作為防護用的磷化屬厚膜磷化，膜厚達20um以上，膜重一般10~30g/m2，甚至更重。以此求得良好的防護性能，零件磷化處理后還要浸油、脂或蠟，以進一步提高防腐性能。多見應用于堅固件、彈簧等。
原則上，這類膜不能用于有機涂膜的底層，它對機械變形很敏感，受到形變時，膜會發生破裂和疏松，致使零件與漆膜分離。此外，涂料消耗很大，光澤度和光潔度差。
（1）慢磷化
槽液由磷酸二氫鋅、磷酸二氫猛、磷酸二氫鐵中的一種或兩種及游離的磷酸組成。由于不含氧化劑，隨著處理面積的增加，Fe2+離子濃度不斷升高，沉渣隨之增加。處理時間需要40~60分鐘。
（2）加速高溫磷化
在上述磷化液中加入N03-、CI03-等，可大大縮短磷化時間，它們的作用在于氧化鋼鐵與酸反應生成的氫離子和鐵的溶解生成的亞鐵離子，能維持溶液中Fe2+的含量終始在一個水平上。
在含加速劑的磷化液中，鋅的含量盡管開始是降低的，但在一定酸比下，槽液使用的整個過程能保持在一個恒定水平，磷化膜的成份不會由于處理面積的多少而發生明顯的變化。此外，含加速劑的磷化槽中沉淀物比不含加速劑要明顯減少。磷化膜抗腐蝕性能不變，槽液壽命明顯延長。
在生產過程應定期化驗并補充溶液，保持形成質量均一的膜。零件入槽的方法可以多種，較大的工作用專用吊具或網籃；對大批量小件，可用滾筒。
出于節能的目的，磷化溫度下降又不影響足夠厚的膜形成，無疑是人們追求的方向。最新的研究成果表明，調整組分可使原來溫度由92~98℃降至65~85℃，用標準的硫酸銅溶液點滴磷化膜時間可達20~30分鐘不銹蝕。
高碳鋼和高碳低合金可形成黑色或深灰黑的膜，中低碳鋼只能形成銀灰至灰色的膜，如果要求黑色磷化膜，可用三種方法：一是磷化前染色，二是黑色磷化（染黑劑加入磷化液），三是磷化后染黑。
