锰系磷化液的技术优点及工艺特点的研究

锰系磷化液工艺是在钢铁表面生成一种致密、耐磨的黑色磷化膜层,所以又称黑色磷化液。磷化膜是由一系列大小不同的晶核所组成，在晶核的连接点上形成细小裂纹的多孔结构，这种多孔的晶核结构在有润滑油或防锈油的环境中可使钢铁表面的耐蚀性、 吸附性、耐磨性得以显著的改善和提高。

锰系磷化液适用于汽车、摩托车、船舶等高速运转的零部件减磨自润滑功能的磷化处理，以及工具、刀具及要求较高的标准件耐磨、耐腐蚀膜层的磷化处理处理。

①因锰盐磷化膜层具有较大的硬度，承载能力和热稳定性，因此锰盐磷化膜层特别适用于处理滑动摩擦件(如齿轮、轴套、汽缸套、活塞环、凸轮轴、气门挺杆、兵器部件等)，提高滑动摩擦件的耐磨性能和摩擦副的磨合性能，当润滑突然中断时，磷化膜还能够吸收一定的机械应力，防止零件表面损伤。

②由磷化膜的成膜反应可知，当钢铁表面与磷化溶液接触时，在钢铁表面上的微阳极区就会产生铁的溶解，同时也开始形成磷化膜层。在磷化膜层下的钢铁表面上也因此而被浸蚀形成致密的、具有一定深度的小凹坑。磷化过的钢铁表面在磨合过程中，大量的磷酸盐被挤压在凹坑内。这些被挤压在凹坑内的磷酸盐一方面可改善摩擦面的粗糙度，另一方面凹坑内的磷酸盐又能吸附润滑剂，保持不流失。当从非摩擦区进入摩擦区时，摩擦面承受的正压力逐渐增大，凹坑内的液压亦随之增高，润滑剂从凹坑内被挤出，使摩擦面之间形成连贯的润滑油膜，可明显提高摩擦副的耐磨性。可以这样认为，只有当钢铁表面受到浸蚀后才能形成致密的凹坑，而凹坑又能被足够数量的磷酸盐填平时，才能起到良好的减摩作用。

③磷化膜层膜重的选择。摩擦副选用较厚的磷化膜层，有利于提高零件的耐磨性和使用寿命，但不是任何摩擦副都能够采用厚膜，必须根据产品设计要求、摩擦副的公差配合和实际使用条件来确定。在GB/T11376 1997《金属的磷酸盐转化膜》中，推荐了适用于不同减摩要求的磷化膜膜重数据。

④表调粉的选择。锌系磷酸盐膜的减摩特性不如锰磷酸盐膜，减摩要求不太高的零件也可采用锌系磷化膜。为了满足公差配合要求高一些的摩擦副部件进行磷化处理，在磷化前可以使用表调处理，并在磷化液中适当添加细化晶粒和减低膜重的成分。锰系磷化前使用的表调剂与锌系磷化使用的表调剂不同，其主要成分为锰的磷酸一氢盐胶体。表调溶液中表调剂的浓度通常为2～4g/L，工作温度40-50℃，时间1～2min，溶液用压缩空气搅拌，定期更换溶液。

⑤亚铁离子的控制。锰系磷化溶液中主要含有锰离子、磷酸根离子和硝酸根离子。溶液中亚铁离子的含量宜控制在2g/L以下，超过4g/L时必须添加氧化剂，例如，使用过氧化氢将多余的二价铁氧化成三价铁而沉淀。溶液的总酸度约在60～100点，游离酸度约在10～15点左右。溶液的工作温度宜控制在92~98℃。磷化膜结晶组织应为棱柱形，不允许有枝状或片状结晶。