齿轮组件氧化磷化的生产工艺优化研究
齿轮组件氧化磷化的生产工艺优化研究
引言
在齿轮组件上，按照设计要求进行氧化磷化处理，主要目的是为了提高零件的减磨润滑性和耐
蚀性。该件基体材料为 12Cr2Ni4A,由两个齿轮通过销钉过盈配合组成。该零件在氧化磷化后，
零件小孔处（销钉连接处）及零件接缝处经常出现不同程度的锈蚀、发红、腐蚀点等现象，氧
化磷化后表面外观质量差，导致零件的一次交检合格率非常低，仅为 50%.零件需要机械打磨
法才能去除干净，大大延长了生产周期。通过加强来件检查、控制前处理弱腐蚀槽液、加强磷
化后零件的清洗及干燥等过程控制，使零件一次加工合格率由 50% 提高至 95% 以上 ,降低了返
修率，缩短了加工周期，提高产品质量，保证了生产进度。
1 氧化磷化膜形成的基本原理
磷酸盐处理溶液的基本组分是重金属磷酸二氢盐（磷酸二氢锌、磷酸二氢镁、磷酸二氢铁、磷
酸二氢钙等），氧化剂同时还必须存在有游离磷酸。在一定温度下，溶液中各组分达成如下的
平衡：4Me2++3H3PO42-=MeHPO4+Me3（PO4）2+5H 同时由于铁在磷酸里溶解，氢离子被中
和时放出氢气。
Fe+2H+=Fe2++H2 产生的不溶性磷酸盐沉积在金属表面上，因为它们就是在反应处生成的，所
以和表面结合的很牢固。
同时，机体金属和一带磷酸盐之间可以直接发生反应：
Me（H2PO4）2+Fe=MeHPO4+FeHPO4+H2 二价铁、锌、锰的一代磷酸盐是易溶的，而除了二
代磷酸锌微溶外，其他二代磷酸盐不溶于水。于是这些盐沉积在金属表面上，结果生成在介质
中不溶解的膜。
由于预处理过的新鲜钢铁表面浸入溶液中，与游离磷酸发生反应，不断产生氢气，同时铁也不
断溶于溶液中。于是，金属与液体界面处的 Ph 不断升高，同时生成不溶性的
MeHPO4、Me3（PO4）2、MeFePO4 等沉淀物和结晶，这些物质不断地自溶液中析出沉积在新
鲜的钢铁表面上，逐渐形成磷酸盐膜。
2 氧化磷化的工艺过程
→ → → → → →氧化磷化主要工艺流程：来件检查 有机溶剂除油 化学除油 热水洗 冷水洗 弱浸蚀 冷
→ → → → → → → → → →水洗 氧化磷化 热水洗 冷水洗 填充处理 热水洗 冷水洗 干燥 憎水处理 晾干 烘
→干 检查。
2.1 来件检查基体材料的表面状态影响氧化磷化表面质量，因此，磷化前注意要逐件检查零件
外观，零件表面应无氧化皮、锈蚀、腐蚀、压伤、划伤、毛刺、锐边等机械损伤，无任何肉眼
可见的冶金缺陷。
2.2 有机溶剂除油常用的有机溶剂有航空洗涤汽油和丙酮，在进行化学除油前将零件采用有机
溶剂进行粗除油，以去除表面大部分油污。
2.3 化学除油化学除油采用碱液除油，常用的碱性溶液一般由四种钠盐组成，即氢氧化纳（主
盐）、磷酸钠（助洗剂）、碳酸钠（缓冲剂）、硅酸钠（乳化剂）。将零件放在含有氢氧化
2.4 弱腐蚀主要目的是将金属表面上的锈斑和氧化膜除去，露出基体金属，以保证膜层的完整
性。将零件放入盐酸+若丁溶液中，室温下腐蚀（1-2）min.
2.5 氧化磷化采用含有硝酸钡、硝酸锌、磷酸二氢锌的溶液进行氧化磷化，可以在形状复杂的
零件表面获得均匀细致的膜层，且该膜层厚度较薄，对零件基体尺寸影响较小。
2.6 填充处理因为氧化磷化膜层结构为多孔结构，为了提高氧化磷化膜层的耐蚀性，需要将氧
化磷化后的零件进行填充处理。将磷化后的零件放入含有重铬酸钾的溶液中，在（80~85 ℃）
下保持（5~10）min.
摘要：
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齿轮组件氧化磷化的生产工艺优化研究引言在齿轮组件上，按照设计要求进行氧化磷化处理，主要目的是为了提高零件的减磨润滑性和耐蚀性。该件基体材料为12Cr2Ni4A,由两个齿轮通过销钉过盈配合组成。该零件在氧化磷化后，零件小孔处（销钉连接处）及零件接缝处经常出现不同程度的锈蚀、发红、腐蚀点等现象，氧化磷化后表面外观质量差，导致零件的一次交检合格率非常低，仅为50%.零件需要机械打磨法才能去除干净，大大延长了生产周期。通过加强来件检查、控制前处理弱腐蚀槽液、加强磷化后零件的清洗及干燥等过程控制，使零件一次加工合格率由50%提高至95%以上,降低了返修率，缩短了加工周期，提高产品质量，保证了生产进度。1...
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作者：闻远设计
分类：非标机械电气自动化
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时间：2023-02-25
