磷化膜的性能检测

磷化膜性能检测外观外观检测主要指颜色与结晶状态。磷化膜干燥后按 Q/XG 217-89 标准检测。对 涂装磷化膜而言，颜色允许变化范围大，无严格规定。其中灰色磷化膜在浅灰 - 深灰一灰黑范围内变化， 取决槽液成分及钢铁种类； 彩色磷化膜在纯蓝一金黄一 彩虹范围内变化，取决槽液成分、磷化时间、水洗条件 （热水与冷水 ）、干燥条件 （水洗干燥与不水洗干燥 ）等，通常认为金黄色磷化膜的耐蚀性最佳 ;铬磷化膜在浅 绿色一深湖绿色范围内变化。 功能磷化膜除黑色外， 均无颜色要求， 其中黑色磷 化膜在浅黑色一深黑色一纯黑色范围内变化，取决于钢材品种（含碳量与合金元素 ）、预处理方法、槽液成分 （发黑剂为主 ）、工作条件、油封处理等。只能通过试 验，确定黑度范围。目前国内能真正达到纯黑色的磷化剂不多见（借助磷化前预黑化的除外 ）。磷化膜结晶视磷化工艺不同而异。涂装磷化膜结晶细致均匀;功能磷化膜结晶较粗糙。允许磷化缺陷 :轻微的水迹、钝化痕迹、擦白及挂灰 （只允许涂装磷化膜轻 微挂灰，涂装前需擦净 ）;由于热处理、焊接以及表面机加工状态的不同而造成颜 色和结晶不均匀 ;在焊缝处无磷化膜。不允许缺陷:疏松的磷化膜层 ;有锈蚀和绿斑 ; 局部无磷化膜 ;表面严重挂灰。膜重 涂装磷化膜膜重 1-5g/m2（ 其中静电喷涂和电泳漆的磷化膜重 . 5g/rn2 最佳 ）； 功能磷化膜膜重6. 5g/m2 膜重按Q/XG 217-89标准检测。测试方法是将25 一 400cm2 干燥的磷化膜样板在天平上称量 （精度士 0. lmg） ，然 后在化学退膜 溶液中退除膜、水洗、干燥后称重，从第二次差值中即可算出磷化膜单位质量， 允许误差士 3%。 W=p1-p2/s*10式中，W为磷化膜单位质量，g/m2 ； pl为磷化后试样重，Mg ； p2为退膜后 试样重， mg ； S 为磷化试样的总面积， cm2 。取三块试样的平均值为膜重。 所用试样的面积可根据磷化膜单位质量选择。膜重小于 lg/m 的试样，总面积不 应小于 300cm2 ；膜重 1-log/m2 的试样总面积不应小于 200cm2 。在钢铁基 体上的磷化膜的除膜液为三氯化铬 50g/L, 80 C, 15mi n在锌基体上的磷化膜 的除膜为铬酐 25g/L, 50 C, 2min 。膜厚在钢铁上的磷化膜厚度最常用的测定方法是用磁性测厚仪 （ES8C3K 型测厚仪、 HCC-18A 涂层测厚仪、 TT220 测厚仪 等）和显微镜法 （适用测试铝、锌及其合金 上的磷 化膜厚 ）。 用指甲划可以粗略检查磷化膜厚度。用指甲以足够的力划磷 化膜时,表面有白色的划道出现。若划道粗,表示磷化膜厚且疏松 ;划道细,表示磷化膜薄而紧密。也有的磷化膜无划道出现,表示磷化膜极薄亦细致。涂装磷化膜要求厚度薄, 太厚会影响与涂层的配套性。 如作为粉末涂层的底层时, 膜 厚、电阻大,影响上粉率,涂层薄。而功能磷化要求膜厚（如冷挤钢棒磷化膜厚10 丝左右）, 只有达到规定的厚度,才能发挥最佳的功能作用。磷化前处理是 影响磷化膜厚度的主要原因之一。膜厚与膜重换算关系：膜厚1 一 2阿，膜重I -2g/m2 ;膜厚 2-4 阿,膜重一 4. 4g/m2 ;膜厚 4 - 6 pm ,膜重 6 一 9g/ m2;膜厚6 m，膜重12g/m2耐蚀性耐蚀性分磷化膜的耐蚀性和涂膜的耐蚀性。前者适用功能磷化（磷化膜+皂化膜+油膜或磷化膜+防锈膜+油膜），后者适用涂装磷化（磷化膜十钝化膜十涂层或磷 化膜+涂层）。仅对部分功能磷化膜的耐蚀性提出了严格的要求，如少数出口产 品工件磷化后不允许油封，规定工件在出口海运期间不能锈蚀（运期1个月）。也有少量汽车轮胎紧固件磷化后不允许油封，只能皂化处理，要求防锈期1年左右。其他紧固件磷化后油封，要求耐中性盐雾试验72h（包括其他出口磷化工件）。 对于涂装磷化膜的耐蚀性要求不高， 况且耐蚀性好的涂装磷化膜，其涂装性反而 不好。磷化膜的耐蚀性检测分为下列3种方法。氯化钠腐蚀法。按GB 6817-96 标准。将磷化好的试样在干燥的室内放置 48h后浸入3%的氯化钠（NaCI）水溶液 中，在15-25 C环境下保持1h，取出洗净、吹干、目视检查，试样表面不应出现锈蚀（棱边、孔、角及焊缝除外）。硫酸铜点蚀法。按 GB 5936-86标准。 将硫酸铜溶液点在处理好的试样上，观察出现红色腐蚀点的时间（启动秒表计时）。点蚀溶液为：硫酸铜（CUS04 5H20） 41g/L; 氯化钠（NaCI） 35g/L ; 0. lmol 的盐酸（HCl） 13mL/L（取分析纯盐酸900mL;以蒸馏水稀释至1L）.涂装磷化膜 耐硫酸铜溶液点蚀时间无明确规定或供需双方协商确定。涂装磷化膜耐硫酸铜溶液点蚀时间与磷化膜体系有关，磷化膜体系与膜层耐硫酸铜点蚀时间的影响磷化膜体系耐硫酸铜点蚀时间磷化膜室内挂片时间轻质锌-铁磷化膜（水洗）1-3min3-4周不生锈普锌磷化膜W25s8周不生锈低锌含锰磷化膜30s8周以上不生锈轻质锌一铁磷化膜耐硫酸铜点蚀时间优于锌系磷化膜；而耐大气腐蚀时间差于锌 系磷化膜；功能磷化膜耐硫酸铜点蚀时间大于等于分钟为合格。3盐雾试验法：为了 考察涂装产品和部分功能磷化膜的 的抗腐蚀能力需要进行中性盐雾试验（参见GB/T 10125- 1997 标准）。推荐的 试验周期为 48h, 72h, 96h, 144h ，168h, 240h, 480h, 720h, 1000h。如磷化膜与阴极电泳涂层的耐中性盐雾试验指标1000h（检验依据HG/T 3952-2007阴极电泳涂料B类），其划线处起泡、底材单向锈蚀蔓延和附着力损失的涂膜不超 过2mm，未划线处无起泡、底材生锈等破坏现象为合格 （该涂层厚度为18-22卩 m）。应该指出，盐雾试验结果不能作为被试产品或工件在使用中的耐蚀性的直 接指南。但是，人们很想了解耐盐雾试验时间与耐大气腐蚀年限的对应关系。尽管缺少可靠的数据，仍有粗略判断标准。如某空调器厂，采用锌一锰一镍磷化膜 作为粉末喷涂的底层（纯聚酯粉末），若涂装产品耐盐雾试验 500h，相当于耐大 气腐蚀5年，耐海洋性气候腐蚀3年。又如铝合金压铸件经化学氧化或无铬钝 化，耐盐雾24h，相当于耐海上运输1个月不锈蚀（以上判 断方法仅供参考）。影响磷化膜耐蚀性的因素如下 磷化时间。磷化膜的耐蚀性随着磷化时间的延长呈现先增后减的趋势。这是因为膜重随时间延长先增加后减少的缘故。添加剂对提高磷化膜耐蚀性起决 定性作用。如添加适量的锰离子会明显提高磷化膜的耐蚀性。 空气湿度。 磷化膜的耐蚀性随着空气湿度的增大而降低。即表现为磷化膜耐硫酸铜溶液 点蚀时间随着空气湿度的增大而缩短。 磷化膜厚度。 原则上松，膜层越厚， 耐蚀性越好。 但还与膜层的致密性有关。 如高温磷化膜虽厚， 由于致密性差， 孔隙率高，耐蚀性难以提高。测得耐硫酸铜溶液点蚀时间小于 34s( 无论工件 磷化前经表调还是未经表调)。材质含碳量。低碳钢徐装产品的耐盐多性 能高于高碳钢涂装产品 (后者涂层过早出现气泡 )。耐磨性某些功能磷化膜需要做耐磨性试验， 可参照 5932 86 轻工产品金属镀层和化学 处理膜的耐磨试验方法。(1) 湿性摩擦法：磷化试样涂矿物润滑油，经 2000 磨转动。测定锰系磷化膜的 耐磨性为未磷化的 3 倍；为锌系磷化膜的 1 倍。 (2)干性摩擦法：在 UMT-2 型摩擦试验机上进行。上试样为 440C 不锈钢 (62HRC) ，下试样是被测件， 载荷 400g, 转速 200r/min. 测得复合磷化膜 (Zn-Mn-Ni-Ca) 的摩擦系数为 未磷化试样的 .1/4( 未磷化试样的摩擦系数为。配套性检测磷化膜与电泳涂层的配套性，做随件磷化试样两块 (200mmX 150mm X lmm) ，分别做耐碱性试验， (阴极电泳 ) 和耐酸性试验 (阳极电泳 )。耐碱性试验是将称量的磷化试样浸在 0. lmol/L, ; pH = 12 -13 的氢氧化钠溶液中 （分析纯 NaOH 4. 5g/L）, 25 一 30C, 5 一 8min ，水洗、干燥后称量， 从第二次差值中 算出磷化膜在碱液中的失重。 失重越大， 耐碱性越差。 耐酸性试验是将称量的磷 化试样浸在 pH =3 的盐酸中 （分析纯 HCI ，25-30 C, 3 一 5min ，水洗、千燥后 称量，从第二次差值中算出磷化膜在酸液中的失重， 失重越大， 耐酸性越差。 此 外，还要对电泳涂层外观质量进行试验，在 1L 烧杯内进行模拟电泳试验，电泳 后水洗固化，目视评定涂层外观质量，并检测涂层各项性能。 不仅如此，还需检测磷化膜与烘干腻子的配套性。做随件磷化和电泳试样两块 （200mm X 150mm X Imm），刮一层薄原子腻子后在 140 C条件下烘干20min , 要求电泳漆膜不随腻子脱落， 视为合格奋。 若发现腻子脱落， 表明磷化膜与腻子 配套性差。若改为腻子自干， 可清除脱落现象， 其原因不详。 并经工艺试验检测， 部分市售磷化剂都存在磷化膜与烘干腻子配套不合格， 这与磷化膜中某些元素含 量不足有关。 值得指出，磷化膜在电泳漆中的溶解量会对电泳漆液的电导率产 生不利影响， 进而降低湿涂膜的附着力。 以电泳 X11-65 聚丁二烯阳极电泳涂料 为例，当采用轻质铃铁磷化膜时，电泳漆液电导率在3600 - 4300 yS/cm范围内；改用普锌磷化膜时，电泳漆液电导率上升到4325 - cm之间，此时出现湿涂膜不耐水洗而脱落。其原因是磷化膜溶解下来的 使漆液的电导率大幅度上 升价，随着电导率剧增， :工件表面的电解更加剧烈，大量气体势必影响湿涂膜的附着力，因而湿涂膜不耐水洗而脱落。