计量泵

处理完成涂装前处理缺陷应遵循以下原则

处理完成涂装前处理缺陷应遵循以下原则:

①弄清是设备问题还是药剂问题。

其判断方法可采取涂装前处理药剂不变,而将设备替换。这样就容易辨别问题的所在。

②弄清孕育发生缺陷的工序和大致范围。

如果证实缺陷出现在涂装前处理药剂方面,那么就设法确定孕育发生缺陷的工序。

③区分是脱脂问题还是磷化问题。

这一点对于判断缺陷的孕育发生极为重要。

④保留完备而精确的原始记录,以防近似故障重复发生。

⑤1个缺陷1个缺陷地处理。

怎样去除漆膜或着色层?

常用的去除漆膜或着色层的方法主要有以下几种:

刮削——确保刮刀锋利,而且在1个方向上刮削时施力均匀;然后以90度角刮削。三角型或椭圆型刮刀更适于刮削转角和圆形表面。刮削硬质纤维板时,注意不要

加力。对于很是坚硬的表面,如硬质或金属表面,可使用双柄刮刀。刮削完成之后,用中粒度(#100)砂纸削薄余下的漆膜边缘。

钢丝刷——在砖、水泥和其他石材以及木器的裂纹上,使用硬质金属手刷(沿垂直方向清刷)。动力钢丝刷仅适用于难以处理的区域,而且使历时必须很是小心。

打磨——经过刮削的表面应该用砂纸打磨光滑。当基材是木器或钢材时,可以选用动力打磨工具,如电动砂带磨光机。

动力冲洗——距表面15至20公分的高压清水流可去除旧的、松动的漆膜。请勿使用刺激性很强的清洁剂或漂白剂!始终保持程度或向下倾斜的角度进行喷射。向上的角度会使壁板受损。由于喷射可能会击碎玻璃并损坏密封的部位,所以对门或窗附近的区域进行冲洗时需小心操作。

化学清除——强溶剂型清除剂对多数油性涂料和乳浊液漆、底漆、着色剂和清漆都颇有效。化学清除剂仅可用于表面朝上的小型区域。

热枪——设计用于去除漆膜的热枪--不是丙烷枪或喷灯--是去除旧的外墙涂料和清漆的好办法。如果思疑旧漆膜中含铅,请勿用热枪去除。高温会使铅气化,这将紧张地危害健康。

解析:涂装工艺中的常见辅助工序

随

着涂装工业的飞速发展,国内涂装技能和工艺管理愈来愈受到存眷,并且取患了很大前进。涂装工艺一般由若干道工序组成,工序多少取决于涂层的装饰性和涂层的

功能,对于要求高的场所多达几十道,甚至上百道,但就工序内容及其实质来看,涂装工艺是由涂装前处理、涂料的涂覆和烘干等3个基本工序,以及若干辅助工序

组合而成。

辅助工序不是组成涂装工艺必不可少的工序,而是对主要工序起辅助作用,或是某种产品的特殊要求的涂装工序。它包括打磨、打光、打蜡、注蜡、涂车底涂料、密封等工序。因为是辅助工序,故很多厂家对这些工序并未引起充分的认识和足够的重视。

一、打磨

打

磨分为干打磨和湿打磨,干打磨不消水湿润,湿打磨是在打磨涂层的同时用水或其他湿润剂润滑,以获患上更平滑的表面并洗掉磨灰。如在打磨硝基漆和过氯乙烯漆时

不仅用水湿润还用松香水湿润,为提高面漆的装饰性,在进行打光前可用极细的水砂纸打磨,也可用肥皂水作湿润剂。打磨的主要目的是:

1、清除底材表面上的毛刺及杂物,如浮锈等;

二、消弭工件涂覆面的颗粒、粗糙和不平整度,如刮过腻子的表面在干燥后一般表面粗糙不平整,需要靠打磨来获患上平滑的表面;

三、增强涂层的黏着力。涂料在平滑表面上的黏着力差,打磨后可增强涂层的机械黏着力,所以打磨是提高涂装效果的重要功课之一。

打磨底材表面一般采用粗的或细的砂布、木匠砂纸等。打磨填坑的腻子层一般用细砂布或磨石。砂布和木匠砂纸仅适用于干打磨。在湿打磨中涂层和面漆涂层时,采用耐水性砂纸(水砂纸)。根据耐水性砂纸的磨料粒径,分有若干编号,编号越高,磨料粒径越小,砂纸越细。

打磨时,须注意的事项主要有:

1、

应严格按工艺要求选用打磨材料,干打磨腻子用80#～120#水砂纸;湿打磨中涂层用240#～320#水砂纸;湿打磨面漆涂层用360#、

400#～600#水砂纸,要求不残留有砂纸痕迹。同时,打磨前应检查耐水性砂纸的质量,不应有机械杂质(粗的砂粒),以防划伤涂膜。耐水性砂纸要撕开使

历时,应先用水湿润,再撕开或折叠使用;

二、打磨应注意方向性,不宜朝各个方向乱磨,打磨时不宜压患上过紧。为提高被打磨表面的平整度,在手工打磨时砂纸上可垫软木或橡胶制的磨块。软木磨块适用于中涂场所中的打磨腻子;橡胶磨块适用于中涂或面漆;

三、在打磨过程中应不断清除掉打磨灰,湿打磨最后要用去离子水彻底冲洗干净,吹干,使涂覆面干燥;

4、涂层应干透后才能打磨,不然打磨时会粘砂纸,从而影响打磨质量。

因为打磨一般是手工操作,有时借助风动工具或一些简单器械进行,故打磨的劳动强度大,在流水出产的工业涂装中正努力淘汰这一事情。

环氧树脂

环

氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,除个别外,它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧

基团为其特征,环氧基团可以位于分子链的结尾、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团,使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不

溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。

★ 环氧树脂的性能和特性

1、 形式多样。各种树脂、固化剂、改性剂系统几乎可以顺应各种应用对形式提出的要求,其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。

二、 固化利便。选用各种不同的固化剂,环氧树脂系统几乎可以在0～180℃温度范围内固化。

三、 粘附力强。环氧树脂分子链中本来就有的极性羟基和醚键的存在,使其对各种事物具有很高的粘附力。环氧树脂固化时的收缩性低,孕育发生的内部策应力小,这也有助于提高粘附强度。

4、 收缩性低。环氧树脂和所用的固化剂的反应是经由过程直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的,没有水或其它挥发性副产品放出。它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比,在固化过程中显示出很低的收缩性(小于2%)。

5、 力学性能。固化后的环氧树脂系统具有优良的力学性能。

6、 电性能。固化后的环氧树脂系统是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。

7、 化学稳定性。通常,固化后的环氧树脂系统具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。像固化环氧系统的其它性能一样,化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。适当地选用环氧树脂和固化剂,可以使其具有特殊的化学稳定性能。

8、 尺寸稳定性。上述的许多性能的综合,使环氧树脂系统具有突出的尺寸稳定性和耐久性。

9、 耐霉菌。固化的环氧树脂系统耐大多数霉菌,可以在苛刻的热带条件下使用。

★ 分类

根据分子结构,环氧树脂大体上可分为五大类:

1、 缩水甘油醚类环氧树脂

二、 缩水甘油酯类环氧树脂

三、 缩水甘油胺类环氧树脂

4、 线型脂肪族类环氧树脂

5、 脂环族类环氧树脂

复合材料工业上使用量最大的环氧树脂品种是上述第一类缩水甘油醚类环氧树脂,而其中又以二酚基丙烷型环氧树脂(简称双酚A型环氧树脂)为主。其次是缩水甘油胺类环氧树脂。

1、 缩水甘油醚类环氧树脂

缩水甘油醚类环氧树脂是由含活泼氢的酚类或醇类与环氧氯丙烷缩聚而成的。

(1)二酚基丙烷型环氧树脂 二酚基丙烷型环氧树脂是由二酚基丙烷与环氧氯丙烷缩聚而成。

工业二酚基丙烷型环氧树脂现实上是含不同聚合度的分子的混合物。其中大多数的分子是含有两个环氧基真个线型结构。少数分子可能支化,极少数分子终止的基

团是氯醇基团而不是环氧基。因此环氧树脂的环氧基含量、氯含量等对树脂的固化及固化物的性能有很大的影响。 工业上作为树脂的控制指标如下:

①环氧值。环氧值是鉴别环氧树脂性子的最主要的指标,工业环氧树脂型号就是按环氧值不同来区分的。环氧值是指每100g树脂中所含环氧基的事物的量数。环氧值的倒数乘以100就称之为环氧当量。环氧当量的含义是:含有1mol环氧基的环氧树脂的克数。

②无机氯含量。树脂中的氯离子能与胺类固化剂起络互助用而影响树脂的固化,同时也影响固化树脂的电性能,因此氯含量也环氧树脂的一项重要指标。

③有机氯含量。树脂中的有机氯含量标志着分子中未起闭环反应的那部分氯醇基团的含量,它含量应尽可能地减低,不然也要影响树脂的固化及固化物的性能。

④挥发分。

⑤粘度或软化点。

(2)酚醛多环氧树脂

酚醛多环氧树脂包括有苯酚甲醛型、邻甲酚甲醛型多环氧树脂,它与二酚基丙烷型环氧树脂相比,在线型分子中含有两个以上的环氧基,因此固化后产品的交联疏密程度

大,具有优良的热稳定性、力学性能、电绝缘性、耐水性和耐腐蚀性。它们是由线型酚醛树脂与环氧氯丙烷缩聚而成的。

(3)其它多羟基酚类缩水甘

油醚型环氧树脂

这类树脂中具有实用性的代表有:间苯二酚型环氧树脂、间苯二酚-甲醛型环氧树脂、四酚基乙烷型环氧树脂和三羟苯基甲烷型环氧树脂,这些多官能缩水甘油醚树

脂固化后具有高的热变形温度和刚性,可单独 或者与通用E型树脂共混,供作高性能复合材料(ACM)、印刷线路板等基体材料。

(4)脂族多元醇缩水甘油醚型环氧树脂 脂族多元醇缩水甘油醚分子中含有两个或两个以上的环氧基,这类树脂绝大多数粘度很低;大多数是长链线型分子,因此富有软而韧性。

二、其它类型环氧树脂

(1)缩水甘油酯类环氧树脂

缩水甘油酯类环氧树脂和二酚基丙烷环氧化树脂比较,它具有粘度低,使用工艺性好;反应活性高;粘合力比通用环氧树脂高,固化物力学性能好;电绝缘性好;耐

气候性好,并且具有良好的耐超低温性,在超低温条件下,仍具有比其它类型环氧树脂高的粘结强度。有较好的表面光泽度,透光性、耐气候性好。

(2)缩水甘油胺类环氧树脂 这类树脂的优点是多官能度、环氧当量高,交联疏密程度大,耐热性显著提高。上前国内外已利用缩水甘油胺环氧树脂优越的粘接性和耐热性,来制造碳纤维增强的复合材料(CFRP)用于飞机二次结构材料。

(3)脂环族环氧树脂

这类环氧树脂是由脂环族烯烃的双键经环氧化而制患上的,它们的分子结构和二酚基丙烷型环氧树脂及其它环氧树脂有很大差异,前者环氧基都直接连接在脂环上,而

后者的环氧基都是以环氧丙基醚连接在苯核或脂肪烃上。脂环族环氧树脂的固化物具有以下特点:①较高的压缩与拉伸强度;②持久暴置在高温条件下仍能保持良好

的力学性能;③耐电弧性、耐紫外线老化性能及耐气候性较好。

(4)脂肪族环氧树脂 这类环氧树脂分子结构里不仅无苯核,也无脂环结构。仅有脂肪链,环氧基与脂肪链相连。环氧化聚丁二烯树脂固化后的强度、韧性、粘接性、耐正负温度性能都良好。

涂装前的预处理

事实上,所有金属部件和多数塑料制品都要有各种各样的表面涂装。这些涂装可以或许绿化材料外观、增强制品防腐性能和耐磨性。为了提高涂料的效用,任何材料在涂装前必须进行表面清洁工序。清洁工序包括水清洗、蒸汽去污或超声波清洗。

然而,有时仅清洁表面还不够,出格是用粉末涂料等有机涂层进行涂装的时候。在涂装前,大多数材料还需进行表面预处理。这种预处理过程通常又被称为转化型涂料涂装。

涂装转化型涂料的目的是增强涂层黏着力、减少涂层部位的彼此影响、提高涂层防腐能力和防止涂层起泡。转化型涂料的主要成份是磷酸铁和磷酸锌,一般在预处理过程中使用(见表1)。

表1 典型的多种金属预处理工艺

磷酸锌 磷酸铁三步法 磷酸铁五步法 无溶剂(DIP)涂层

清洁 清洁/磷酸盐 清洁 清洁

清水冲洗 清水冲洗 清水冲洗 清水冲洗

调节剂 封闭剂清洗 磷酸铁 去离子水冲洗*

磷酸锌 去离子水冲洗* 清水冲洗 DIP涂层

清水冲洗 封闭剂清洗

封闭剂清洗 去离子水冲洗*

去离子水清洗*

*可选择的步骤

决定性因素

金属涂层预处理行业有三个决定性因素,即质量、成本和环保。尽管这些要素可能出现彼此矛盾的要求,但是我们可以经由过程掌握制造和涂装的全部过程,包括涂料方子、施工设备和限定法规等,以满足质量、成本和环保的需要。

清洁

预处理过程的第一步是清洁基材,这也是形成高质量涂层的关键步骤。由于清洁方式可以或许影响涂层的状态(涂布量、晶体结构等),所以对预处理施工者提出恰当的清洁方式的建议是至关重要的。

清洗

正确的清洗方法在预处理过程中是重要的,也是常常容易被忽略的步骤。清水冲洗的主要作用是除去表面未反应的化学残留物。该步骤能防止或尽量减少前一步骤的化学残余物滞留到后一道工序。为了达到有效的清洗效果,清洗用水的含污量应尽量减低。

采用轮回水的多次清洗步骤可以有效减少用水量,同时减低废水排放量。也可以经由过程优化设计的清洗装置,以及合理地安排清洗部位的前后次序来达到减少用水的目的。

采

用磷酸锌类型的预处理工艺中,使用调节剂清洗的目的是为了优化磷酸锌的晶体结构和控制涂布量。表面调节剂是钛盐的悬浮胶体。由于表面调节剂容易老化而失去

效用,因此,一般采用经常向清洗槽内倾倒新配制的调节剂的方法,或者在装置中采用不佣人力引流的方法。因为最新的调节剂是液态产品,因此可以采用计量泵以使施

工过程更加连续。方子中插手的水的质量会影响这批调节剂的使用寿命,所以建议使用软水。

转化型涂料工艺

当前使用的转化型涂料的典型系统包括磷酸锌和磷酸铁系统。图1显示了在粉末涂料的涂装条件下这些系统的性能比较。

磷

酸铁

磷酸铁系统(更恰当的名称应当是碱金属磷酸盐系统)的金属涂层预处理工艺适用于暴露在非紧张腐蚀性环境、而又要求耐久性涂层的产品。如果产品的防腐要求较

低,这套处理工艺可以从六个步骤减少到最少的两个步骤,即采用磷酸铁涂刷以后再用自来水清洗。与之相反,那些较难清洁的部件或者防腐质量要求较高的部件则需要

结合局部的专门清洗,或者使用更恰当的清洗工具,或者增加最后的封闭剂清洗和去离子水清洗。采用封闭剂(含铬或不含铬)清洗工序后制备的涂层比单独采用磷

酸盐处理的涂层具有更好的防腐性。

磷酸铁会在钢板上孕育发生一种无定形的转化型涂层,根据施工条件和产品方子的不同,该涂层的色彩在彩虹蓝到灰色的范围变化。对混合的金属制品一般可以使用含氟化物的改性方子。

仅清洗=仅用碱液清洗而没有使用转化型涂料的处理

磷酸铁/三步法=在三步法工艺中涂刷磷酸铁进行基层清洗

磷酸铁/五步法=在五步法工艺中用磷酸铁和碱液清洗基层。

磷酸铁/五步法=在磷酸铁五步法工艺中配套碱液清洗和涂刷无铬封闭剂

磷酸锌=标准磷酸锌聚合晶体=无铬封闭剂

与磷酸锌复杂的工艺过程相比,磷酸铁工艺极易操作,而且施工工序较少。但是,从防腐蚀性能来比较,磷酸铁工艺达不到磷酸锌工艺的程度。

一

种新一代的碱金属磷酸盐附加非铬封闭剂的配套工艺已经发展起来,这套工艺对钢材、电镀钢材和铝合金的防腐能力有了实质性的提高。碱金属磷酸盐的化学成份中

没有有毒的重金属,该磷酸盐是一种成份复杂的碱土金属磷酸盐产品,其方子中还包含革新的促进剂组分、螯合剂、缓蚀剂等。这些优化组合在一起的化学成份可以或许

在相对短的施工时间内(30～180秒)用喷涂和浸涂的施工方法孕育发生防腐蚀的转化型涂层。这些化学事物可以或许在混合金属底材上形成均一的无定形涂层。并且它

们显示出pH值稳定性、较长的施工时间和更少的无毒沉淀。

磷酸锌 目前的磷酸锌金属涂层预处理工艺已经可以或许包管涂层在腐蚀环境下具有优良的耐久性。该工艺在工业领域中主要应用于汽车业、大磷化实用技能讲座 -磷化(I)——基本原理及分类

磷化(I)——基本原理及分类

磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程,所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要是:给基体金属提供保护,在一定程度上防止金属被腐蚀;用于涂漆前打底,提高漆膜层的黏着力与防腐蚀能力;在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。

1 基本原理

磷化过程包括化学与电化学反应。不同磷化系统、不同其材的磷化反应机理比较复杂。虽然科学家在这方面已做过大量的研究,但至今未完全弄清楚。在很早以前,曾经以1个化学反应方程式简单表述磷化成膜机理:

8Fe+5Me(H2PO4)2+8H2O+H3PO4 Me2Fe(PO4)2•4H2O(膜)+Me3(PO4)•4H2O(膜)+7FeHPO4(沉渣)+8H2↑

Me

为Mn、Zn

等,Machu等认为,钢铁在含有磷酸及磷酸二氢盐的高温溶液中浸泡,将形成以磷酸盐沉淀物组成的晶粒状磷化膜,并孕育发生磷酸一氢铁沉渣和氢气。这个机理解

释比较粗糙,不能完备地解释成膜过程。随着对磷化研究逐步深入,当今,各学者比较赞同的观点是磷化成膜过程主要是由如下4个步聚组成:

① 酸的浸蚀使基体金属表面H+浓度减低

Fe – 2e→ Fe2+

2H2-+2e→2[H] (1)

H2

② 促进剂(氧化剂)加速

[O]+[H] → [R]+H2O

Fe2++[O] → Fe3++[R]

式中[O]为促进剂(氧化剂),[R]为还原产品,由于促进剂氧化掉第一步反应所孕育发生的氢原子,加快了反应(1)的速率,进一步导致金属表面H+浓度急剧下降。同时也将溶液中的Fe2+氧化成为Fe3+。

③ 磷酸根的多级离解

H3PO4 H2PO4-+H+ HPO42-+2H+ PO43-+3H- (3)

由于金属表面的H+浓度急剧下降,导致磷酸根各级离解平衡向右移动,终极为PO43-。

④ 磷酸盐沉淀结晶成为磷化膜

当金属表面离解出的PO43-与溶液中(金属界面)的金属离子(如Zn2+、Mn2+、Ca2+、Fe2+)达到溶度积常数Ksp时,就会形成磷酸盐沉淀

Zn2++Fe2++PO43-+H2O→Zn2Fe(PO4)2•4H2O↓ (4)

3Zn2++2PO43-+4H2O=Zn3(PO4)2•4H2O↓ (5)

磷酸盐沉淀与水分子一起形成磷化晶核,晶核接续长大成为磷化晶粒,无数个晶粒紧密堆集形而上课成磷化膜。

磷酸盐沉淀的副反应将形成磷化沉渣

Fe3++PO43-=FePO4 (6)

以

上机理不仅可解释锌系、锰系、锌钙系磷化成膜过程,还可指导磷化方子与磷化工艺的设计。从以上机理可以看出:适当的氧化剂可提高反应(2)的速率;较低的

H+浓度可使磷酸根离解反应(3)的离解平衡更易向右移动离解出PO43-;金属表面如存在活性点面结合时,可使沉淀反应(4)(5)不需太大的过饱和即

可形成磷酸盐沉淀晶核;磷化沉渣的孕育发生取决于反应(1)与反应(2),溶液H+浓度高,促进剂强均使沉渣增多。相应,在现实磷化方子与工艺实施中表面为:

适当较强的促进剂(氧化剂);较高的酸比(相对较低的游离酸,即H+浓度);使金属表面调整到具备活性点均能提高磷化反应速率,能在较低温度下快速成膜。

因此在低温快速磷化方子设计时一般遵循上述机理,选择强促进剂、高酸比、表面调整工序等。

关于磷化沉渣。因为磷化沉渣主要是FePO4,要相减少沉渣量就必须减低Fe3+的孕育发生量,即经由过程两个方法:减低磷化液的H+浓度(低游离酸度)减少Fe2+氧化成为Fe3+。

锌材与铝材磷化机理基本与上不异。锌材的磷化速率较快,磷化膜只有磷酸锌盐单一组成,并且沉渣很少。铝材磷化一般要插手较多的氟化合物,使之形成AlF三、 AlF63-,铝材磷化步聚与上述机理基本不异。

2 磷化分类

磷化的分类方法很多,但一般是按磷化成膜系统、磷化膜厚度、磷化使用温度、促进剂类型进行分类。

2.1 按磷化膜系统分类

按磷化成膜系统主要分为:锌系、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系、非晶相铁系六大类。

锌

系磷化槽液主体成他是:Zn2+、H2PO3-、NO3-、H3PO4、促进剂等。形成的磷化膜主体组成(钢铁件):Zn3(po4)2•4H2O

、Zn2Fe(PO4)2•4H2O。磷化晶粒呈树枝状、针状、孔隙较多。广泛应用于涂漆前打底、防腐蚀和冷加工减摩润滑。

锌

钙系磷化槽液主体成分是:Zn2+、Ca2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它添加物等。形成磷化膜的主体组成(钢铁件):Zn2Ca

(PO4)2•4H2O、Zn2Fe(PO4)2•4H2O、Zn3(PO4)2•4H2O。磷化晶粒呈紧密颗粒状(有时有大的针状晶粒),孔隙较少。应

用于涂装前打底及防腐蚀。

锌锰系磷化槽液主体组成:Zn2+、Mn2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它一

些添加物。磷化膜主体组成:Zn2Fe(PO4)2•4H2O、Zn3(PO4)2•4H2O、(Mn,Fe)5H2(PO4)4•4H2O,磷化晶粒呈

颗粒-针状-树枝状混合晶型,孔隙较少。广泛用于漆前打底、防腐蚀及冷加工减摩润滑。

锰系磷化槽液主体组成:Mn2+、NO3-、H2PO4、H3PO4以及其它一些添加物。在钢铁件上形成磷化膜主体组成:(Mn,Fe)5H2(PO4)4•4H2O。磷化膜厚度大、孔隙少,磷化晶粒呈密集颗状。广泛应用于防腐蚀及冷加工减摩润滑。

铁系磷化槽液主体组成:Fe2+、H2PO4、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主体组成(钢铁工件):Fe5H2(PO4)4•4H2O,磷化膜厚度大,磷化温度高,处理时间长,膜孔隙较多,磷化晶粒呈颗粒状。应用于防腐蚀以及冷加工减摩润滑。

非

晶相铁系磷化槽液主体成分:Na+(NH4+)、H2PO4、H3PO4、MoO4-(ClO3-、NO3-)以及其它一些添加物。磷化膜主体组成(钢铁

件):Fe3(PO4)2•8H2O, Fe2O3,磷化膜薄,微观膜结构呈非晶相的平面分布状,仅应用于涂漆前打底。

2.2 按磷化膜的厚度分类

按

磷化膜厚度(磷化膜重)分,可分为次轻量级、轻量级、次重量级、重量级四种。次轻量级膜重仅0.1～1.0g/m2,一般是非晶相铁系磷化膜,仅用于漆前

打底,出格是变形大工件的涂漆前打底效果大好。轻量级膜重1.1～4.5

g/m2,广泛应用于漆前打底,在防腐蚀和冷加工行业应用较少。次重量级磷化膜厚4.6～7.5

g/m2,由于膜重较大,膜较厚(一般>3μm),较少作为漆前打底(仅作为基本不变形的钢铁件漆前打底),可用于防腐蚀及冷加工减摩滑润。重量级

膜重大于7.5 g/m2,不作为漆前打底用,广泛用于防腐蚀及冷加工。

2.3 按磷化处理温度划分

按处理温度可分为常温、低温、中温、高温四类。常温磷化就是不加温磷化。低温磷化一般处理温度30～45℃。中温磷化一般60～70℃。高温磷化一般大于80℃。温度划分法自己其实不严格,有时另有亚中温、亚高温之法,随大家的意愿而定,但一般还是遵循上述划分法。

2.4 按促进剂类型分类

由

于磷化促进剂主要只有那么几种,按促进剂的类型分有帮助于槽液的了解。根据促进剂类型大体可决定磷化处理温度,如NO3-促进剂主要就是中温磷化。促进剂主

要分为:硝酸盐型、亚硝酸盐型、氯

酸盐型、有机氮化物型、钼酸盐型等主要类型。每1个促进剂类型又可与其它促进剂配套使用,有不少的分支系列。硝酸盐型包括:NO3-型,NO3-/NO2

-(自生型)。氯酸盐型包括:ClO3-,ClO3-/ NO3-,ClO3-/ NO2-。亚硝酸盐包括:硝基胍R- NO2-/

ClO3-。钼酸盐型包括:MoO4-, MoO4-/ ClO3-, MoO4-/ NO3-。

磷化分类方法另有很多,如按材质可分为钢铁件、铝件、锌件以及混合件磷化等。

型车辆行业和专业的机械器具。

磷化(Ⅱ)——磷化前的预处理

磷化(Ⅱ)——磷化前的预处理

一

般情况下,磷化处理要求工件表面应是洁净的金属表面(二合一、三合一、四合一律外)。工件在磷化前必须进行除油脂、锈蚀物、氧化皮以及表面调整等预处理。

出格是涂漆前打底用磷化还要求作表面调整,使金属表面具备一定的“活性”,才能获患上均匀、细致、密实的磷化膜,达到提高漆膜黏着力和耐腐蚀性的要求。因

此,磷化前处理是获患上高质量磷化膜的基础。

1 除油脂

除油脂的目的在于清除掉工件表面的油脂、油污。包括机械法、化学法两类。机械法主要是:手工擦刷、喷砂抛丸、火焰灼烧等。化学法主要:溶剂清洗、酸性清洗剂清洗、强碱液清洗,低碱性清洗剂清洗。以下先容化学法除油脂工艺。

1.1 溶剂清洗

溶

剂法除油脂,一般是用非易燃的卤代烃蒸气法或乳化法。最常见的是采用三氯乙烷、三氯乙烯、全氯乙烯蒸汽除油脂。蒸汽脱脂速率快,效率高,脱脂干净彻底,对

各类油及脂的去除效果都很是好。在氯代烃中插手一定的乳化液,无论是浸泡还是喷淋效果都大好。由于氯代卤都有一定的毒性,汽化温度也较高,再者由于新型水

基低碱性清洗剂的出现,溶剂蒸汽和乳液除油脂方法现在已经很少使用了。

1.2 酸性清洗剂清洗

酸性清洗剂除油脂是一种应

用很是广泛的方法。它利用表面活性剂的乳化、润湿、渗透原理,并借助于酸腐蚀金属孕育发生氢气的机械剥离作用,达到除油脂的目的。酸性清洗剂可在低温和中温下

使用。低温一般只能除掉液态油,中温就可除掉油和脂,一般只适合于浸泡处理方式。酸性清洗剂主要由表面活性剂(如OP类非离子型活性剂、阴离子磺酸钠

型)、普通无机酸、缓蚀剂三大部分组成。由于它兼备有除锈与除油脂双重功能,人们习惯称之为“二合一”处理液。常见的酸性清洗剂方子及工艺参数见下表。

工艺

低温型

中温型

磷酸酸基型

工业盐酸(31%)

20%～50%

0

0

工业硫酸(98%)

0%～15%

15%～30%

0

工业磷酸(85%)

0

0

10%～40%

表面活性剂

(OP类,磺酸类)

0.4%～1.0%

0.4%～1.0%

0.4%～1.0%

缓蚀剂

适量

适量

适量

使用温度

常量～45℃

50～80℃

常温～80℃

处理时间

适当

5～10min

适当<

盐酸、硫酸酸基的清洗剂应用最为广泛,成本低,效率较高。但酸洗残留的Cl-、SO42-对工件的后腐蚀危害很大。而磷酸酸基没有腐蚀物残留的隐患,但磷酸成本较高,清洗效率低些。磷化(Ⅲ)——磷化工艺(1)

磷化(Ⅲ)——磷化工艺(1)

1 防锈磷化工艺

磷化工艺的早期应用是防锈,钢铁件经磷化处理形成一层磷化膜,起到防锈作用。经过磷化防锈处理的工件防锈期可达几个月甚至几年(对涂油工件而言),广泛用于工序间、运输、包装贮存及使用过程中的防锈,防锈磷化主要有铁系磷化、锌系磷化、锰系磷化三大品种。

铁系磷化的主体槽液成分是磷酸亚铁溶液,不含氧化类促进剂,并且有高游离酸度。这种铁系磷化处理温度高于95℃,处理时间长达30min以上,磷化膜重大于10g/m2,并且有除锈和磷化双重功能。这种高温铁系磷化由于磷化速率太慢,现在应用很少。

锰系磷化用作防锈磷化具有最佳性能,磷化膜微观结构呈颗粒密堆集状,是应用最为广泛的防锈磷化。加与不加促进剂均可,如果插手硝酸盐或硝基胍促进剂可加快磷化成膜速率。通常处理温度80～100℃,处理时间10～20min,膜重在7.5克/m2以上。

锌系磷化也是广泛应用的一种防锈磷化,通常采用硝酸盐作为促进剂,处理温度80～90℃,处理时间10～15min,磷化膜重大于7.5g/m2,磷化膜微观结构一般是针片紧密堆集型。

防锈磷化一般工艺流程:

除油除锈——水清洗——表面调整活化——磷化——水清洗——铬酸盐处理——烘干——涂油脂或染色处理

通

过强碱强酸处理过的工件会导致磷化膜粗化征象,采用表面调整活化可细化晶粒。锌系磷化可采用草酸、胶体钛表调。锰系磷化可采用不溶性磷酸锰悬浮液活化。铁

系磷化一般不需要调整活化处理。磷化后的工件经铬酸盐封闭可大幅度提高防锈性,如再经过涂油或染色处理可将防锈性提高几位甚至几十倍,见表1。

表1 磷化膜与涂油复合对耐蚀性的影响

材料

出现锈蚀时间(h)(盐雾ASTM B117-64)

裸钢

0.5

钢+涂油

15.0

钢+16g/m2锌磷化

4.0

钢+锌磷化+涂油

550.0

摘自 Freeman D B.Phosphating and Metal Pretreatment Woodhead-Faukner,1986.

2 耐磨减摩润滑磷化工艺

对

于策动机活塞环、齿轮、制冷压缩机一类工件,它不仅承受一次载荷,而且另有运动摩擦,要求工件能减摩、耐摩。锰系磷化膜具有较高的硬度和热稳定性,能耐磨

损,磷化膜具有较好的减摩润滑作用。因此,广泛应用于活塞环,轴承支座,压缩机等零部件。这类耐磨减摩磷化处理温度70～100℃,处理时间

10～20min,磷化膜重大于7.5g/m2。

在冷加工行业如:接管、拉丝、挤压、深拉延等工序,要求磷化膜提供减摩润滑性能,一般采

用锌系磷化,一是锌系磷化膜皂化后形成润滑性大好的硬脂酸锌层,二是锌系磷化操作温度比较低,可在40、60或90℃条件下进行磷化处理,磷化时间

4～10min,有时甚至几十秒钟即可,磷化膜重量要求≥3g/m2便可。工艺流程是:

耐磨减摩磷化 减摩润滑磷化(冷加工)

除油除锈 除油除锈

水清洗 水清洗

锰系磷化 锌系磷化

水清洗 水清洗

干燥 皂化(硬脂酸钠)

涂润滑油脂 干燥

3 漆前磷化工艺

涂

装底漆前的磷化处理,将提高漆膜与基体金属的黏着力,提高全般涂层系统的耐腐蚀能力;提供工序间保护以避免形成二次生锈。因此漆前磷化的首要问题是磷化膜必

须与底漆有优良的配套性,而磷化膜自己的防锈性是次要的,磷化膜细致密实、膜薄。当磷化膜粗厚时,会对漆膜的综合性能孕育发生负效应。磷化系统与工艺的选定主

要由:工件材质、油锈程度、几何外形;磷化与涂漆的时间间隔;底漆品种和施工方式以及相关场地设备条件决定。

一般来说,低碳钢较高碳钢容易进行磷化处理,磷化成膜性能好些。对于有锈(氧化皮)工件必须经过酸洗工序,而酸洗后的工件将给磷化带来很多麻烦,如工序间生锈泛黄,残留酸液的清除,磷化膜出现粗化等。酸洗后的工件在进行锌系、锌锰系磷化前一般要进行表面调整处理。

在间歇式的出产场所,由于受条件限定,磷化工件必须存放一段时间后才能涂漆,因此要求磷化膜自己具有较好的防锈性。如果存放期在10天以上,一般应采用中温磷化,如中温锌系、中温锌锰系、中温锌钙系等,磷化膜的厚度最好应在2.0

～4.5g/m2之间。磷化后的工件应立即烘干,不宜天然凉干,以避免在夹缝、烧焊处形成锈蚀。如果存放期只有3～5天,可用低温锌系、轻铁系磷化,烘干效果会好于天然凉干。

3.1 单室喷淋磷化工艺

全般前处理工艺只有1个喷室,在喷室的下面有多个贮液槽体,不同的处理液喷淋工件后流回各自的槽体中。例如起首喷淋脱脂液,待脱脂液流回脱脂槽后,关闭阀门;然后喷淋水洗,水洗完成后关闭水洗阀门;下一步再喷淋磷化液,这种单室处理方法可实施如下几种工艺流程:

脱脂——磷化“二合一”(轻铁系)——水清洗——(铬封闭)——出件。

脱脂——水清洗——磷化——水清洗——(铬封闭)——出件

脱脂——水清洗——表面调整——磷化——水清洗——(铬封闭)——出件

磷化(Ⅳ)——磷化工艺(2)

在

磷化工序中,由于各个磷化液出产厂家和就应用厂家基于不同的性能要求,涉及不同方子的磷化液在磷化工艺中应用。但规模商品化应用的也仅只有几大主要类型,

如轻铁系、锌系、锰系、锌钙系,所采用的的促进剂基本都是钼酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐、有机硝硝基化合物等。磷化处理温度通常为常温型5～30℃,

低温型35～45℃,中温型50～70℃。

在磷化方子中,大家也许还经常可见到“三合一”、“四合一”,即除油除锈磷化钝化综合处理剂,由于这类几合一处理剂,在国内外都不提倡采用,这量不作叙述。

1 方子组成及性能

1.1 常温低温型磷化

常

温磷化是不加温磷化,温度范围是5～30℃。低温磷化通常指磷化温度为35～45℃的磷化工艺,在有些情况下即使温度偏高偏低一点,也认为是低温磷化,尚

无统一的标准。常温低温磷化绝大部分以轻铁系磷化、锌系磷化为主,固然也有革新型,如在锌系磷化中插手Mn2+、Ca2+、Ni2+等改性,仍习惯称之为

锌系磷化,方子及性能见表1。

铁系轻型磷化形成彩色或灰色磷化膜,纯用钼酸钠促进剂患上到全彩色磷化膜,纯用NO3-或ClO3-促进剂患上

到灰色磷化膜,用钼酸盐和NO3-、ClO3-混合促进剂将形成彩色或灰色混合色膜。轻铁系磷化不能形成厚膜,膜重总是在1g/m2以下。它与涂漆配套的

1个显著特点是使漆膜的抗屈曲、抗冲击性能出格好。一般优于其他类型如锌系、锰系、锌钙系磷化。轻铁系磷化槽液另有一些独特的优点,即不需要表面调整;磷

化沉渣出格少;槽液工艺范围宽,管理利便,但不足之处是耐盐雾性能稍差。轻铁系磷化与粉末涂装、阳极电泳配套应用多一些,与锌系磷化相比不会有很大的差

别。

表1 常温低温磷化液方子组成及一般性能

磷化系统

轻铁系

锌系

基础方子组成

Na+、NH4+、H3PO4-、H3PO4

Zn2+、H2PO4-、NO3-、H3PO4

添加物

Cr6+、Cr3+、Ni2+、Cu2+、多羟基酸、含氟化合物、聚磷酸盐等

Cr6+、Ni2+、Mn2+、多羟基酸、聚磷酸盐、含氟化合物等

促进剂

钼酸盐、ClO3-、NO3等

NO3-、NO2-、ClO3-、有机硝基物等

槽液参数

总酸度5～20点

游离酸度0.3～5.0点

酸比5～20

总酸度≥10点

游离酸度1～4点

酸比15～30

一般流程

除油锈——水洗——磷化——水清洗

除油锈——水清洗——表面调整——磷化——水清洗

磷化膜外观

红蓝黄彩色或灰色

灰色-深灰色

磷化膜重

<1g/m2

1～4g/m2

磷化膜组成

磷酸铁盐、铁的氧化物

磷酸锌盐、磷酸铁锌盐

与涂漆配套性

一般,与粉末涂装配套性最好,与阳极电泳配套性好,不适合硝基、过氧乙烯底漆配套

与各类涂漆配套性均好

有

一种脱脂-磷化“二合一”的轻铁系磷化,其槽液成分基本与通例轻铁系磷化不异,只不外额外插手一些表面活性剂起脱脂作用,通常以喷淋方式使用,固然还需加

一定的消泡剂。这种脱脂-磷化“二合一”工艺,在国内外都有应用:另有一类高游离酸度(含有较高浓度的磷酸)的轻铁系磷化,同样形成轻铁系磷化膜,它同时

还可以统筹除油除锈功能。这种轻铁系除油除锈磷化液与那些不水洗型“三合一”、“四合一”有着本质区别,真正形成了轻铁系磷化膜。

常温低

温锌系磷化是使用很是广泛的一种磷化工艺,出格是在家用电器行业,低温锌系磷化完全据有统治地位。甚至在汽车行业,低温锌系磷化也据有一定的比重。常温低

温锌系磷化一般需要胶体钛表面预处理,一则细化磷化晶粒形成薄型磷化膜;二则提高磷化成膜速率。低温锌系磷化经表面胶体钛调整预处理的工件,在

35～45℃温度范围内,喷淋时只需1～2min,浸泡也只需要3～8min即可形成均匀完备细致的磷化膜,膜重1.5～2.5g/m2,经由过程调节游离酸

度等方法可稍微增加膜厚。常温低温磷化与各类涂漆均具有大好的配套性。

表2 不同促进剂系统的常、低温磷化性能

促进剂系统 NO3-/NO2- NO3-/ClO3-/NO2- NO3-/ClO3- NO3-/ClO3-/有机硝基物

槽液沉渣 一般 多 多 多

槽液色彩 无色-微蓝 无色-微蓝 无色 深棕色

槽液补加 经常补加 经常补加 定期补加 定期补加

槽液管理 简单利便 简单利便 一般 较难

磷化成膜速率 快 快 较慢 一般

一

般常温低温型磷化采用NO3-/NO2-、NO3-/ClO3-/NO2-促进剂系统较好,不仅成膜速率快,磷化膜形成结晶细密,促时剂主体NO2-测定

很是利便,以致槽液管理简单,不易出现问题。需经常补加促进剂,有时每隔几小时补一次或有时每班、每天补一次。对NO3-/ClO2-、NO3-

/ClO2-/有机硝基物促进剂系统,它虽不需要经常补加,但由于主促进剂ClO2-、有机硝基物的测定比较复杂,在现实应用中当出现促进剂过量或不足时

槽液会变成深棕色,使总酸度、游离酸度的化验带来未便,并且这类促进剂系统成膜速率也快。因此推荐采用NO2-为主体

的促进剂系统。在常温低温锌系磷化液中由于有大量的氧化性促进剂,因此槽中Fe2+不会积累,并被氧化成为Fe3+而形成磷酸铁沉渣。

在常温低温锌系磷化液中插手多羟基酸、聚磷酸盐等降渣减膜重,插手氟化物抗铝并改善磷化膜结构的均匀性。

1.2 中温型磷化

中温磷化一般为指处理温度50～70℃的磷化工艺,温度范围偏高偏低一些也可归属中温磷化之列。中温磷化用于漆前打底,主要是锌系、锰系、锌钙系磷化三大类,它们在工业应用中据有最大的份额。

表3 中温磷化液组成及性能

磷化系统 锌系 锰系 锌钙系

基

础方子组成 Zn2+、H2PO4-、NO3-、H3PO4 Mn2+、H2PO4-、NO3-、H3PO4

Zn2+、Ca2+、H2PO4-、NO3-、H3PO4一般添加物Ni2+、Cu2+、多羟基酸、聚磷酸盐、氟化物Zn2+、Ni2+、多羟基酸、聚酸

酸盐、氟化物Ni2+、聚磷酸盐、多羟基酸、氟化物促进剂NO3-、ClO3-、NO2-NO3-、ClO3-、NO2-NO3-、ClO3-槽液参数总

酸、游离酸范围大,一般酸比≥8总酸、游离酸范围大,一般酸比≥8总酸、游离酸范围大,一般酸比≥8槽液沉渣多多较少磷化膜厚度

1.5～5.0g/m21.5～5.0g/m21.5～4.0g/m2

磷化膜组成 磷酸锌、铁盐 磷酸锌、铁盐 磷酸锌、钙、铁

与涂漆配套性 优良 优良 一般～优良

中

温锌系磷化是所有各种类型磷化中应用最为普遍的一种磷化工艺,在涂装行业,它与各类涂装的配套性均好。中温锌系磷化大部分是NO3-单独作为促进剂(在中

温50～70℃,NO3-氧化过程中会不佣人力孕育发生NO2-,成为自生NO3-/

NO2-促进剂系统),NO3-含量,通常大于15g/l。采用NO2-或ClO3-与NO3-混合型促进剂可大幅度提高成膜速率,并使磷化膜细密。但

NO3-、NO2-、ClO3-三种类型的促进剂均可单独或混合使用,要视具体情况来作出选择。在中温锌系磷化工序中,即使不经过表面调整处理也能形成均

匀完备的磷化膜。但表面调整处理可提高磷化速率和细化磷化晶粒,形成细密磷化膜。表面调整可选用胶体钛型或草酸型,草酸型表调还具二次除锈的功能。中温锌

系磷化是一种传统的成熟工艺,槽液控制简便,经由过程选择不同的促进剂、表面调整工序、酸比可获不同的成膜速率和厚度的磷化膜。

在当今汽车行

业,比较流行低锌磷化(锌含量在1.5g/l以下)。据报道,低锌磷化与阴极电泳配套性好,可充分发挥阴极电泳的上风。在发达国家,高等一些的汽车大都采

用低锌磷化。一般在低锌磷化液中还插手少量Mn2+、Ni2+,一则是为了提高耐蚀性,二则是为了能形成颗状磷化晶粒的磷化膜。低锌磷化一般采用NO3-

/NO2-促进剂系统,处理温度50～60℃磷化膜重1.5～2.5g/m2.

纯锰系磷化在涂装行业应用不多,它主要用于防锈与润滑。在

涂装行业锌锰系磷化有一定的市场,磷化膜的色彩要比锌系深。通例锌锰系磷化槽液主要是由酸式磷酸锰(商品名马日夫盐)和硝酸锌组成,利用硝酸根作为促进

剂,也可插手ClO3-、NO2-提高磷化速率。无论是锰系还是锌锰系磷化,均可控制形成颗粒状紧密磷化晶粒的磷化膜,据报道,这种含锰的颗粒状结晶磷化

膜的溶解量达到10%～30%。因此一般阳极电泳前的磷化,往往在磷化槽液中插手一些Mn2+,以改善磷化膜的阳极溶解性能,而表面调整工序会使锰系磷化

膜更细密。

锌钙系磷化是锌系磷化的革新型,它具备锌系磷化的一般特点,由于引入Ca2+,它按捺了磷酸锌晶粒的粗大趋势。因此只要插手足

够的Ca2+,就能形成颗粒状晶粒细密磷化膜,如果Ca2+的含量不够,仍将存在部分粗大的磷酸锌晶粒。锌钙系磷化一般用NO3-作促进剂,也可与

ClO3-混合使用,但极少与NO2-混合使用。锌钙系磷化不表面调整处理照样能形成细密磷化膜,不消胶体钛表调而用草酸型表调,因为它可除“二次锈”,

对磷化很是有帮助。锌钙系磷化由于引入Ca2+,形成含钙系磷化膜不能厚,膜重1.5～2.5g/m2最适宜,厚膜会影响漆膜抗屈曲,抗冲击性能。

在

锌系、锰系、锌钙系磷化槽液中插手一定的Ni2+可提高耐蚀性,又可使磷化膜的微观结构为颗粒状晶粒,据报道含镍的磷酸盐膜耐碱溶性出格好,提高了漆膜的

耐腐蚀能力;只能少量插手聚磷酸盐、多羟基酸,起到降渣、降膜厚的作用,太多时会导致膜薄甚至完全不能成膜;氟化合物起到活性作用,出格是铝件、锌件,氟

还改善磷化成膜均匀性。

在中温磷化液中,由于含有大量氧化型促进剂,只要槽液不是大负荷连续操作,一般不会孕育发生Fe2+过量问题,Fe2+形成磷酸铁沉渣。

2 磷化操作中出现一般性故障

2.1 轻铁系磷化

轻铁系磷化抗杂质、抗污染的能力较强,槽液出现故障的机会较少,常见故障主要有:磷化成膜速率慢;工件表面挂黑灰。磷化成膜速率慢的主要原因是:游离酸度过低;磷化处理温度过低。工件表面挂黑灰的主要原因是磷化槽液游离酸度过高、温度过高、磷化时间过长等。

2.2 锌系、锰系、锌钙系磷化

对

于中温磷化只要将工艺参数如:总酸度、游离酸度、促进剂浓度、处理温度、时间控制好,一般不会出现很多问题。而低温磷化,胶体钛表面调整是至关重要的工

序,有时问题往往出在表面调整。磷化槽液中杂质的积累对低温磷化比较有影响,有时导致成膜坚苦。在中温锌钙系磷化液中还容易出现局部形成均匀完备的磷化

膜。这种征象的原因一是Ca2+含量过高,二是磷化液中存在如As、Pb、脲类等杂质,出现这种征象,如果插手Zn2+后仍无革新的迹象,便归属第二种原

因,只有更换槽液。

在具体出产应用中会出现各式各样问题,只有凭经验、凭小试进行摸索处理完成。

表4 锌系、锰系、锌钙系磷化的常见故障

常见故障 孕育发生的主要原因 处理完成方法

工件表面均匀泛黄,但均匀疏松的磷化膜 1. 总酸度低、酸比低

2. 促进剂浓度低

3. 磷化温度低、时间短

1. 补加磷化液和碱

2. 补加促进剂

3. 提高温度

4. 延永劫间

磷化成膜速率慢,但延长磷化时间仍可形成均匀完备膜 1. 表面调整能力不强

2. 促进剂浓度不够

3. 酸比低

4. 磷化温度低

1. 革新表调或换槽

2. 补加促进剂

3. 补加碱

4. 提高温度

磷化膜局部块状条状挂灰,挂灰处磷化膜不均匀,有时彩色膜 1. 工件在进入磷化槽前已经形成二次黄绿锈

2. 表面调整能力差

3. 磷化液中杂质多

1. 加快工序间周转或实施水膜保护

2. 革新表调

3. 更换槽液

磷化膜均匀出现彩色膜或均匀挂白 1. 促进剂含量过高

2. 表调失去作用或是表调后水洗过度

3. 磷化液杂质过多、老化

1. 让促进剂天然减低

2. 加强表调

3. 换槽

工件表面覆盖一层结晶体 1. 游离酸度过低

2. 温度过高

1. 加一些磷酸

2. 减低温度

槽液沉渣过多 1. 促进剂浓度过高

2. 游离酸度过高

3. 工件磷化时间过长

4. 中和过度形成结晶沉淀

1. 让其天然减低

2. 补加碱

3. 缩短时间

4. 补加磷酸

磷化(Ⅴ)——涂装前处理工艺设计的一般原则

建立涂装前处理出产线,先要完成工艺设计,然后才能进行非标设备的设计、制造和安装。因此工艺设计是建立出产线的基础,正确、合理的路线对出产操作及产品质量将会孕育发生良好的影响。工艺设计的内容主要包括:处理方法,处理时间,工艺流程等。

1 处理方式

工

件处理方式,是指工件以何种方式与槽液接触达到化学预处理之目的,包括全浸泡式、全喷淋式、喷淋浸泡组合式、刷涂式等。它主要取决于工件的几何尺寸及形

状、场地面积、投资规模、出产量等因素的影响。例如几何尺寸复杂的工件,不适合于喷淋方式;油箱、油桶类工件在液体中不易沉入,因而不适合于浸泡方式。

1.1 全浸泡方式

将

工件完全浸泡在槽液中,待处理一段时间后取出,完成除油或除锈磷化等目标的一种常见处理方式,工件的几何外形繁简各异,只要液体可以或许达到的地方,都能实现

处理目标,这是浸泡方式的独特优点,是喷淋、刷涂所不能比拟的。其不足之处,是没有机械冲刷的辅助使用,因此处理速率相对较慢,处理时间较长,出格是象连

续悬挂输送工件时,除工件在槽内运行时间外,另有工件上下坡时间,因而使设备增长,场地面积和投资增大。仅对磷化而言,目前国外比较趋向于采用全浸泡方

式,据称全浸泡磷化易形成含铁量较高的颗粒状结晶磷化膜,与阴极电泳具有好的配套性。

1.2 全喷淋方式

用泵将液体加

压,并以0.1～0.2Mpa的压力使液体形成雾状,喷射在工件上达到处理效果。由于喷淋时有机械冲刷和液体更新使用,因此处理速率加快、时间缩短。出产

线长度缩短,相应节首了场地、设备、不足之处是,几何外形较复杂的工件,像内腔、拐角处等液体不易达到,处理效果不好,因此只适合于处理几何外形简单的工

件。喷淋方式也不太适合于酸洗除锈,它会带来设备腐蚀、工序间生锈等一系列问题,因此在选择喷淋酸洗时必须十分慎重。据报道,全喷淋磷化易形成结晶枝状粗

大、含铁量较低的磷化膜,国外不提倡作为阴极电泳漆前打底的前处理。全喷淋方式主要应用于家用电器、零部件类的粉末涂装、静电涂漆、阳极电泳等。

1.3 喷淋-浸泡结合式

喷

淋-浸泡结合式,一般是在某道工序时,工件先是喷淋,然后入槽浸泡,出槽后再喷淋,所有的喷淋、浸泡均是同一槽液。这种结合方式即保留了喷淋的高效率,提

高处理速率,又具有浸泡过程,使工件所有部位均可患上到有效处理。因此喷淋-浸泡结合式前处理即能在较短时间内完成处理工序,设备占用场地也相对较少,同时

又可获患上满意的处理效果。目前在国内外,对于前处理要求较高的汽车行业,一般都趋向于采取喷淋-浸泡结合方式。

1.4 刷涂方式

直接将处理液经由过程手工刷涂到工件表面,来达到化学处理的目的,这种方式一般不易获患上大好的处理效果,在工场应用较少。对于某些大型、外形较简单的工件,可以思量用这种方式。

2 处理温度

从节省能源、改善劳动环境、减低出产成本、化学反应速率、处理时间和出产速率要求出发,在出产应用中普遍采用的是低温或中温前处理工艺。

工件除有液态油污外,另有少量固态油脂,在低温下,固态油脂很难去除,因此脱脂温度无论是浸泡还是喷淋均应选择中温范围。如果只有液态油脂,选用低温脱脂完全可以达到要求。

对一般锈蚀及氧化皮工件,应选择中温酸洗,方可包管在10min内彻底除掉锈蚀物及氧化皮。除非有足够的理由,一般不选择低温或不加温酸洗除锈,低温酸洗仅限于如:工件锈蚀很少、无氧化皮;除锈时间不受限定;允许采用盐酸酸洗等情况。

表面调整工序,通常不需加温,一般就是常温处理。

低温或中温磷化,磷化速率都没有明显的差别,都可在较短的时间内快速形成磷化膜。磷化后的工件,如果要求有较长的工序间存放时间,变应该选择中温磷化,才会有较好的防锈效果。

全般前处理过程,都可采用常温不加温洗方式,如果最后一道水洗是热水烫干,其水温应在80℃以上。

3 处理时间

处理方式、处理温度一旦选定,处理时间应根据工件的油污、锈蚀程度来定。一般可参考前处理药剂使用说明书的处理时间要求。

4 工艺流程

根据工件油污、锈蚀程度以及底漆要求,分为不同的工艺流程。

4.1 完全无锈工件

预脱脂——脱脂——水清洗——表调——磷化——水清洗——烘干(电泳底漆时可不干燥,直接进入电泳槽)。这是标准的四工位流程,应用面广,适合于各类冷轧板及机加工的无锈工件前处理,还可将表调剂加到脱脂槽内,减少一道表调工序。

4.2 一般油污、锈蚀、氧化皮混合工件

脱脂除锈“二合一”——水清洗——中和——表调——磷化——水清洗——烘干(或直接电泳)。这套工艺是国内部策应用最为广泛的流程,适合各类工件(重油污除外)的前处理;如果采用中温磷化,还可省掉表调工序,简单的板型工件,也可省掉中和工序,成为标准带锈件的四工位工艺。

4.3 重油污、锈蚀、氧化皮类工件

预脱脂——水清洗——脱脂除锈“二合一”——水清洗——中和——表调——磷化——水清洗——烘干(或直接进入电泳槽)。对于重油污的工件,起首应进行预脱脂,除去大部分的油脂,以包管在下一步脱脂除锈“二合一”处理后,患上到完全洁净的金属表面。

5 几点注意事项

在工艺设计中有些小地方应该十分注意,即使有些是与设备设计有关的,如果思量不周,将会对出产线的运行及工人操作孕育发生很多倒霉的影响,如工序间隔时间,溢流水洗,磷化除渣,工件的工艺孔,槽体及加热管材料等。

5.1 工序间隔时间

各

个工序间的间隔时间如果太长,会造成工件在运行过程中二次生锈,出格是有酸洗工艺时,酸洗后工件极易在空气中氧化生锈泛绿,最好设有工序间水膜保护,可减

少生锈。生锈泛黄泛绿的工件,紧张影响磷化效果,造成工件挂灰、泛黄,不能形成完备的磷化膜,所以应尽量缩短工序间的间隔时间。工序间的间隔时间若太短,

工件存水处的水,不能完全有效的沥干,孕育发生串槽征象,出格在喷淋方式时,会孕育发生彼此喷射飞溅串槽,使槽液成分不易控制,甚至槽液遭到粉碎。因此在思量工序

间隔时,应根据工件几何尺寸、外形选择1个恰当的工序间隔时间。

5.2 溢流水清洗

提倡溢流水洗,以包管工件充分清洗干净,减少串槽征象。溢流时应该从底部进水,对角线上部开溢流孔溢流。

5.3 工件工艺孔

对于某些管形件或易形成死角存水的工件,必须选择适当的位置钻好工艺孔,包管水能在较短的时间内充分流尽。不然会造成串槽或者要在空中永劫间沥干,孕育发生二次生锈,影响磷化效果。

5.4 磷化除渣

对于任何一种磷化液都会或多或少孕育发生沉渣(轻铁系彩色磷化沉渣很少),应在工艺予设计时注明设有磷化除渣装置,出格是喷淋磷化时,除渣装置必不可少,典型的除渣装置有:斜板沉淀器、高位沉淀塔、离心除渣器、纸布袋滤渣等都可供选择。

5.5 槽体及加热管材料

虽

然对于槽体加热管材料的选择不是工艺设计的内容,如果在工艺设计时不予提示,可能会造成设备设计人员的疏忽,而影响全般出产线的运行。对于硫酸、盐酸酸洗

时,其槽体材料只能选用玻璃钢、花岗岩、塑料,加热管只能选用铅锑合金管、陶瓷管,而不能选用不锈钢材料。若是采用磷酸酸洗,其槽体及加热管材料均可选

用不锈钢材料,固然玻璃钢、塑料、花岗岩均可。

6 几种典型前处理工艺

6.1 汽车车身类

此类工件均为冷轧板冲压烧焊而成,要求工件不能有锈蚀,即使有极少量锈点也应在上件前打磨掉。采用阴极电泳底漆,对前处理要求较高。典型工艺为:

(1)手工预擦;

(2)预脱脂 喷淋,50～70℃,1min

(3)脱脂 喷淋-浸泡-喷淋,50～70℃,0.5～2.0～0.5min

(4)水清洗二道 喷淋,常温,1min

(5)表调 喷淋,常温,1min

(6)磷化 喷淋-浸泡-喷淋,50～60℃,1.0～3.0～0.5min

⑺水清洗 喷淋,常温,1min

(8)轮回去离子水洗 喷淋,常温,1min

(9)新鲜去离子水洗 喷淋,常温,1min

6.2 家用电器类

一般也是由冷轧板冲压而成,极少量锈蚀预先打磨掉。主要工件是冰箱、洗衣机、空调器、家用小电器等。前处理后是粉末涂装,也有部分是静电或空气人造漆。典型工艺为:

(1)预脱脂 喷淋,50～70℃,1min;

(2)脱脂 喷淋,50～70℃,1.5min;

(3)水清洗 喷淋,常温,1min;

(4)表调 喷淋,常温,0.5min;

(5)磷化 喷淋,30～45℃,2.5min;

(6)水清洗二道 喷淋,常温,1min;

⑺去离子水洗 喷淋,常温,1min;

(8)烘干 10～140℃,10min。

6.3 汽车零部件、家用车、改装车类

这类产品批量一般不是很大,因此工序间时间长,工件带有锈蚀、氧化皮、油污等。常用工艺为:

(1)脱脂除锈“二合一” 浸泡,15～40℃,10min;

(2)水清洗 浸泡,常温,1min ;

(3)中和 浸泡,常温,1min;

(4)表调 浸泡,常温,1min;

(5)磷化 浸泡,15～40℃,10min;

(6)水清洗二道 浸泡,常温,1min;

⑺烘干 110～140℃,10min。

6.4 自行车、摩托车、拖拉机类

因大部分工件有锈蚀、氧化皮、油污,产量一般都较大,要求处理速率快。一般工艺为:

(1)除油除锈“二合一” 浸泡,60～70℃,50～70℃,10min;

(2)水清洗 浸泡,常温,1min;

(3)中和 浸泡,常温,1min;

(4)表调 浸泡,常温,1min;

(5)磷化 浸泡,30～70℃,6min;

(6)水清洗二道 浸泡,常温,1min;

⑺烘干 110～140℃,10min。

磷化(Ⅵ)——质量控制及检测方法

磷化后的工件,根据其用途,对其质量指标进行分项查验。主要质量控制指标,包括磷化膜外观、磷化膜厚度或膜重、磷化膜或后处理以后的耐蚀性三大共性指标。

根据磷化用途有时还要检测:磷化与漆膜配套性、磷化膜硬度、摩擦系数、抗擦伤性等指标。关于磷化的三共性指标,可参照如下标准及方法。

磷化膜外观:采用目测法,相关标准GB 11376-89《金属的磷酸盐转化膜》和GB 6807-86《钢铁工件涂漆前磷化处理技能条件》。

磷化膜厚度或膜重:膜厚度丈量采用GB 6462《金属的氧化覆盖层横切面厚度显微镜丈量法》,也可采用测厚仪,按照GB

4956《磁力金属基体上非磁力覆盖层厚度丈量磁力方法》或GB

4957《非磁力金属基体上非导电覆盖层丈量涡流方法》。膜重丈量采用重量法,可依照GB 6807《钢铁工件涂漆前磷化处理技能条件》或GB

9792《金属材料上的转化膜单元面积上膜层质量的测定》。

耐蚀性:检测磷化膜自己的耐蚀性可采用硫酸铜点滴法,氯化钠盐水浸泡法和盐雾试验法。点滴法和盐水浸泡法可依照GB

6807-86《钢铁件涂漆前磷化处理技能条件》,磷化膜经过后处理如涂油,涂蜡,涂漆后一般进行盐雾试验查验。盐雾试验可依照GB

1771-79《漆膜耐盐雾测定法》或GB 6458《金属覆盖层中式盐雾性试验》。

1 涂漆前打底用磷化

用于漆前打底的磷化处理,其主要目的是提高漆膜的黏着力和涂层系统的耐蚀性,因此重点在于与漆膜的配合性能方面。一般对磷化质量检测指标包括膜外观、膜厚

度和与漆膜配套后的性能。膜外观应为均匀细密完备的磷化膜,对轻铁系磷化,其外观应为均匀细密完备的磷化膜,对轻铁系磷化,其外观应为完备的红蓝彩色膜。

磷化膜不宜过厚,一般膜重应小于7.5g/m2,最佳为1.5～3.0g/m2,对于轻铁系磷化膜重0.5～1.0g/m2为好,过厚和粗糙的磷化膜是不

利涂漆的。耐蚀性指标包括磷化膜自己的耐蚀性和涂漆前不应出现泛黄生锈征象。磷化与漆配合后的耐蚀性是最为重要的,它体现了磷化膜与漆协同后的整体耐蚀能

力。磷化膜与涂漆配合后除检测耐蚀性外,一般还需测定其漆膜的机械物理性能,如:黏着力、冲击强度、抗弯能力(软而韧性)等。

涂漆前打底用磷化的质量指标及检测方法一般应参照国家标准GB 6807-86《钢铁工件涂漆前磷化处理技能条件》,该标准对磷化膜的各项质量指标及检测评价方法都有较详细的规定,其主要内容如下:

(1)

磷化膜外观应为结晶致密、连续均匀的浅灰到深灰色膜,对于轻铁系磷化应为连续彩色膜。允许出现下述缺陷;轻微的水迹,铬酸盐痕迹、轻微挂灰征象,由于热处

理烧焊及加工等表面状态不同造成的磷化膜缺陷。对于下述则是不允许出现的缺陷:磷化膜出现泛黄生锈、磷化膜疏松、磷化露底局部无膜,紧展开挂起灰。

(2)涂漆用磷化膜重应低于7.5克/m2。

(3)

磷化膜的耐蚀性采用盐水浸泡法,磷化工件在3%NaCl水溶液中,在15～25℃温度下,浸泡1h不应出现锈蚀。磷化与漆膜配合后的耐蚀性检测是将磷化工

件涂覆25～35μm的A04-9白氨基漆,划痕后进行盐雾试验(按GB

1771-79)经24h盐雾试验(铁系磷化是8h盐雾试验)漆膜应无起泡、生锈、脱落征象。

GB 6807-86对硫酸铜点滴法没有作为必须检测的项目,认为可作为工序间磷化质量的快速查验方法,而对磷化与涂漆配合后的耐蚀性作为必检项目。

对于漆前磷化的查验指标及方法也可参照GB 11376-89《金属的磷酸盐转化膜》。

因此,从标准的规定查验项目看,漆前打底用磷化应该是致密、均匀、薄层磷化膜,应着意查验磷化与油漆配套后的耐蚀性及机械物理性能。

2对防锈、耐蚀用磷化

对于这类磷化,其主要目的是为了耐蚀防护,其耐蚀性是最为重要的指标。一般的质量检测指标包硫酸铜点滴要大于1min,耐盐水大于2h,盐雾试验大于1.5h。有关涂油或涂蜡后的耐蚀性检测,最好采用盐雾试验,具体应达到的耐盐雾时间,可由供需双方商定。

3 润滑、耐磨减摩磷化

起润滑作用的磷化主要用在冷加工方面,一般是锌系。耐磨减摩磷化是用于载荷摩擦运动的工件,通例的是锰系磷化。

对于起润滑作用的磷化,主要查验外观、膜重、耐蚀性以及皂化后的滑润性,有时要测定摩擦系数。要求磷化膜外观应均匀完备,一般膜重大于5g/m2,以包管有一定的膜厚,经皂化后,明显减低摩擦力,减少模具损伤,减少工件冷作时的开裂。

对

于耐磨减摩磷化,一般为锰系磷化,其磷化膜外观应为均匀完备深灰或黑色膜。对于配合间隙小的零部件,其膜重应在1～3g/m2,动配合间隙大的工件,其膜

重应在5g/m2以上。要求这类磷化有较高的硬度和抗擦伤性能,具体指标可由供需双方商定。同时耐磨减摩磷化应有较好的耐蚀性,通常耐盐雾应在1.5h以

上。对于润滑、耐磨减摩磷化同样可参照GB 11976-89。

4 其它用途的磷化

磷化除了用上述三个领域外,还可

用于电绝缘方面,装饰性方面。其通例质量检测指标为外观、膜重和耐蚀性。对电绝缘磷化,要求检测单元面积上的表面电阻。对装饰性磷化要根据不同的要求进行

染色处理,要求不同的色彩色度和耐蚀性,这些指标的检测方法和控制范围一般由供需双方商定。

磷化质量指标的检测和控制,是根据其用途的不同要有各种不同的要求,除通例的外观、膜重,某些磷化的耐蚀性有标准可遵循外,大部分指标及检测方法都是由供需双方商定。