（３）酸蚀光亮由于铝合金中舍有Ｃｕ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ 等元素，不溶于碱溶液，因此碱蚀后，铝合金基体表面 将残留一层黑灰色的污膜，必须用酸性溶液除去，以利 于磷化膜在铝合金基体表面上生成。酸蚀液组成为 １２∥Ｌ的ＨＮＯ，，常温，时问０．５～ｌ ｒａｉｎ。
（４）磷化基础液组成：３５—３７ ｇ／Ｌ Ｈ３ＰＯ。（８５％，
嚣
由图１可知：随着溶液中ＮａＦ含量的增加，膜承迅
《
速增加。试验表明，ＮａＦ含量太高（）２．４ ｇ／Ｌ）时，会引 起铝合金过度腐蚀，形成的磷化膜疏松，表而易挂灰； ＮａＦ含量太低（＜Ｑ９ ｇ／Ｌ）时，铝合金基体表面腐蚀慢， 磷化膜不易形成，适合的ＮａＦ含量为ｌ，５—２．２ ｇ／Ｌ。 ２．２酸比的影响
酸比是总酸度（ＴＡ）与游离酸（ＦＡ）的比值。游离 酸度和总酸度之比决定了溶液的ｐＨ值，而磷化液ｐＨ 值的大小又直接影响着磷化膜的质量“ｏ；总酸度（ＴＡ） 提高，成膜离子浓度就大，成膜越容易，但过高会使沉 渣量增加；而总酸度（１’Ａ）过小，磷化膜过薄或形不成 完整的膜。游离酸度（ＦＡ）过大，对铝合金基体表面的 腐蚀过多，将产生大量氢气泡或成膜离子浓度过低，膜 的生长速度缓慢，结晶粗大，疏松多孔；游离酸度（ＦＡ） 过小，对铝合金基体表面的氧化膜和基体的腐蚀溶解
２．４磷化添加剂的影响
体的生长。整个磷化槽中溶液的浓度高低，主要是游
本试验选用硝酸镍作为添加剂，是因为镍的电位 离磷酸及金属离子的浓度对形核的多少、晶体生长的
表１添加剂（硝酸镍）对磷化膜的外观及耐蚀性的影响
硝酸镍含量／ｇ·１．ｑ
０
２
４
６
８
１０
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料的类似，成膜速度和膜重受多种因素影响，其中主要
酸盐转化膜》进行硫酸铜点滴试验，结果见表１。
图５为试样在磷化基础液中添加２．２ ｇ／ＬＮａＦ，处
Ｆｉｇ ４
处理温度，℃ 图４处理温度对磷化膜膜重的影响 Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｌｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｏｓｐｈａｔｌｚｅｄ
ｃｏａｔｉｎｇ ｗｅｉｇｌｌ‘
理时间为１０ ｍｉｎ，处理温度为５５℃时的扫描电镜照 片，其中网５ａ为未添加硝酸镍，图５ｂ添加了８ ｇ／Ｌ的 硝酸镍。从磷化过程来讲，只要在固相－液相界面微区 内满足离子积大于溶度积的条件便有晶核的产生与晶
鼍 蔷
毯
都困难，磷化膜难咀形成”１。磷化液酸比大小对磷化 膜膜重的影响如图２所示，该图是铝合金（ＬＹｌ２）试样 在处理温度为５５℃，处理时间为１０ ｍｉｎ时的结果。
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窜 删 醚
醮比（１ＦＡ／Ｆ Ａ） 圈２酸比对磷化膜膜重的影响 Ｆｉｇ．２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｃｉｄ ｒａｔｉｏ Ｏｉｌ ｔｈｅ ｐｈｏｓｐｈａｔｉｚｅｄ ｃｏａｔｉｎｇ ｗｅｉｇｈｔ
铝合金的锌系磷化处理
张圣麟１１２，张明明‘，陈华辉２
（１．河南师范大学化学与环境科学学院，河南新乡４５３００２；２．中国矿业大学机电与信息工程学院，北京ｔｏ００８３）
摘要：以ＬＹｌ２铝合金为试样，讨论了腐蚀加速剂、酸比、磷化温度、磷化时间、磷化添加剂对铝合金磷化的影响，
得出了相应的最佳工艺参数。铝合金磷化反应机理与钢铁材料的类似，其重要条件之一就是其表面：铝合金；磷化；工艺参数 中图分类号：ＴＧｌ７４．４ 文献标识码：Ａ
文章编号：０２５４．６０５１（２００７）１１－００６２－０３
Ｚｉｎｃ Ｐｈｏｓｐｈａｔｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙ
ＺＨＡＮＧ Ｓｈｅｎｇ．１ｉｎｌ ２。ＺＨＡＮＧ Ｍｉｎｇ—ｒｕｉｎ９１，ＣＨＥＮ Ｈｕａ．ｈｕｉ２ （１．Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈｅ’ｎａｉｌ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉｎｘｉａｎｇ Ｈｅ’ｎａｉｌ４５３００７，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ
Ｍｉｎｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｖｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ，ａｃｉｄ ｒａｔｉｏ，ｐｈｏｓｐｈａｆｉｚｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｐｈｏｓｐｈａｔｉｚｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｄｉ—
ｆｉｖｅｓ ｏｎ ｚｉｎｃ ｐｈｏｓｐｈａｔｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｉｚｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ＬＹｌ２ ａｌｕｍｉ＿ ｎｕｎｌ ａｌｌｏｙ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｐｈｏｓｐｈａｔｉｚｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｍｅｅｈａｍｓｍ ｏｆ ａｌｕｎｆｉｎｕｍ ａｌｌｅｙ ｉｓ ｓｉｍｉｌａｒ ｔｏ ｔｈａｔ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｃａｎ ｂｅ ｍｏｄｅｒａｔｅｌｙ ｅｒｏｄｅｄ ｂｙ ａｃｉｄｉｃ ｆｌｕｏｒｉｄｅ．
６２
《金属热处理》２００７年第３２卷第１１期
万方数据
体积分数），１０—１２ ｇ／ＬＨＮ０３、８０—８４∥Ｌ ＮａＨ２Ｐ０４· Ｈ，０、８—１０ ｇ／Ｌ ＺｎＯ。所用药品均为工业纯。
２试验结果与讨论
２．１腐蚀加速剂ＮａＦ对磷化的影响 若要在金属材料基体表面上形成磷化膜，其重要
条件之一就是其表面能被磷化液适度腐蚀。对于铝合 金来说，最重要的腐蚀剂是酸性氟化物，特别是游离的 Ｆ。“。在试验中发现，若磷化液中不含氟化物时，铝 合金（ＬＹｌ２）基体表面上不能或仅能形成很薄的一层 磷化膜（＜０．３ ｇ／ｔＩｌ２）；Ｆ一的作用在于加速铝合金基体 膳蚀及其表面上氧化膜的溶解，使其表面呈现有利于 磷酸盐晶体形核的活性区，有利于磷化膜的形成，同时 还由于Ｆ一具有很大的电负性，极易以共价键的形式与 Ｈ一结合成氢氟酸，当磷化液中的游离酸度下降时，它 能够将Ｈ＋释放出来，即Ｈ＋＋Ｆ一一ＨＦ，使磷化液的 ｐＨ值保持稳定，便于磷化过程的操作与控制；另外， Ｆ一还能与Ａ１形成络合离子，达到减少沉渣的目的。 本实验选用ＮａＦ作为铝合金腐蚀剂，ＮａＦ对磷化过程 的影响见图１，该图是铝合金试样在处理温度为５５ ℃，处理时间为１０ ｍｉｎ对的结果。
ＬＹｌ２合金基体表面磷化膜膜重随处理时间的变 化见图３，这是ＬＹｌ２合金试样在处理温度为５５℃， ＮａＦ浓度为２．２ ｇ／Ｌ，酸比为２５条件下得到的结果。
ＮａＦ浓度，ｇ Ｌ
图Ｉ ＮａＦ浓度对磷化膜膜重的影响
鼍
ｎｇ．１ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＮａＦ ｅｏｎｃｅｎｔｒａｔｌｏｎ ｏｎ Ｉｈｅ ｐｈｏｓｐｔｋａｔｉｚｅｄ ｃｏａｔｉｎｇ ｗｅｉｇｈｔ
人们寻求的一种替代方法，铝合金表面磷化膜的形成Ｌ ＨＮＯ。６ ｇ／Ｌ Ｈ，ＰＯ。、混合表面活性剂１．５∥Ｌ，常温，
机理与钢铁磷化膜的形成机理类似”ｌ，但铝合金在一
时间１。３ ｍｉ。。
般的磷化液中成膜比较困难，这是网为磷化液中的氧 化剂钝化了铝合金表面，使铝合金的腐蚀受到阻碍·导 致磷化膜不易形成。本文以ＬＹｌ２合金为试样，从腐
来，铝合金的铬磷化处理所形成的磷化膜膜重较 磷化（浸渍方式）一水洗（自来水）一干燥—称重。
轻”ｏ，有时难以满足一些涂装工艺的要求，同时铬酸
（１）脱脂、除锈本试验采用酸性除油，目的是去
（盐）对人体具有致癌作用，并会造成环境污染，在一
除铝合会试样表面上的油污及锈蚀，以利于磷化膜的
些地区，国家有关部门已限制或禁止使用。铝磷化是 形成，提高磷化膜与基体的结合力，其溶液组成：１４ ｇ／
磷化膜或不完整或品粒粗大。
（４）温度低于４０℃时成膜速度很慢，５０℃以上成
膜速度迅速增加，但当温度超过６０℃后，成膜速度增 加速率变缓。
（５）在一定的时间范围内，随反应时间的延长，磷
化膜的膜重也逐渐增加。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ；ｐｈｏｓｐｈａｔｉｚａｔｉｏｎ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
由于铝合金密度小，比强度大，近年来在各行业得 数，％）为：３．８—３，９Ｃｕ、１．２～１．８Ｍｇ、０．３～０．９Ｍｎ、
到广泛应用。铝合金是一种活性较大的金属材料，为０．５Ｆｅ、０．５Ｓｉ、０．３Ｚｎ、０，１Ｎｉ、０．１５Ｔｉ、ＡＩ余量。试样尺
《台属热处理｝２００７年第３２卷第１ｌ期
６３
万方数据
比铝的电位正，它与磷化液中的酸反应比铝要慢，析氢
较少，极化作用弱，有利于消除铝合金表面由于脱脂除
＇
锈等造成的表面不均匀性，增加磷化膜晶核数目，起到
Ｅ
Ｐ
细化晶粒、减少磷化膜孔隙率、提高其耐蚀性的作用。
栅
趟
磷化膜耐蚀性检验参照ＧＢ／Ｔ １１３７６－－１９９７（金属的磷
２ＡＩ＋。２Ｎ。ａＯＨ＋２Ｈ，Ｏ＝２ＮａＡ‘ｌＯ，；３Ｈ，
碱蚀时应严格控制碱蚀液的浓度、处理温度和时 间，以防止过腐蚀。碱蚀液组成：３０ ｇ／Ｌ ＮａＯＨ、２０∥Ｌ Ｎａ２ＣＯ，，温度５０一６０℃，时｜日Ｊ０．５—１ ｍｉｎ。
作者简介：张圣麟（１９６０．０３－－），男，河南新乡人，高级工程师， 在读博士，主要从事金属材料表面改性研究，已发表论文３０余 篇。联系电话：１３０６９３９１５０７ Ｅ－ｍａｉｌ：ｚ３ｌｈｎｘｘ＠ｙａｈｏｏ．ｃ０‰ｃｎ 基金项目：河南省科技攻关研究项甘（０４２４２４００７４）；河南省自 然科学研究项目（２００４６０１７８） 收稿日期：２００７－０４－１２
了改善和提高其表面特性，往往需要进行表面转化处
寸为３０ ｍｍ×５０ Ｉｎｎｌ ｘ １．５ ｈｉｍ。
理，以增加铝合金与涂层的结合力及涂层的耐腐蚀性 １．２工艺过程及条件