q K6b
根据基本材质，工件的表面状态、磷化液组成及磷化处理时采用的不同的工艺条件，
可得到不同种类不同厚度，不同表面密度和不同结构、不同颜色的磷化膜（附表 1 ）
磷化膜是由一系列大小不同的晶体所组成，在晶体的连接点上将会形成细小裂纹的多
孔结构。这种多孔的晶体结构使钢铁件表面的耐腐蚀性、吸附性、减摩性等性能得以改善。
5b @+d8g+N j S
磷化膜的厚度一般在1~50um，但实际使用中通常采用的单位是单位面积的膜层重量
（以g/m2表示）。根据膜重一般可分为薄膜（﹤1g/m2）.中等膜（1~10g/m2）和厚膜
（﹥10g/m2）三种。-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA:D"S O+I%y(S ju
磷化膜在200~300℃时仍具有一定的耐腐蚀性，当温度达450Co时，膜层防腐蚀能
力显著下降。磷化膜在大气、矿物油、动植物油、苯、甲苯等介质中，均具有很好的抗腐
蚀能力；但在酸、碱、雨水及水蒸气中耐腐蚀性差。
磷化处理后，其基体金属硬度、磁性等均保持不变，但对高强度钢（强度≥1000N m
m2）在磷化处理后必须进行除氢处理（温度130~230℃.时间1~4小时）。
表 1 磷化膜分类及性质
分 类 磷化液主要成分 磷化膜主要组成 膜层外观 单位面
积膜重（g/m2） l a-C7v2i%W
锌系 Zn(H2PO4)2 磷酸锌[Zn3(H2PO4)2•4H2O]
磷酸锌铁[Zn2Fe(PO4)2•4H2O] 浅灰至深灰结晶状 1~60 g/m2
锌钙系 Zn(H2PO4)2和Ca(H2PO4)2 磷酸锌钙[Zn2Ca(PO4)2•2H2O]-
质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA4v't6f
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磷酸锌铁[Zn2Fe(PO4)2•4H2O] 浅灰至深灰结晶状 1~15 g/m2 I {0P
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锰系 Mn(H2PO4)2和Fe(H2PO4)2 磷酸锰铁[Mn2Fe(PO4)2•4H2
O] 灰至深灰结晶状 1~60 g/m2
锰锌系 Mn(H2PO4)2和Zn(H2PO4)2 磷酸锌、锰、铁混合物[Zn2 Fe
Mn2 (PO4)2•4H2O] 灰至深灰结晶状 1~60 g/m2
铁系 Fe(H2PO4)2 磷酸铁Fe3(PO4)2•8H2O 深灰结晶状
5~20 g/m2
二、 钢铁磷化的用途六西格玛品质论坛 t4a V1n/l @ q
1. 耐腐蚀防护用磷化膜
（1） 防护用磷化膜
常用于钢铁件耐腐蚀防护处理，磷化膜类型可选用锌系或锰系，磷化膜单位面积重量
为10~40 g/m2，磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等。
经磷化处理后，膜层中性盐雾试验结果出现第一个锈点的时间为：
钢铁件涂防锈油 15h!Q0] ? H b4S/l j R
钢铁件+磷酸锌膜（16g/m2）+涂防锈油 550h-质量-SPC ,six sigma,
TS16949,MSA,FMEA
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钢铁件+磷酸锌膜（40g/m2）+涂防锈油 8000h(Z*f!V-d!D+l
六西格玛品质论坛 l Y
F)W S5n%f y!c
(2) 油漆底层用磷化膜
这种磷化膜用于增强漆膜与钢铁工件的附着力及防护性，提高钢铁工件的涂漆质量，
磷化膜可选用锌系或钙系。
磷化膜重量0.2~1.0 g/m2—用作较大形变钢铁工件的油漆底层。-质量-SPC ,six si
gma,TS16949,MSA,FMEA U r/} G } d b k+?
磷化膜重量1~5 g/m2—用作一般钢铁工件的油漆底层。!S7@ R Q }
磷化膜重量5~10 g/m2—用作不发生形变钢铁工件的油漆底层。
2. 冷加工润滑用磷化膜
采用锌系磷化膜有助于冷加工成型，单位面积上膜层重量依使用目的而定。例如，用
于钢丝、焊接钢管的拉拔，磷化膜重量为1~10 g/m2；精密钢管的拉拔，磷化膜重量为4
~10 g/m2；钢铁工件冷挤压成型，磷化膜重量为﹥10 g/m2；非减壁深冲成型，磷化膜
重量为1~5 g/m2；减壁深冲成型，磷化膜重量为4~10 g/m2。
3. 减摩用磷化膜 |*C-F n k b s C
二个滑动表面除了使用较好的润滑济（如二硫化钼）外，磷化膜也能起润滑作用，降
低摩擦系数；一般优先选用锰系磷化膜，也可用锌系磷化膜。对具有较小的动配合间隙工
件，磷化膜重量为1~3 g/m2 ；具有较大的动配合间隙工件（如减速箱齿轮）磷化膜重
量为5~20 g/m2 。 H _ Z,N w
4. 电绝缘用磷化膜(s |'x_ W
电机及变压器用的硅钢片经磷化处理可提高电绝缘性能，一般可选用锌系磷化膜。
三、 磷化处理的施工方法 C h F p8k磷化处理的主要施工方法有三种：浸滞
法、喷淋法或浸喷组合法。-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA
Z-W A
浸滞法适用于高、中、低温磷化工艺，可以处理任何形状的工件，并能得到比较均匀
的磷化膜。这种方法使用的设备简单，仅需磷化槽和相应的加热设备。最好使用不锈钢或
橡胶衬里的槽子，不锈钢加热管道应按装在槽子的两侧。
喷淋法适用于中、低温磷化工艺可处理大面积工件，如汽车壳体、电冰箱、洗衣机等
大型物件作为油漆底层和冷变形加工等。这种方法处理时间短，成膜反应速度快，生产率
高。 c*_y i C
喷淋法磷化生产线可分为若干个独立的处理室，工件按工艺流程自动通过各个处理室，
每个室均附有独立的储液槽、泵、管道和喷淋器辅助操作。工件挂装后由传送带传送，通
过各个处理室，按指定通过时间，分别喷淋各种溶液。喷淋过的滴液分别过滤回收继续使
用，并能自动补加除油剂，磷化液促进剂等槽液。室与室之间设有滴液部位，以免上一工
位溶液污染下一工位溶液。传送带运行速度可根据工艺要求进行调整。磷化处理室的所有
设备均用不锈钢材料制作。喷淋法磷化处理设备占地面积较少，自动化生产程度较高。
一般钢铁工件磷化处理工艺流程如下： L g e"` ]2X J
E
化学除油→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→磷化处理→冷水洗→磷化后处理→冷水
洗→去离子水洗→干燥。
工件若经喷沙处理，所得磷化膜质量更佳。喷沙过的工件为防止重新锈蚀，应在6小
时内进行磷化处理。
磷化前处理酸洗溶液不宜加入若丁，乌洛托平之类缓蚀剂，因这类有机物易吸附在工
件表面，能抑制磷化反应，造成磷化膜不均匀。0t%B F%^5dk I*l
为使磷化膜结晶细化致密，在磷化处理前可增加表面调整工序，一般可用钛盐溶液作
为表面调整剂。 D Z ulM ~'^ E
-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA!{ c~ z j.d4A四、 磷化处理的
溶液成分及工艺条件 Q s R M h8U
磷化处理的溶液按磷化温度可分为高温磷化（90~98℃）、中温磷化（50~70℃）和
常温磷化（20~35℃）三种。
1. 高温磷化处理
表2 高温磷化处理溶液成分及工艺条件
溶液成分（g/L）及工艺条件 1 2 3
磷酸锰铁盐（马日夫盐）
磷酸二氢锌[Zn3(H2PO4)2•4H2O] K r#Y
硝酸锌[Zn (NO3)2•6H2O]-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA6z+iT5u7
硝酸锰[Mn (NO3)2•6H2O]
游离酸度（点）
总酸度（点）
温度（℃）9W E$E E I } S 3n
时间（min） 30~40
六西格玛品质论
15~25
3.5~5.0
35~50-q r M)m%X4}+P
94~98
15~20 M Z&{ z6u j+_5D
30~40
55~!V&p'k P4J$K n @
六西格玛品质论坛 R:c3Z!T R
6~9
40~58 J O34] d HJ,b)? D
90~95
8~15 30~35 V-_5b(U ~ h9V
55~65
六西格玛品质论坛R"{)H3j-G L b D O2]
5~8
40~60六西格玛品质论坛 I s M8` @ S k3j.q;l
90~98六西格玛品质论坛 ~&SB J H)b
15~"i4HD7L E W ]
)Y { b ]
在90~98℃温度下进行，溶液的游离酸度与总酸度的比值为1：7~8，处理时间为1
0~20分钟。其优点是磷化膜的蚀能力较高，结合力好。缺点是槽液加温时间长，溶液挥
发量大，游离酸度不稳定，结晶粗细不均匀。
]J ],a L T X2. 中温磷化处理"GE'J k S1D;m
表3中温磷化处理溶液成分及工艺条件 A
R |'k7E q
溶液成分（g/L）及工艺条件 1 2 3 4-质量-SPC ,six sigm
a,TS16949,MSA,FMEA!Y2?"i l r#I
磷酸锰铁盐（马日夫盐）六西格玛品质论坛 i ^ n l/` Z w C
磷酸二氢锌[Zn3(H2PO4)2•4H2O]
u {*m Q.A D4c` H
硝酸锌[Zn (NO3)2•6H2O]
HT锌钙磷化浓缩液
HT锌钙磷化浓缩液
游离酸度（点）-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA z { Z};`#T
总酸度（点）-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA [;j;o*U;] [ [
温度（℃）5A E lm)c e+l o
时间（min） 30~35
-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA(J
g#k1T$N g%S2K N
80~1007A'f
6~7.5
50~80 N+} o5i({
50~70六西格玛品质论坛 d L u#v Qk
10~15 [ Q3f Z"R7R M
30~40:R ] P!R ? w"w-n Y
80~100
5h dS ~'a h"}#|+dj
六西格玛品质论坛%B)K6o o*H/w9o w
5~7.5
60~80
60~70
10~35 六西格玛品质论坛 f [|2j J2W;e9[ V R0T
e A/d @5F-p x
150~200(mL/L)-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA6D;H!S Y7e
8h N |)LC ] s
3~5六西格玛品质论坛/g V7X f*^ Q V Q3hA `
40~60
50~70六西格玛品质论坛 J R,V(n$_6k3T
3~8
六西格玛品质170~210(mL/L)
4~4.5
50~55 H1B U N dj#X
65~70
4~6
注：（1）HT锌钙磷化浓缩液是太仓县合成化工厂产品。-质量-SPC ,six sigma,TS16
949,MSA,FMEA)w&[ e }#@ u0{
（2）HT锌钙磷化浓缩液是上海仪表烘漆厂产品。 F O m2c S:L | f9
@
在50~70℃温度下进行磷化，溶液的游离酸度与总酸度比值为1：10~15，处理时间
5~15分钟。其优点是游离酸度较稳定，容易掌握，磷化时间短，生产效率高，磷化膜耐
腐蚀性能与高温磷化的基本相同。-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA"s w,z8_
F w |)G
I,E g!n U5F
3. 常温磷化处理-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEAr)U Z+M c6u
W3l
L i
表4常温磷化处理溶液成分及工艺条件-质量-SPC ,six sigma,TS16949,
MSA,FMEA9*Qg
r l
c x
溶液成分（g/L）及工艺条件 1 2 3 4
磷酸二氢锌[Zn3(H2PO4)2•4H2O]
硝酸锌[Zn (NO3)2•6H2O] H j'C']0m } q v I
亚硝酸钠(Na NO2)
氟化钠（NaF）
氧化锌（ZnO）-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA k&P o a7P$N
BONDERITE 339浓缩磷化液
BONDERITE 339 STARTER
842A磷化浓缩液六西格玛品质论坛1p2v/z(~3k
842B磷化浓缩液$F$f p i p7r
游离酸度（点）
总酸度（点） q { M1G:d ] m)e e
温度（℃） G U$[(f g
时间（min） 60~70-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA
E!U F v
60~80-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA+z"v(D*X%Y e P o
六西格玛品3~4.5
4~8 o)A9Q J T M
*K t t O#J o3~4
70~90-G
` R"
25~30
30~40 50~70
80~100
0.2~1.0六西格玛品质论坛 H;} N2P%m D
4~6
75~95
20~35-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA2? L b.D(l(m m
20~40 -质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA L3Y;2{ e y^ p:d
50mL/L
20mL/L-质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA-O e5T!l)} |
1.5~3"Y/i R d Z [ K I)~
25~35
15~ D Y c:~;V8bN q+zO
10~20
!u(t!n UNa2CO
55mL/,? I*J&Z D0x v
23mL/ Z [ h 9_0l5m c#P q-t
bbs0.7~ m7A*K {(H
f6Zi-M25
25~35 A P W(I M.D%p u
1.5~ ] L C;O8b p"P O r X q
注：（1）842A磷化浓缩液是中国船舶工业总公司工艺研究所产品。
（2）BONDERITE 339浓缩磷化液是PY-RENE公司产品，华美电镀技术有限公司供
应。
在常温25~35℃下进行磷化处理，溶液的游离酸度与总酸度比值一般为1：20~30。
其优点是不需要加热，药品消耗少，溶液稳定。缺点是有些配方处理时间较长。六西格玛
品质论坛7~-f#K t
五、 磷化工艺控制 }*v%p m8}0h `!T,`
1. 游离酸度$x n x1G9m ^ N G a
游离酸主要是指游离的磷酸，它促使铁的溶解以形成较多的晶核，使膜层结晶细致。
游离酸度过高，与铁的作用亦快，会大量析氢，使界面层磷酸盐不易饱和，导致晶核
形成困难，膜层结晶粗大，疏松多孔，降低抗蚀性能，而且使磷化时间延长。游离酸度过
低，磷化膜薄，甚至没有磷化膜，因此严格控制游离酸度是非常重要的。
游离酸度过高，可加入ZnO、ZnCO3或NaH0.5~1g/L,降低游离酸度'
E E0] V y C#|9V
游离酸度过低，可加入磷酸锰铁盐或磷酸二氢锌5g/L或10﹪磷酸1g/L,提高游离酸
度。
2. 总酸度
总酸度来源于磷酸盐、硝酸盐和酸的总和。总酸度一般控制在规定范围的上限为好，
有利于加速磷化反应，使膜层晶粒细致。但过高时会使膜层过薄可用水稀释降低总酸度。
总酸度过低，膜层疏松粗糙，可加入磷酸二氢锌1g/L或硝酸锌2g/L，提高总酸度。
3. 溶液中离子浓度和温度的影响;}'{9j*H5n;_ v
（1） Fe2+离子，在常温和中温磷化液中保持一定数量的Fe2+离子，能提高
磷化膜厚
度和抗蚀性能。但Fe2+离子易被氧化成Fe3+而沉淀。当它转变成磷酸高铁，溶液呈
乳白色时，磷化膜几乎不能生成，膜的质量恶化。六西格玛品质论坛 d*b O8_ y1V ?
g L e
Fe2+离子含量过高，会使磷化膜晶粒粗大表面白色浮灰，耐蚀性和耐热性能降低。一
般中常温磷化中Fe2+离子宜控制在NaH0.5~2.5g/L之间。过多的Fe2+离子可用H2O2
除去，每降低1gFe2+约需加30﹪H2O21mL和ZnO0.5g.-质量-SPC ,six sigma,TS169
49,MSA,FMEA/m y X H e!K.`5p
在高温磷化液中，Fe2+很不稳定，易氧化成Fe3+离子，并转变为Fe(PO4)3沉淀，
使磷化液变浑浊游离酸度升高，需过滤和调整溶液成分后才能使用。:j t R C'c(r
（2）Mn2+离子Mn2+能提高磷化膜硬度结合力和耐蚀性，并能使膜层结晶均匀呈
深灰色，但在常温和中温磷化液中Mn2+离子含量不宜过高，否则磷化膜不易生成。%H
P#Z D2_6Z%gI
（3）Zn2+离子Zn2+离子可加快磷化速度，使膜层致密，闪烁有光。Zn2+离子含量
过高时使膜层晶粒粗大、脆弱、表面呈灰白色。Zn2+离子含量过低时，膜层疏松且发暗。
（4）Nn3-离子Nn3-离子可加快磷化速度，降低磷化槽液工作温度。在适当条件下
它与Fe作用生成少量No-，促使Fe2+离子稳定，No3-离子是常、中温磷化液的重要组
成部分，但含量过高就会使磷化膜层粗而薄，易出现黄点或白点。9Z9Yn { u
7j2V ^ ~,{:m
（5）No2-离子 能大大提高常温磷化液的磷化速度，促使磷化膜结晶细致，减少孔隙，
提高抗蚀性。含量过多时，膜层易出现白点。 ?8L0F3Uj;M$bY;y d
（6）温度 磷化液温度升高，可加快磷化速度并能提高膜层结合力、硬度，耐蚀性。
但温度不宜过高，否则Fe2+离子易氧化成Fe3+离子而沉淀物增加使溶液不稳定。-质量-
SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA i:LL X
表11—10 磷化膜后处理溶液成分及工艺条件 Q D _ G E ?
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溶液成分（g/L）及工艺条件 1 2 3 4 5
重铬酸钾（K2Cr2O7） d3m:c.D+d/J:P p3f
铭
碳酸纳h
肥皂六西格玛品质论坛 f(W _ }/T
锭子油或防锈油 k w J t | { e h#H
c9O$u温度（） 60~80$T8f Q E%` Z I2g&W s
4~6 50~80
1~3 -质量-SPC ,six sigma,TS16949,MSA,FMEA {5~ V:_ h s5U2|B
六30~35
六西格玛品质论坛100%