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磷化膜形成的過程是磷化液與被磷化基體化學(xué)反應(yīng)的過程，所發(fā)生的反應(yīng)分為三個步驟。
1) 金屬與酸作用引起金屬的溶解
Fe+2H3P04→Fe(H2P04)2+H2↑
2) 上述反應(yīng)使零件表面附近液層中的鐵離子含量上升，pH值也升高，磷酸二氫鹽發(fā)生解離。
Me(H2PO4)2→MeHP04+H3P04
MeHP04→Me3(P04)2+H3PO4
3)Me3(P04)2這樣的不溶性正磷酸鹽在金屬零件表面沉積而形成磷化膜。上述反應(yīng)是串聯(lián)連續(xù)發(fā)生的，當(dāng)反應(yīng)l)的速度加快，也就使整個成膜速度加快，而基體的表面狀態(tài)是導(dǎo)致反應(yīng)l)快慢的決定因素。
對于反應(yīng)l)來講不能單純的看成是金屬在酸中的化學(xué)溶解。在此反應(yīng)中，起作用較大的恰恰是在基體金屬中鐵與碳、鐵與其他合金在磷化液中形成大量的反應(yīng)微電池。在這些微電池中，鐵往往作微電池的陽極，碳或其他金屬作微電池的陰極。大量的反應(yīng)微電池，使反應(yīng)l)的反應(yīng)速度大大加快，從而使磷化成膜反應(yīng)也大大加快。由于反應(yīng)l)速度的加快，使反應(yīng)2)的解離速度也加快。而反應(yīng)3)結(jié)晶成膜的規(guī)律是在一定條件下晶核首先形成，而后晶核長大，形成磷化層，當(dāng)晶核形成速度大于晶核長大速度時，膜致密。當(dāng)反應(yīng)l)的速度太快，使反應(yīng)2)的解離速度也加快，而反應(yīng)3)結(jié)晶成膜時，晶核長大速度大于晶核形成的速度，而使膜層粗糙。所以對于不同的基體狀態(tài)要采用不同辦法來控制反應(yīng)l)的速度。才會得到細(xì)致合格的磷化膜。
基體金屬的表面狀態(tài)，主要由基體金屬的組成或加工過程中造成的。
1)鋼鐵的組成，對于碳含量來講有高、中、低之分，合金鋼特別是低合金鋼與高、中碳鋼表面狀態(tài)相近。高、中碳鋼和低合金鋼表面較低碳鋼表面在磷化液中更易形成大量的微電池，而這些微電池的反應(yīng)導(dǎo)致反應(yīng)1)的速度大大加快。所以高、中碳鋼易磷化，磷化膜厚易變粗，而低碳鋼則成膜慢，膜薄但細(xì)致。
2)不同的加工過程使基體表面的狀態(tài)不同，如零件經(jīng)過磨削，擠壓表面形成的冷作硬化層，冷作硬化層使零件表面應(yīng)力狀態(tài)不一致，而在應(yīng)力集中部位，磷化層膜厚粗糙。
對于以上因素造成的基體表面狀態(tài)，可采用不同的前處理辦法來解決，對于高、中碳鋼和低合金鋼，脫脂工序可采用噴砂，擦拭的辦法去除油和銹。盡量不經(jīng)過酸洗。此類零件表面經(jīng)處理后不必達(dá)到電鍍前的表面狀態(tài)。
對于低碳鋼零件可采用含有表面活性劑的弱堿性脫脂劑來脫脂，活化不可采用含量高的強酸。
對于表面為冷作硬化層的零件，脫脂后必須用強酸來浸蝕表面，除去冷作硬化層，浸蝕溶液可采用鹽酸，時間要短。如有必要可采用混合酸，但不可加入緩蝕劑，否則將抑制磷化膜生成。
在磷化前必須設(shè)表調(diào)工序。
當(dāng)然適當(dāng)選擇總酸，游離酸的絕對值。加入適當(dāng)?shù)幕罨瘎┮矔沽谆ぜ?xì)致。
