发黑-磷化知识发黑发黑bluing发黑又叫发蓝，工件在空气!水蒸气或化学药物的溶液中在室温或加热到适当温度，在工件表面形成一层蓝色或黑色氧化膜，以改善其耐蚀性和外观的表面处理工艺机械制造上常用NaOH溶液加热来对工件进行发黑处理，相对于镀锌镀铬成本较低，效果不错发黑形成的黑色氧化膜，其厚度为0.5-1.5pm,抗腐蚀能力比其它化学膜低钢铁氧化发黑简介钢铁表面发黑被广泛应用于各种钢铁制品的防腐及装饰处理目前,钢铁发黑主要有高温碱性发黑、常温发黑一、高温碱性氧化发黑:高温碱性发黑(又称发蓝)是钢铁最典型的发黑方法,已有几十年的历史,且工艺相对成熟,发黑质量稳定,膜的外观、附着力和耐蚀性为目前各方法中最为理想的因此,它仍是目前钢铁发黑的最主要的方法这种方法采用NaNO2和NaOH的浓溶液，将欲发黑的工件置于此液中，在140°C左右(视共建材质不同，发黑液温度略有不同，一般高碳钢在138°C,中碳钢在140C，低碳钢在142C)煮40min左右X射线衍射分析结果表明，在钢铁件表面形成致密的晶态结构的Fe3O4膜该氧化膜与钢铁基体表面接触良好，具有很好的附着力和防腐性能高温碱性发黑的机理:高温碱性发黑过程中涉及到的化学反应有多个,首先在高温下发生下列反应2NaNO2=Na2O+N2O3(1)生成的N2O3再和溶液中析出的氢发生反应2N2O3+6H2=4NH3+3O2(2)生成的氧会与铁发生下列一系列反应2Fe+O2=2FeO(3)4Fe+3O2=2Fe2O3(4)3Fe+2O2=Fe3O4(5)一般认为,上述反应按哪种方式进行主要取决于溶液中氧的浓度。
氧的浓度高会生成Fe2O3使表面发红因此，应适当控制氧化剂的含量，从而得到黑色的晶态Fe3O4膜工艺为：脱脂——水洗——酸洗——水洗——氧化发黑——水洗——浸油二、钢铁常温发黑技术钢铁常温发黑技术是80年代中期出现的一种全新的钢铁发黑技术该技术的最大特点是钢铁发黑时不需加热，在5〜40°C的宽温范围内均可使用发黑速度快，一般仅需几分钟,大大降低了能耗,提高了效率同时该技术适用于不同的材质,用锻造件和灰口铸铁件做过实验,其效果与普通碳钢件的效果差别不大目前大多采用亚硒酸—铜盐体系，发黑膜的主要组成是CuSe和少量的单质Se，为非晶态组织但目前该技术尚有许多不足之处，存在的主要问题有以下几个方面：膜附着力差，容易剥落；由于常温发黑膜为非晶态组织，致密度不高，导致耐蚀性尚不理想；常温发黑液的稳定性较差，，配制好的发黑液放置一段时间后可能发生沉淀；因配方中使用SeO2,对苯二酚,NiCI2,CuSO4等，因此成本相对较高，由于SeO2为高毒物质,故对人体健康和环境不利上述问题的存在，在某种程度上限制了常温发黑技术的推广和应用虽然很多研究者作了大量的研究工作,但目前的结果尚不理想磷化：（一）磷化：是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。
磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用磷化处理工艺应用于工业己有90多年的历史，大致可以分为三个时期:奠定磷化技术基础时期、磷化技术迅速发展时期和广泛应用时期磷化膜用作钢铁的防腐蚀保护膜，最早的可靠记载是英国CharlesRoss于1869年获得的专利（B.P.No.3119）从此，磷化工艺应用于工业生产在近一个世纪的漫长岁月中，磷化处理技术积累了丰富的经验，有了许多重大的发现一战期间，磷化技术的发展中心由英国转移至美国1909年美国T.W.Coslet将锌、氧化锌或磷酸锌盐溶于磷酸中制成了第一个锌系磷化液这一研究成果大大促进了磷化工艺的发展，拓宽了磷化工艺的发展前途Parker防锈公司研究开发的ParcoPower配制磷化液，克服T许多缺点，将磷化处理时间提高到lho1929年Bonderizing磷化工艺将磷化时间缩短至10min,1934年磷化处理技术在工业上取得了革命性的发展，即采用了将磷化液喷射到工件上的方法二战结束以后，磷化技术很少有突破性进展，只是稳步的发展和完善磷化广泛应用于防蚀技术，金属冷变形加工工业。
这个时期磷化处理技术重要改进主要有:低温磷化、各种控制磷化膜膜重的方法、连续钢带高速磷化当前，磷化技术领域的研究方向主要是围绕提高质量、减少环境污染、节省能源进行二）磷化是常用的前处理技术，原理上应属于化学转换膜处理，主要应用于钢铁表面磷化，有色金属(如铝、锌)件也可应用磷化三) 磷化基础知识磷化原理1、磷化工件(钢铁或铝、锌件)浸入磷化液(某些酸式磷酸盐为主的溶液)，在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程，称之为磷化2、磷化原理钢铁件浸入磷化液(由Fe(H2PO4)2Mn(H2PO4)2Zn(H2PO4)2组成的酸性稀水溶液,PH值为1-3,溶液相对密度为1.05-1.10)中，磷化膜的生成反应如下：吸热3Zn(H2PO4)2Zn3(PO4)2J+4H3PO4或吸热吸热3Mn(H2PO4)2Mn3(PO4)2J+4H3PO4吸热钢铁工件是钢铁合金，在磷酸作用下，Fe和FeC3形成无数原电池，在阳极区，铁开始熔解为Fe2+，同时放出电子Fe+2H3PO4Fe(H2PO4)2+H2fFeFe2++2e-在钢铁工件表面附近的溶液中Fe2+不断增加，当Fe2+与HPO42-,PO43-浓度大于磷酸盐的溶度积时，产生沉淀，在工件表面形成磷化膜：Fe(H2PO4)2FeHPO4J+H3PO4Fe+Fe(H2PO4)22FeHPO4J+H2f3FeHPO4Fe3(PO4)2J+H3PO4Fe+2FeHPO4Fe3(PO4)2J+H2f阴极区放出大量的氢：2H++2e-H2fO2+2H20+4e-4OH-总反应式：吸热3Zn(H2PO4)2Zn3(PO4)2J+4H3PO4吸热吸热Fe+3Zn（H2PO4）2Zn3（PO4）2j+2FeHPO4J+3H3PO4+2H2f放热磷化分类1、按磷化处理温度分类（1）高温型80-90°C处理时间为10-20分钟，形成磷化膜厚达10-30g/m2，溶液游离酸度与总酸度的比值为1：（7-8）优点：膜抗蚀力强，结合力好。
缺点：加温时间长，溶液挥发量大，能耗大，磷化沉积多，游离酸度不稳定，结晶粗细不均匀，已较少应用2）中温型50-75C，处理时间5-15分钟，磷化膜厚度为1-7g/m2,溶液游离酸度与总酸度的比值为1：（10-15）优点：游离酸度稳定，易掌握，磷化时间短，生产效率高，耐蚀性与高温磷化膜基本相同，目前应用较多3）低温型30-50C节省能源，使用方便4）常温型10-40C常（低）温磷化（除加氧化剂外，还加促进剂），时间10-40分钟，溶液游离酸度与总酸度比值为1：（20-30），膜厚为0.2-7g/m2优点：不需加热，药品消耗少，溶液稳定缺点：处理时间长，溶液配制较繁2、按磷化液成分分类（1）锌系磷化（2）锌钙系磷化（3）铁系磷化（4）锰系磷化（5）复合磷化磷化液由锌、铁、钙、镍、锰等元素组成3、按磷化处理方法分类（1）化学磷化将工件浸入磷化液中，依靠化学反应来实现磷化，目前应用广泛2）电化学磷化在磷化液中，工件接正极，钢铁接负极进行磷化4、按磷化膜质量分类(1) 重量级(厚膜磷化)膜重7.5g/m2以上2) 次重量级(中膜磷化)膜重4.6-7.5g/m23) 轻量级(薄膜磷化)膜重1.1-4.5g/m2。
4) 次轻量级(特薄膜磷化)膜重0.2-1.0g/m25、按施工方法分类(1) 浸渍磷化适用于高、中、低温磷化特点：设备简单，仅需加热槽和相应加热设备，最好用不锈钢或橡胶衬里的槽子，不锈钢加热管道应放在槽两侧2) 喷淋磷化适用于中、低温磷化工艺，可处理大面积工件，如汽车、冰箱、洗衣机壳体特点：处理时间短，成膜反应速度快，生产效率高，且这种方法获得的磷化膜结晶致密、均匀、膜薄、耐蚀性好3) 刷涂磷化上述两种方法无法实施时，采用本法，在常温下操作，易涂刷，可除锈蚀，磷化后工件自然干燥，防锈性能好，但磷化效果不如前两种磷化作用及用途1、磷化作用(1) 涂装前磷化的作用① 增强涂装膜层(如涂料涂层)与工件间结合力② 提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性③ 提高装饰性2) 非涂装磷化的作用① 提高工件的耐磨性② 令工件在机加工过程中具有润滑性③ 提高工件的耐蚀性2、磷化用途钢铁磷化主要用于耐蚀防护和油漆用底膜1)耐蚀防护用磷化膜① 防护用磷化膜用于钢铁件耐蚀防护处理磷化膜类型可用锌系、锰系膜单位面积质量为10-40g/m2磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等② 油漆底层用磷化膜增加漆膜与钢铁工件附着力及防护性。
磷化膜类型可用锌系或锌钙系磷化膜单位面积质量为0.2-1.0g/m2(用于较大形变钢铁件油漆底层)；1-5g/m2(用于一般钢铁件油漆底层)；5-10g/m2(用于不发生形变钢铁件油漆底层)2) 冷加工润滑用磷化膜钢丝、焊接钢管拉拔单位面积上膜重1-10g/m2；精密钢管拉拔单位面积上膜重4-10g/m2；钢铁件冷挤压成型单位面积上膜重大于10g/m23) 减摩用磷化膜磷化膜可起减摩作用一般用锰系磷化，也可用锌系磷化对于有较小动配合间隙工件，磷化膜质量为1-3g/m2；对有较大动配合间隙工件(减速箱齿轮)，磷化膜质量为5-20g/m24) 电绝缘用磷化膜一般用锌系磷化用于电机及变电器中的硅片磷化处理四、磷化膜组成及性质分类磷化液主要成份膜组成膜外观单位面积膜重/g/m2锌系Zn(H2PO4)2磷酸锌和磷酸锌铁浅灰—深灰1-60锌钙系Zn(H2PO4)2和Ca(H2PO4)2磷酸锌钙和磷酸锌铁浅灰—深灰1-15锰系Mn(H2PO4)2和Fe(H2PO4)2磷酸锰铁灰—深灰1-60锰锌系Mn(H2PO4)2和Zn(H2PO4)2磷酸锌、磷酸锰、磷酸铁混合物灰—深灰1-60铁系Fe(H2PO4)2磷酸铁深灰色5-102. 磷化膜组成磷化膜为闪烁有光，均匀细致，灰色多孔且附着力强的结晶，结晶大部分为磷酸锌，小部分为磷酸氢铁。
锌铁比例取决于溶液成分、磷化时间和温度3、性质(1)耐蚀性在大气、矿物油、植物油、苯、甲苯中均有很好的耐蚀性，但在碱、酸、水蒸气中耐蚀性较差在200-300时仍具有一定的耐蚀性，当温度达到450°C时膜层的耐蚀性显著下降2)特殊性质如增加附着力，润滑性，减摩耐磨作用磷化工艺流程预脱脂—脱脂—除锈—水洗—(表调)—磷化—水洗—磷化后处理(如电泳或粉末涂装)影响因素1、温度温度愈高，磷化层愈厚，结晶愈粗大温度愈低，磷化层愈薄，结晶愈细但温度不宜过高，否则Fe2+易被氧化成Fe3+，加大沉淀物量，溶液不稳定2、游离酸度游离酸度指游离的磷酸其作用是促使铁的溶解，已形成较多的晶核，使膜结晶致密游离酸度过高，则与铁作用加快，会大量析出氢，令界面层磷酸盐不易饱和，导致晶核形成困难，膜层结构疏松，多孔，耐蚀性下降，令磷化时间延长游离酸度过低，磷化膜变薄，甚至无膜3、总酸度总酸度指磷酸盐、硝酸盐和酸的总和总酸度一般以控制在规定范围上限为好，有利于加速磷化反应，使膜层晶粒细，磷化过程中，总酸度不断下降，反映缓慢。