大連発黒表面処理とリン化処理の違いと関連性

金属表面処理分野では、大連発黒表面処理とリン化処理は2種類のよく見られる化学転化膜技術であり、機械製造、自動車部品、軍需産業製品などの業界に広く応用されている。これらの2つの技術はいずれも金属表面に保護層を形成し、金属の耐食性と耐摩耗性を高めることができるが、それらは原理、技術、応用に顕著な違いがある。

一、黒ずみ表面処理の概要

ブラック処理（Blackening）は、ブルー処理とも呼ばれ、化学的または電気化学的方法によって鉄鋼表面に緻密な黒色酸化膜を形成する表面処理技術である。この酸化膜は主に四酸化三鉄（Fe₃O₄）から構成され、厚さは通常0.5〜1.5ミクロンである。

1.黒化処理の原理

黒化処理の基本原理は、アルカリ性または酸性溶液と鉄鋼表面との化学反応により、緻密な黒色酸化膜を生成することである。塩基性黒化は一般的な方法であり、通常135〜155℃の水酸化ナトリウム及び亜硝酸ナトリウム溶液中で行われ、反応時間は約10〜30分である。

2.黒化処理のプロセスフロー

典型的な黒化処理プロセスは以下を含む：油除去→水洗→酸洗→水洗→黒化→水洗→ケン化→油浸漬→乾燥。その中でケン化と油浸漬工程は黒化膜の耐食性を著しく高めることができる。

3.黒ずみ処理の特徴

部品の寸法精度に影響を与えない薄い膜層

外観は青黒または黒で装飾性が良い

耐食性は中程度であり、通常は防錆油と合わせて使用する必要がある

プロセス温度が高く、エネルギー消費量が大きい

炭素鋼と低合金鋼に適している

二、リン化処理の概要

リン化処理（Phosphating）は、化学的方法により金属表面に不溶性リン酸塩変換膜を形成する過程である。この膜は主にリン酸鉄、リン酸亜鉛またはリン酸マンガンなどからなり、通常1〜10ミクロンの厚さを有する。

1.リン化処理の原理

リン化処理の基本原理は、金属表面とリン酸二水素塩を含む酸性溶液とが反応し、金属の一部を溶解し、不溶性リン酸塩を形成して金属表面に堆積することである。リン化液成分によっては亜鉛系、マンガン系、鉄系などの異なるタイプに分けることができる。

2.リン化処理のプロセスフロー

典型的なリン化処理プロセスには、油除去→水洗→酸洗→水洗→表調→リン化→水洗→乾燥→後処理（例えば油塗布や塗装）が含まれる。ここで、表調（表面調整）工程は均一で緻密なリン化膜の形成に重要である。

3.リン化処理の特徴

膜層が厚く、より良い耐食性を提供することができる

表面は灰色または濃い灰色で、多孔質構造

ペンキ、潤滑油などとの良好な結合力

プロセス温度範囲が広く、常温、中温、高温プロセスがある

鉄鋼、亜鉛、アルミニウムなどの多種金属に適用する

三、黒化処理とリン化処理の違い

1.成膜機構が異なる

黒化処理は酸化反応により鉄鋼表面に酸化鉄膜（主にFe 8323 O 8324）を生成し、酸化膜に属する、一方、リン化処理は化学反応によりリン酸塩結晶膜を生成し、化学転化膜に属する。

2.膜層成分が異なる

黒化膜の主要成分は四酸化三鉄（Fe 8323 O 8324）、リン化膜の主成分はリン化液の種類によって異なり、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸鉄などである可能性がある。

3.膜層構造が異なる

黒化膜は構造が緻密で、気孔率が低い、リン化膜は多孔質結晶構造を呈し、多孔率が高く、これもリン化膜と塗料の結合力が良い原因である。

4.外観差異

黒処理後の表面は青黒または黒で光沢があり、リン化処理後の表面は薄い灰色から濃い灰色で、金属光沢はなかった。

5.耐食性の違い

単独で比較すると、リン化膜の耐食性は通常、黒化膜より優れている。しかし、黒化膜は油浸漬処理を経た後、耐食性は著しく向上することができる。

6.プロセス温度差

従来の黒化処理は通常高温（130〜150℃）で行われ、一方、リン化処理には常温（20〜40℃）、中温（50〜70℃）、高温（80〜95℃）の多種のプロセスが選択可能である。

7.応用分野が異なる

黒処理は、銃器、精密機器部品など、寸法精度が高く、黒の外観が必要な部品に使用されることが多い。リン化処理は自動車部品、締結部品などの塗装下地層や耐摩耗減摩層として広く用いられている。

8.基材の適合性が異なる

黒ずみ処理は主に鉄鋼材料に適用される。リン化処理は鉄鋼、亜鉛、アルミニウムなどの多種の金属材料に適している。

四、黒化処理とリン化処理の関連

1.同属化学転化膜技術

黒化処理とリン化処理はいずれも化学的方法により金属表面に保護性転化膜を形成する技術であり、いずれも化学転化膜の範疇に属する。

2.前処理プロセスの類似

2つのプロセスはいずれも厳格な油除去、錆除去などの前処理を行う必要があり、前処理の品質はZ終膜層の品質に直接影響する。

3.いずれも耐食性を高めることができる

メカニズムは異なりますが、どちらの処理も金属表面の耐食性を高め、部品の寿命を延長することができます。

4.いずれもZ終または中間処理とすることができる

2つの処理は、Z終表面処理としてもよいし、塗装などの他の表面処理の前処理としてもよい。

5.後処理方式が類似している

両処理後は通常、水洗、乾燥が必要であり、油浸しや塗装などの後処理が可能である。

6.特定のアプリケーションにおいて相互に代替可能

耐食性に対する要求が高くない場合には、2つの処理を相互に代替して使用することができる。

五、応用選択提案

黒化処理とリン化処理のどちらを選択するかは、次の要素を考慮しなければならない。

材料の種類：鉄鋼材料は両方とも適用され、非鉄金属は通常リン化処理を選択する。

外観要求：黒外観の選択黒化処理が必要であり、色に対して特別な要求がない選択リン化処理が必要である。

耐食性要求：高耐食性要求はリン化処理、特に亜鉛系リン化を優先的に選択する。

後続加工：塗装の優先的なリン化処理が必要で、塗装との結合力がより良いため。

寸法精度：膜層がより薄いため、寸法変化に敏感な選択黒化処理。

コストの考慮：リン化処理は通常コストが低く、特に常温リン化プロセスである。

六、発展傾向

環境保護の要求の高まりに伴い、両処理技術は低温、低汚染の方向に発展している：

黒化処理：低温黒化技術（70-100℃）を開発し、エネルギー消費を減少する、亜硝酸ナトリウムの代わりに、より環境に配慮した添加剤を使用します。

リン化処理：ニッケルフリー、亜硝酸塩フリーの環境保護リン化液を発展させる、常温リン化技術を普及させる、従来のリン化の代わりに無リン転化膜を開発した。

黒化処理とリン化処理は2つの重要な金属表面処理技術として、それぞれ特徴と優位性がある。黒化処理はその独特な黒の外観と薄層の優位性で特定の分野では代替できない、リン化処理は、その優れた耐食性とコーティングとの結合力で工業的に広く応用されている。両者の違いとつながりを理解することは、実際の生産においてより合理的な選択を行い、表面処理プロセスをZ適化し、製品の品質と性能を高めるのに役立つ。将来的には、環境規制の厳しさと技術の進歩に伴い、両プロセスはより効率的で環境に優しい方向に発展するだろう。