...wd......wd......wd...磷化處理技術(shù)教案

磷化是大幅度提高金屬外表耐腐蝕性的一個(gè)簡(jiǎn)單可靠、費(fèi)用低廉、操作方便的工藝方法，因此被廣泛的應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中。

現(xiàn)代磷化工藝流程一般為：

脫脂→水洗→除銹→表調(diào)→磷化→水洗→烘干。

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1、

脫脂

鋼材及其零件在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中要用防銹油脂保護(hù)，一般合金在壓力加工時(shí)要用到拉延油，林件在切削加工時(shí)要接觸乳化液，熱處理時(shí)可能接觸冷卻油，零件上還經(jīng)常有操作者手上的油跡和汗跡，零件上的油脂還總是和灰塵等雜質(zhì)摻和在一起的。零件上的油脂不僅阻礙了磷化膜的形成，而且在磷化后進(jìn)展涂裝時(shí)會(huì)影響涂層的結(jié)合力、枯燥性能、裝飾性能和耐蝕性。

要脫去金屬外表的油脂，首先就要了解油脂的有關(guān)性質(zhì)：

1、

油污的性質(zhì)和組成

在選擇脫脂方法和脫脂劑時(shí)，首先要了解金屬外表所帶的油污的性質(zhì)和組成，只有這樣，才能進(jìn)展正確的選擇，到達(dá)滿意去油效果。

1、1、油污的組成

(1)、礦物油、凡士林

他們是防銹油、防銹脂、潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂及乳化液的主要成分。

〔2〕皂類動(dòng)植物油脂、脂肪酸等

他們是拉延油的主要成分。

〔3〕防銹添加劑

他們是防銹油和防銹脂的主要成分。

此外，金屬屑、灰塵及汗?jié)n等污物也會(huì)混雜在上述的油污中。

1、

2油污的性質(zhì)

〔1〕化學(xué)性質(zhì)

根據(jù)油污能否與脫脂劑發(fā)生化學(xué)反響而分為可皂化油污和不可皂化油污。

植物油脂和動(dòng)物油脂是可皂化的，他們可以依靠皂化、乳化和溶解的作用脫除。礦物油和凡士林是不可皂化的，他們只能依靠乳化或溶解的作用來(lái)脫除。

〔2〕物理性質(zhì)

根據(jù)油污黏度或滴落點(diǎn)的不同，其形態(tài)有液體和半固體。黏度越大或滴落點(diǎn)越高，清洗越困難。根據(jù)油污對(duì)基體金屬的吸附作用，可分為極性油污和非極性油污。極性油污，如含有脂肪酸和極性添加劑的油污，有強(qiáng)烈的吸附在基體金屬上的傾向，清洗較困難，要靠化學(xué)作用或較強(qiáng)的機(jī)械作用力來(lái)脫除。

此外，某些油污，如含有不飽和脂肪酸的拉延油，長(zhǎng)期存放后，氧化聚集形成薄膜，含有固體粉料的拉延油，細(xì)微的粉料吸附在基體金屬外表上，還有當(dāng)油污和金屬腐蝕物等混合在一起，都會(huì)極大的增加清洗的難度。

2、脫脂方法及材料

脫脂是依靠脫脂劑對(duì)污物的溶解作用，皂化作用，依靠外表活性劑對(duì)污物的潤(rùn)濕、滲透、分散等物理作用等等，使污物成為可溶解的或可分散的。但還必須使污物離開(kāi)金屬外表，而讓新的清洗劑占據(jù)外表，這樣金屬外表才能到達(dá)清潔。因固體外表有相對(duì)穩(wěn)定的液膜，溶解后的污物自動(dòng)離開(kāi)金屬外表以及外表上清洗劑的更新等都不是很容易的。這就要求加以攪拌、擦拭等方式，以完成清洗過(guò)程或提高清洗效果等。

2、1清洗的方式有：

〔1〕

機(jī)械攪拌。在液體中加以機(jī)械攪拌，使固體外表之液膜減薄。攪拌越強(qiáng)，液膜越薄，但其作用有一定限度。

〔2〕

擦洗。

〔3〕

加溫清洗，增加熱運(yùn)動(dòng)。

〔4〕

噴洗。用高壓噴洗。

〔5〕

蒸氣清洗。用溶劑蒸氣清洗，溶劑在金屬外表上冷凝成液體，液體流淌時(shí)帶下污物。

〔6〕

超聲波輔助清洗。利用超聲波振蕩作用，使固體外表被沖擊震動(dòng)，促使污物離開(kāi)金屬外表。

〔7〕

電解清洗。利用金屬外表電化學(xué)反響生成氣體。氣體自外表詣出時(shí)，使污物析出，自外表剝離。

2、2清洗用材料

清洗用材料有幾類：石油系溶劑，鹵代烴溶劑，堿性化學(xué)水溶液，乳化液等。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是溶劑清洗和堿液清洗倆種。

1〕常見(jiàn)的有機(jī)溶劑為：

石油系溶劑有溶劑汽油、煤油、正己烷等；芳香族溶劑有甲苯、二甲苯等；氯系溶劑有三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、二氯甲烷等。

有機(jī)溶劑的特點(diǎn)是脫脂效率高，特別是去除那些高黏度、高滴落點(diǎn)的油脂具有特殊的效果，而且可以在常溫下用簡(jiǎn)單的器具和石油系溶劑進(jìn)展手工清洗，對(duì)于各種金屬、各種尺寸和形狀的零件都適用，一在產(chǎn)量不大、機(jī)械化水平不高及有特殊要求的工廠中仍然采用。

為了使油污除凈，至少要用有機(jī)溶劑西倆次以上，使用一段時(shí)間后，當(dāng)溶劑中的油污含量增加到一定程度時(shí)，要及時(shí)更換，最后一道清洗要用比較干凈的溶劑。

除了液相有機(jī)溶劑脫脂，還有氣相有機(jī)溶劑脫脂。例如利用三氯乙烯、三氯甲烷等物質(zhì)，他們的沸點(diǎn)低、受熱易汽化，遇冷易液化、蒸氣密度大、蒸氣界面不易擴(kuò)散、不燃燒、溶解能力強(qiáng)〔15度時(shí)三氯乙烯的溶解能力比汽油大四倍，50度時(shí)大七倍〕，因而常用做氣相脫脂，即把零件置于這類有機(jī)溶劑的蒸氣中蒸氣就在冷的零件上冷凝化，零件上的油脂就溶解于液化了的有機(jī)溶劑中而脫離零件，液化了的溶劑又被加熱成蒸氣，這種過(guò)程一直持續(xù)到零件外表的溫度與溶劑的溫度相等，蒸氣不在被液化為止。

雖然氣鄉(xiāng)有機(jī)溶劑去油效率內(nèi)很高，但是不能洗掉無(wú)機(jī)鹽類和堿類物質(zhì)，不能除去零件上的灰塵微粒。把三氯乙烯的浸洗、氣相清洗和噴洗來(lái)聯(lián)合采用，可以獲得極好的清洗效果。由于采用有機(jī)溶劑去油的勞動(dòng)條件差、毒性較大，氣相脫脂必須有良好的封閉式脫脂設(shè)備和通用裝置，大多數(shù)有機(jī)溶劑防火要求嚴(yán)格，而且脫脂費(fèi)用高，現(xiàn)在又有高效賭東道的水基清洗劑的出現(xiàn)，現(xiàn)在一般已不采用有機(jī)溶劑去油。

2〕堿性水基清洗

以堿性清洗劑為主的水溶液，對(duì)動(dòng)植物油脂通過(guò)皂化作用使之成為可溶于水的皂類。此皂為外表活性劑，對(duì)非極性的礦物油有乳化作用，使之“增溶〞于水相中堿性清洗劑的水溶液也可溶解汗跡等無(wú)機(jī)污物，故也能將其洗去。參加合成洗滌劑的清洗液，對(duì)油脂的清洗作用更有效。

堿性化學(xué)水溶液能清洗各種污物，在下一工序要求親水外表時(shí)特別適用。他有較溶劑經(jīng)濟(jì)、清洗液能用水洗凈，有不燃性，無(wú)毒性。

一般的堿性水溶液不如有機(jī)溶劑清洗快，而且需要加溫，還要有機(jī)械攪拌，并需注意PH值高室隊(duì)銅、鋁、鋅等金屬的腐蝕作用。

各種金屬發(fā)生腐蝕的臨界PH值為：

鋅

鋁

錫

黃銅

鋼鐵

PH

10

10

11

11.5

13

目前隨著技術(shù)的開(kāi)展，出現(xiàn)了外表活性劑，他可以和堿性水溶液一起使用。他即保存了堿性脫脂劑方便廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，又能大大的提高脫脂效率，降低脫脂溫度，與單純用外表活性劑相比，即降低了脫脂費(fèi)用，又有很高的脫脂效果。因此，目前被廣泛的應(yīng)用在前處理工藝上。

含外表活性劑的堿性脫脂劑中常用物質(zhì)及作用簡(jiǎn)介如下：

1、氫氧化鈉

又稱苛性鈉，是一種強(qiáng)堿化合物，他在水中溶解后電離出OH??-?，提供堿性，與動(dòng)植物油發(fā)生皂化反響，生成能溶于水的甘油和脂肪酸鹽，溶解分散在水溶液中。所生成的脂肪酸鈉皂不僅自身有水溶性，而且也起外表活性劑的作用，能使不活性的油污被剩余的堿乳化、分散。當(dāng)?shù)V物油脂中存在羧酸基和磺酸基時(shí)，也能產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象。

2、碳酸鈉

又稱蘇打，是一種價(jià)格低廉的堿，他在水中水解時(shí)生成OH-，,提供堿度。因此，碳酸鈉具有緩沖作用，不象強(qiáng)堿那樣腐蝕某些有色金屬。碳酸鈉在硬水中能生成難溶的碳酸鈣，因此對(duì)應(yīng)水有一定的軟化能力。

3、磷酸三鈉幾縮合磷酸鹽

磷酸三鈉在水解時(shí)生成離解度很小的磷酸，從而獲得堿度。磷酸三鈉具有軟化硬水的作用和較明顯的促進(jìn)污垢粒子的分散〔乳化〕作用，他還具有較高的堿性，可通過(guò)皂化作用使脂肪類污垢溶解。

其他縮合磷酸鹽，包括焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉，他們都有一個(gè)重要性質(zhì)，就是作為多價(jià)螯合劑使用，所形成的螯合物不會(huì)從水溶液中沉淀出來(lái)，即是說(shuō)，縮合磷酸鹽對(duì)水的軟化作用不會(huì)產(chǎn)生任何沉淀。對(duì)鈣離子的螯合力以六偏磷酸鈉最強(qiáng)，對(duì)鎂離子的螯合力以焦磷酸鈉最強(qiáng)，三聚磷酸鈉對(duì)鈣鎂離子的螯合力介于倆者之間。所有的縮合磷酸鹽尤其是三聚磷酸鈉與十二烷基苯磺酸鈉這類外表活性劑都有明顯的協(xié)和作用，二者復(fù)配比比單用其中一種的清洗效果大幅度提高。此外，他們還具有緩沖、分散、促進(jìn)乳化等作用。4、硅酸鈉有原硅酸鈉、偏硅酸鈉和水玻璃。水玻璃在水中能形成穩(wěn)定的膠體，形成溶劑化膠束，與外表活性劑一起使用時(shí)，有良好的助洗作用。硅酸鹽在水中會(huì)發(fā)生水解，水解生成的硅酸不溶于水，而以膠束構(gòu)造懸浮在槽液中，此種溶劑化的膠束對(duì)固體污垢的粒子具有懸浮和分散能力，對(duì)油污有乳化作用，因而有利于防止污垢在工件的外表再沉積。硅酸鹽具有緩沖作用，即在酸性污垢存在時(shí)，其PH值幾乎維持不變。硅酸鹽還可以和水中的高價(jià)金屬離子形成沉淀，可除去水中的鐵鹽，還能絡(luò)合鈣鎂離子，在一定意義上說(shuō)有軟化水的作用。硅酸鹽還具有耐腐蝕作用，是金屬緩蝕劑，因而有色金屬，特別是鋁、鋅、錫等制件用的堿性清洗劑幾乎都含有硅酸鹽。

5、外表活性劑

外表活性劑又叫界面活性劑。狹義上講是指在很低含量時(shí)就能顯著的降低水的外表張力的物質(zhì)稱為外表活性劑。廣義上是指但凡能夠使體系的外表狀態(tài)發(fā)生明顯變化的物質(zhì)，都稱之為外表活性劑。

外表活性劑的分子是由易溶于油的親油基和易溶于水的親水基倆種集團(tuán)所組成。親油基以長(zhǎng)的碳?xì)滏湠榇怼６H水基團(tuán)是極性的基團(tuán)，如羥基、羧基、氨基、磺酸基和醚基等為代表。這倆種基團(tuán)的不同親和力各自獨(dú)立作用而又同時(shí)發(fā)生。這種特點(diǎn)，使液體外表發(fā)生許多性能上的變化，表現(xiàn)在外表或界面上的吸附，外表力與界面張力的降低及潤(rùn)濕、凈洗、分散增溶、乳化、潤(rùn)滑等性能上。

外表活性劑的親油基構(gòu)造上的差異較小，一般是由長(zhǎng)鏈烴構(gòu)成，包擴(kuò)以下構(gòu)造：

1〕

直鏈烷基〔C8~C20〕

2〕

支鏈烷基〔C8~C20〕

3〕

烷基苯基〔烷基碳原子數(shù)為8~16〕

4〕

烷基萘基〔烷基碳原子數(shù)為3以上〕

5〕

松香衍生物

6〕

高相對(duì)分子質(zhì)量聚氧丙烯基

7〕

長(zhǎng)鏈全氟〔或氯代〕烷基

8〕

全氟聚氧丙烯基〔低的相對(duì)分子質(zhì)量〕

9〕

硅氧烷基等

他的親水基局部的基因種類繁多，差異較大。外表活性劑性質(zhì)的差異除與烴基大小、形狀有關(guān)外，還主要與親水基的不同有關(guān)。因而外表活性劑的分類一般是以其親水基團(tuán)的構(gòu)造為依據(jù)，即按外表活性劑溶于水時(shí)的離子類型來(lái)分類，可分為四大類：陽(yáng)離子型、陰離子型、倆性型和非離子型。在工業(yè)生產(chǎn)中用陰離子型和非離子型倆類。

外表活性劑的親水基親油基的強(qiáng)弱與其潤(rùn)濕、洗滌、乳化性有關(guān)系，主要表現(xiàn)在HLB值上及臨界膠束濃度(CMC)。

臨界膠束濃度是指外表活性劑形成膠束的最低濃度。當(dāng)在水中參加少量外表活性劑時(shí)，為使親油基團(tuán)不被水分子排斥，他的極性基傾向于留在水中，而非極性基傾向于翹出水面，造成外表活性劑分子在水面整齊的取向排列，不在是原來(lái)純水的外表，因而水溶液的外表張力下降，當(dāng)外表活性劑濃度增加到一定值時(shí)，外表不能再容納更多的外表活性劑分子，外表濃度到達(dá)最大值時(shí)，外表張力達(dá)最小值，此時(shí)多余的外表活性劑分子轉(zhuǎn)向液體內(nèi)部，出現(xiàn)成團(tuán)構(gòu)造。親油基向里，親水基向外，以減少親油基與水的接觸面積，這種成團(tuán)構(gòu)造稱為“膠束〞。開(kāi)場(chǎng)形成膠束的濃度稱為臨界膠束濃度〔CMC〕。大于臨界膠束濃度時(shí)，溶液中猶如添加了許多“袋子〞，把不溶的油污裝入“袋子〞，產(chǎn)生增溶作用。CMC越小，外表活性越大，而CMC的大小與構(gòu)造有關(guān)，與雙親程度有關(guān)：

1〕

憎水基鏈越長(zhǎng)，越易形成膠束，CMC越小。

2〕

親水基越強(qiáng)，電荷越多，靜電排斥力越大，越不易形成膠束，CMC越大。故CMC值順序是：離子型>倆性型>非離子型

一般外表活性劑CMC值都很低，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)大多在0.02%~0.4%范圍內(nèi)。使用外表活性劑時(shí)，一定要保證他的濃度大于CMC，才能充分發(fā)揮其性能。

外表活性劑有著潤(rùn)濕、乳化、增溶、起泡、絮凝等多種作用，要使外表活性劑起到某一種作用，就必須選出一種適宜的外表活性劑來(lái)使用，可以借助HLB值來(lái)考慮。HLB值的概念是：

HLB=親水基的親水性/親油基的親油性

HLB值與外表活性劑性質(zhì)的關(guān)系

一般說(shuō)來(lái)，HLB值越大，親水性愈強(qiáng)，即在水中的溶解性愈好。按外表活性劑在水中的溶解情況，可以估計(jì)HLB值如下：

外表活性劑在水中的溶解情況

HLB值范圍

在水中不分散

1~4

少量分散

3~6

強(qiáng)烈攪拌后成乳狀分散

6~8

穩(wěn)定的乳狀分散

8~10

半透明至透明分散

10~13

透明溶液

13

根據(jù)金屬外表油污及油脂的HLB值，選用恰當(dāng)?shù)娜榛瘎?，和清洗劑進(jìn)展脫脂，則能脫出的干干凈凈。

泡沫及消泡

含有外表活性劑的脫脂液的外表張力很低，界面能小，因而當(dāng)空氣混入到溶液中，外表活性劑分子就按照一定的順序排列吸附于氣液界面上，使形成的氣泡具有一定的黏度而趨向穩(wěn)定，大量的氣泡僅以薄層液膜分開(kāi)而大量聚集就形成泡沫，適量的泡沫有幫助懸浮油污的作用，對(duì)脫脂起里見(jiàn)解的作用。但如果泡沫過(guò)多，就會(huì)冒出清洗機(jī)，不但污染場(chǎng)地，而且造成脫脂液流失，液面降低，而液面降低和泡沫過(guò)多，都會(huì)使噴射泵不能正常運(yùn)行，影響噴射壓力和流量，甚至無(wú)法工作。因此必須控制泡沫的含量。在脫脂劑的配方中，消泡主要從倆方面入手：添加消泡劑或靠調(diào)整配方消泡。常用的消泡劑都是易在氣泡外表鋪展的液體。消泡劑在氣泡膜液面鋪展時(shí)，會(huì)帶走鄰近外表層的液體，使液膜局部變薄，于是液膜破裂而到達(dá)消泡的目的。一般情況下，消泡劑在外表鋪展越快，消泡作用就越強(qiáng)，能在外表鋪展，起消泡作用的液體，大多數(shù)外表張力都較低，易于吸附于溶液外表，易于鋪展，一方面帶走外表液體，另一方面。取代了外表膜中的起泡劑分子，使氣泡破裂。常用的消泡劑有：

1〕

醇類低級(jí)醇消泡持久性較差，揮發(fā)后就無(wú)消泡作用，高級(jí)醇〔如辛醇、壬醇〕較丁醇、乙醇等低級(jí)醇好，但使用時(shí)需不斷添加。更高級(jí)的醇〔如油醇〕，具有非常有效的消泡作用，他不揮發(fā)，但也不水溶，需要溶于較低的額醇中一起添加。

2〕

磷酸脂類

如磷酸三丁脂，消泡效果也不持久。

3〕

硅油類

外表張力極低，易于在溶液外表鋪展，是非常有效的消泡劑。使用濃度低，只要百萬(wàn)分之幾十就見(jiàn)效果。缺點(diǎn)是價(jià)格貴，而且水后清洗不徹底，會(huì)影響涂層的外觀和附著力。

4〕

聚醚類

目前使用最廣泛的一種，是良好的消泡劑，并能抑制泡沫再產(chǎn)生。被廣泛的應(yīng)用在前處理線上。

5〕

揮發(fā)性的石油溶劑

如松香水或煤油，

其參加量為清洗溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.02~0.1%，當(dāng)這些溶劑揮發(fā)時(shí)，泡就破滅。這種消泡劑也是不能持久。

6〕

某些防銹油及石油副產(chǎn)品

含有外表活性劑的堿性脫脂劑使用最廣泛，其脫脂效率也很高，常常把堿性無(wú)機(jī)物〔碳酸鈉、硅酸鈉、聚合磷酸鈉等〕稱為助洗劑。助洗劑的助洗作用來(lái)自于：

1〕

降低外表活性劑的膠束濃度，提高外表活性劑的活性。

2〕

增加溶液的堿性，以利于中和酸性污物或使動(dòng)植物油脂皂化。

3〕

許多堿性助洗劑能起到軟化硬水的作用，特別是磷酸鹽和硅酸鹽的效果更好。

4〕

有的助洗劑在溶液中分散形成膠體，起著吸附、懸浮和分散污物的作用。

5〕

外表活性劑的增強(qiáng)或膠體物質(zhì)的形成，都產(chǎn)生防止污物再附著的作用。

3、影響脫脂工藝的因素

脫脂質(zhì)量的好壞主要取決于脫脂溫度、脫脂時(shí)間、機(jī)械作用和脫脂劑四個(gè)因素。

1.

脫脂溫度

一般說(shuō)來(lái)，溫度越高，脫脂越徹底。這是因?yàn)槿矫娴脑?，第一，溫度使油污的物理性能發(fā)生變化，例如滴落點(diǎn)高的防銹脂，凡士林，固態(tài)石蠟等，在較低溫度下即使采用高濃度的堿液也難洗凈。但是，當(dāng)提高油污的溫度，他們的黏度就降低，甚至形成液滴而利于除去。第二，促進(jìn)化學(xué)反響的進(jìn)展，一般的說(shuō)，溫度每上升10度，化學(xué)反響速度提高一倍。第三，加速外表活性劑分子的運(yùn)動(dòng)，從而促進(jìn)浸潤(rùn)、乳化、分散等作用。隨著溫度的升高，溶液對(duì)污物的溶解能力也提高。但是，并不是所有場(chǎng)合都是溫度越高越好，各種脫脂劑有其適合的溫度范圍，在采用某些種類外表活性劑的脫脂液中，過(guò)高的溫度會(huì)使外表活性劑析出聚集如同油珠附著在外表上，造成磷化膜發(fā)花不均勻。

2.

脫脂時(shí)間

在脫脂操作中，必須保證有足夠的脫脂時(shí)間，壓力噴射脫脂時(shí)間一般為1.5~3分鐘，浸漬脫脂為3~5分鐘〔視油污的種類和多少而定〕。增加脫脂時(shí)間，即延長(zhǎng)脫脂液與油污的接觸時(shí)間，從而提高脫脂效果。油污越多，脫脂時(shí)間就需越長(zhǎng)。在流水線作業(yè)中，往往不允許采用太長(zhǎng)的時(shí)間，因此一般先用噴射予脫脂1分鐘，再用浸漬脫脂3分鐘。

3.

機(jī)械作用

在脫脂中，借助于壓力噴射或攪拌等機(jī)械作用是非常有效的，因?yàn)?，噴射時(shí)迫使新鮮的脫脂溶液與零件外表有良好的接觸，而且整個(gè)脫脂液含量均勻，有利于提高脫脂效果；噴射時(shí)依靠機(jī)械作用力促使脫脂劑滲透和破壞油膜，從而有效的迫使油污脫離零件外表；噴射時(shí)促使脫離零件的油污乳化和分散于脫脂溶液中，防止油污再吸附到洗凈的零件外表上。在中低溫脫脂中，機(jī)械作用尤為重要。一般的說(shuō)，壓力噴射比浸漬脫脂速度快1倍以上。噴射壓力通常為〔0.1~0.2〕Mpa(用于壓力噴射的脫脂劑必須是低泡的，以免泡沫過(guò)多影響正常操作和脫脂液流失)，浸漬脫脂也不能認(rèn)為是靜止浸漬，必須裝備循環(huán)泵，使溶液不停的攪動(dòng)，每小時(shí)的循環(huán)量約為槽液體積的5倍。

4.

脫脂劑對(duì)脫脂效果的影響

脫脂劑的組成和使用方法對(duì)脫脂效果有很大的影響。例如，含有外表活性劑的堿液脫脂比單獨(dú)的堿性物溶液脫脂效果好。對(duì)于滴落點(diǎn)高的固態(tài)或半固態(tài)油脂，用溶劑清洗比用其他脫脂效果有效。為了提高油污的乳化和分散能力，適當(dāng)提高脫脂劑中外表活性劑的含量是有效的，不同的外表活性劑品種及不同的堿性物都使脫脂效果產(chǎn)生一定差異，良好的脫脂劑都是經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)，對(duì)其組分相互搭配比例進(jìn)展反復(fù)篩選而確定的。對(duì)于含有外表活性劑的堿液脫脂劑，最有效的發(fā)揮洗凈作用是在外表活性劑的臨界膠束濃度的上限。使用過(guò)程中，脫脂劑會(huì)不斷的被消耗，使?jié)舛冉档停虼?，必須定期的補(bǔ)加脫脂劑，以保持必要的濃度。脫脂劑的脫脂效果與濃度并不是直線上升的關(guān)系，因此對(duì)于脫脂質(zhì)量要求很高的情況，不應(yīng)當(dāng)采取大幅度提高濃度的方法，而應(yīng)該采用二次脫脂的方法，倆個(gè)脫脂液可以是一樣的，而且不必額外的提高濃度。

在實(shí)際使用中，必須考慮各方面因素，使各個(gè)因素都控制在最正確狀態(tài)下，使脫脂到達(dá)滿意的效果。

選用脫脂劑應(yīng)注意的事項(xiàng)

在進(jìn)展脫脂前，應(yīng)考慮脫脂劑的選擇及以下幾個(gè)方面：

1.被處理零件的材質(zhì)

不同的金屬在堿液中有不同的腐蝕界限，因此，必須根據(jù)零件的材質(zhì)選擇適宜的PH值的脫脂劑。見(jiàn)下表：

各種金屬發(fā)生腐蝕的臨界PH值為：

鋅

鋁

錫

黃銅

硅鐵

鋼鐵

PH

10

11

11.5

13

14

2.油污的種類及數(shù)量

要考慮零件上油污的化學(xué)性質(zhì)〔儲(chǔ)存時(shí)能否與周圍介質(zhì)發(fā)生反響而影響脫脂，與脫脂液能否發(fā)生皂化反響〕，油污的物態(tài)〔固體或液體，油污中固態(tài)塵粒含量〕，油污對(duì)底材的吸附性〔分子極性〕等情況，再選用適宜的脫脂劑。例如動(dòng)植物油是可皂化的，因而在較高溫度下用氫氧化鈉脫脂是有效的。礦物油不發(fā)生皂化反響，用氫氧化鈉脫脂就不適宜了，應(yīng)用乳化性能好的脫脂劑才能奏效。用一般的水基脫脂劑在低溫或中溫是很難洗凈半固態(tài)的防銹脂，這時(shí)用溶劑脫脂是很有效的。洗吸附性較強(qiáng)的防銹油比洗機(jī)械油困難，因此，應(yīng)該選用更好的脫脂劑來(lái)清洗防銹油。

3.脫脂劑的正確選擇

脫脂方法不同，對(duì)脫脂劑要求也不同。壓力噴射脫脂因機(jī)械作用力大，脫脂效果好，但由于是處在極易起泡的狀態(tài)下，因而選用低泡脫脂劑是必要的，浸漬脫脂的機(jī)械作用較弱，因此要選用脫脂性能更好的脫脂劑，適當(dāng)?shù)脑黾用撝瑒┖亢脱娱L(zhǎng)脫脂時(shí)間。

5.

注意與下道工序的配合

下道工序是酸洗還是磷化，磷化前有沒(méi)有外表調(diào)整工序，都與脫脂劑的選用有關(guān)。因?yàn)椴煌那疤幚砼c磷化配套，所得磷化膜的質(zhì)量不同，品質(zhì)也不同。酸洗和強(qiáng)堿脫脂的磷化結(jié)晶大且疏松。對(duì)于脫脂，如果下道工序是薄型磷化處理，要選用低堿度的帶表調(diào)處理的脫脂劑；如果有單獨(dú)的表調(diào)工序，則只考慮脫脂效果，堿度影響不大，不必多慮；如果下道工序是酸洗除銹，則不必選用帶表調(diào)的脫脂劑，而在磷化前單獨(dú)進(jìn)展表調(diào)處理；如工序間隔較長(zhǎng)，則選用水洗后生銹傾向較小的脫脂劑〔如磷酸鹽類型的脫脂劑〕或增加噴濕處理。對(duì)于油污較重或不易起清洗到位的外表，要采用手工預(yù)擦洗，他不僅是脫脂的要求，也能明顯的改善磷化質(zhì)量，經(jīng)預(yù)擦洗的磷化膜結(jié)晶細(xì)小、致密，而未經(jīng)預(yù)擦洗的結(jié)晶則粗大的多。

脫脂效果的檢查

檢查脫脂效果的方法有很多，例如；目視法、擦拭法、水浸潤(rùn)法、接觸角法、硫酸銅法、殘留油份質(zhì)量法、比色法、熒光法、紅外分光法等。最常用的是水浸潤(rùn)法，即觀察脫脂水洗后的外表水膜連續(xù)完整情況。充分脫脂的外表，其水膜應(yīng)連續(xù)完整，無(wú)水珠懸掛。在磷化條件正常的情況下，觀察磷化膜也可檢查脫脂效果，只有在無(wú)油污的金屬外表才能形成外觀完整的均勻磷化膜，任何清洗方面的缺乏都會(huì)立即顯示出來(lái)。

在脫脂的實(shí)際應(yīng)用中，常遇到以下的問(wèn)題：

問(wèn)題

原因

解決方法

脫

脂

效

果

不

佳

1〕

脫脂劑選擇不當(dāng)

2〕

脫脂時(shí)間太短

3〕

脫脂溫度偏低

4〕

脫脂劑濃度偏低

5〕

噴射壓力低

6〕

噴嘴堵塞，流量缺乏

7〕

浸漬脫脂的機(jī)械作用力小

8〕

工作液中含油量太高

9〕

脫脂后水洗不徹底

更換脫脂劑

延長(zhǎng)脫脂時(shí)間

提高溫度

提高濃度至工藝范圍

提高噴射壓力

定期清理噴嘴

用泵循環(huán)工作液或搖動(dòng)零件

更換槽液，并控制槽液中油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.4%，并加強(qiáng)水洗，水洗水用連續(xù)溢流

工作液

泡沫多

1〕

溫度太低

2〕

循環(huán)泵密封處磨損而進(jìn)空氣

3〕

脫脂劑選擇不當(dāng)

提高溫度至規(guī)定范圍

更換泵的密封材料

更換脫脂劑

水洗槽液

泡沫多

1〕

水洗槽溢流量太小

2〕

循環(huán)泵密封處磨損而進(jìn)空氣

加大溢流水量

更換泵的密封材料

水洗槽

堿度過(guò)高

1〕

堿槽向水洗槽竄溶液

2〕

零件帶太多的堿液入水洗槽

3〕

水洗槽的溢流量太小

改造設(shè)備，防止竄液

改變裝掛方式，或延長(zhǎng)滴液時(shí)間

加大溢流水量

零件水洗

后生銹

1〕

工序間隔時(shí)間太長(zhǎng)

2〕

零件停在水洗段時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

工序間增加噴濕

零件不允許在此長(zhǎng)時(shí)間停留

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

2、涂裝前除銹、除氧化皮

鋼鐵熱加工時(shí)受氧化產(chǎn)生硬而脆的氧化皮，如熱軋鋼板、熱處理零件、鍛件、焊接件都會(huì)有氧化皮。此外鋼鐵在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，接觸水或其他腐蝕介質(zhì)，都極易出現(xiàn)一層黃銹。而這氧化皮和黃銹在涂層下時(shí)會(huì)加快鋼鐵的腐蝕速度?？梢?jiàn)充分的除去鋼鐵外表的氧化皮和黃銹，對(duì)涂裝物得到有效保護(hù)是非常重要的。除銹方法就倆類，一是機(jī)械法，二是化學(xué)法。

1、

機(jī)械法

1〕

手工打磨

是使用簡(jiǎn)單工具或打磨材料進(jìn)展，對(duì)工作量不大的除銹作業(yè)采用此方法。一般方法為：用刮刀除銹；用研磨膏除銹；以及用鋼絲刷除銹等。

2〕

機(jī)械打磨除銹

利用打磨除銹的工具或材料，以機(jī)械力驅(qū)動(dòng)而除銹。例如用砂布、砂紙、研磨膏、金屬絲刷等固定在固定的輪盤(pán)上，輪盤(pán)靠近除銹面而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就可在除銹面上打磨。

3〕

噴砂、噴丸除銹

用高壓空氣將沙子或金屬粒向金屬制品外表噴射以除銹或除氧化皮。

4〕

滾光除銹

將制品和磨料一起放在滾桶內(nèi)旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)，使物品與這些材料直接接觸、摩擦以除銹及除氧化皮。

2、

一般化學(xué)法

化學(xué)除銹一般是酸洗法，堿法也有使用。

1〕

酸洗在酸洗中，一般使用無(wú)機(jī)酸如鹽酸、硫酸及磷酸等，并常用酸洗緩蝕劑以減少基體

金屬的溶解。特殊鋼或非鐵金屬則常用混合酸或草酸、鉻酸、檸檬酸等。

a)

硫酸酸洗

一般情況下鋼鐵大都使用硫酸酸洗，其濃度為98%的濃硫酸經(jīng)稀釋后使用，使用濃度不同，因而其除銹能力也不一樣，此外，溫度的影響很大，一般在60~80度是起除銹能力最強(qiáng)，除銹時(shí)間最短。一般常用的工業(yè)硫酸濃度為98%，其比重約為1.84g/ml，濃硫酸有很強(qiáng)的氧化性，為無(wú)色油狀液體，無(wú)氣味，與水混合放出大量的熱，硫酸還可以用來(lái)清洗不能用鹽酸酸洗的不銹鋼和鋁合金零件。用濃硫酸酸洗因?yàn)檫B續(xù)使用而導(dǎo)致鐵離子濃度增加時(shí)，酸洗能力會(huì)下降，當(dāng)金屬外表有硫酸鹽析出時(shí)，酸洗能力大減，稱為酸液的老化。在10%的硫酸中，鐵離子濃度不能超過(guò)80~120g/L。

硫酸較其他的酸容易引起滲氫現(xiàn)象。溫度越高，基體金屬吸氫速度俞高。酸的濃度高也增加滲氫傾向。當(dāng)酸中存在有As2O3、Sb2O3、H2S時(shí)，鐵上滲氫現(xiàn)象增強(qiáng)。有時(shí)參加硝酸、鉻酸等氧化劑2~5%以防止這些物質(zhì)產(chǎn)生不良的滲氫影響。

b)

鹽酸酸洗

鹽酸也是酸洗中常見(jiàn)的酸。常用濃度為5~15%。工業(yè)鹽酸的濃度一般為36~38%左右，，為無(wú)色透明液體，密度約為1.18g/ml，暴露在空氣中后冒煙，有刺激性酸味。故使用時(shí)一般稀釋一倍再用。一般在室溫下作業(yè)，即使加熱也不能超過(guò)40度。溫度高有多種不利：氯化氫氣體揮發(fā)造成酸的損耗，有害人體，污染環(huán)境，在溫度高時(shí)滲氫現(xiàn)象明顯增強(qiáng)。雖然二價(jià)鐵離子在鹽酸中有緩蝕作用，但當(dāng)溶解鐵量增至100~120g/L時(shí)，為保持酸洗能力，需追加酸量。鹽酸不能用來(lái)清洗不銹鋼和鋁合金，因?yàn)槠渲械穆入x子是能局部破壞鈍化膜的活性離子，是造成小孔腐蝕的主要因素。鹽酸除銹較硫酸快，滲氫影響亦較小，溶液中又無(wú)殘?jiān)?、酸泥等，作業(yè)比較方便。

c)

磷酸酸洗

磷酸的價(jià)格較硫酸、鹽酸高的多，故雖有許多優(yōu)點(diǎn)，酸洗中并不常用。而且酸洗作用較慢，故不用于除氧化皮，而僅用于除薄銹。在除銹后形成有保護(hù)作用的磷酸鹽膜，故常用于涂裝和防銹油涂覆的前處理。工業(yè)磷酸的濃度一般為85%，密度為1.685g/ml，無(wú)色粘稠狀液體而使用時(shí)需稀釋到5~20%，溫度為40~80度。酸液中鐵離子溶解度小，為40~50g/L。到達(dá)了此極限的酸液已無(wú)使用價(jià)值，需要更新。滲氫問(wèn)題在磷酸酸洗中很小，可以不用考慮。

d)

硝酸

一般商品濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65~68%，密度為1.40g/ml，無(wú)色透明液體。濃硝酸在空氣中冒煙，有刺激氣味，他有很強(qiáng)的氧化性，濃度越大，氧化性越強(qiáng)，在30%時(shí)，低碳鋼零件溶解劇烈，酸洗后外表干凈、均勻，對(duì)中碳鋼溶解后外表渣多。硝酸對(duì)人體有強(qiáng)烈的腐蝕作用。涂裝前鋼鐵件除銹很少采用，但是對(duì)于不銹鋼構(gòu)件，硝酸清洗更為適宜，硝酸用于清洗銅銹，效果特好。

e)

氫氟酸

氫氟酸具有強(qiáng)腐蝕性，能強(qiáng)烈的腐蝕玻璃或含硅化合物，因次一般密封在聚乙烯塑料容器中。工業(yè)用的質(zhì)量分?jǐn)?shù)圍0%，密度為1.14/ml，無(wú)色發(fā)煙液體，有刺激氣味，有毒，不能用手接觸，他是很好的銅類清洗劑。氫氟酸主要依靠氟離子的作用。氟離子與三價(jià)鐵離子絡(luò)合，，即使質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%時(shí)，也可以很好的溶解氧化鐵。殘液便于處理，用石灰中和即可。

f)

有機(jī)酸

采用有機(jī)酸酸洗，本錢較高，操作溫度較高，時(shí)間較長(zhǎng)，但是也有其獨(dú)特處，如絡(luò)合性。常用的有檸檬酸、乙二胺四乙酸、氨基磺酸和羧基乙酸等。這些有機(jī)酸清洗主要依靠絡(luò)合性，將鐵離子以絡(luò)合的形式將其溶解，從而到達(dá)除銹的目的。

2、酸洗緩蝕劑

采用無(wú)機(jī)酸除銹時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氫的析出，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致“氫脆〞現(xiàn)象。為了防止氫脆的發(fā)生，減少基體的腐蝕，應(yīng)采用緩蝕劑。緩蝕劑是一種極性分子，他能選擇的在金屬外表的活性區(qū)域以吸附的方式形成一層保護(hù)膜，阻止酸與鐵繼續(xù)反響而到達(dá)緩蝕的目的。目前大致所用的緩蝕劑為：

1、

醛-胺縮聚物類

這類緩蝕劑是以甲醛和苯胺為原料，在酸性介質(zhì)中聚合而成。，此種物質(zhì)性能不穩(wěn)定。

2、

硫脲及其衍生物

這類緩蝕劑多用硫脲和二鄰甲苯硫脲。這類緩蝕劑在較高溫下會(huì)分解，其抗氫脆能力較差。

3、

吡啶及其衍生物類

這類緩蝕劑的原料是從煤焦油或貝母油煉制過(guò)程中的到的副產(chǎn)品中別離出來(lái)的，主要成分是吡啶、喹啉的衍生物的混合物。這類緩蝕劑有很好的緩蝕性能和酸溶解性能，是一種高效的緩蝕劑，但是其奇特的臭味使他受到了限制。

4、

一些華工廠下腳料加工的緩蝕劑

其成分復(fù)雜，有許多無(wú)用的物質(zhì)夾雜在里邊，故質(zhì)量穩(wěn)定上有問(wèn)題。

3、酸洗用潤(rùn)濕劑

在酸液中添加少量的外表活性劑能起到潤(rùn)濕外表，增加酸液同外表的接觸，大大改善酸洗過(guò)程，縮短酸洗時(shí)間，提高酸洗質(zhì)量的作用。

酸液中所用的潤(rùn)濕劑大多是非離子型和陰離子型外表活性劑，常用的潤(rùn)濕劑有OP-10,吐溫-80，平平加，曲通X-100,601洗滌劑等。

除銹除了酸洗外，還有用堿法除銹，以及采用電化學(xué)除銹法等。

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

3、磷化處理

所謂磷化處理是指金屬外表與含磷酸二氫鹽的酸性溶液接觸，發(fā)生化學(xué)反響而在金屬外表生成穩(wěn)定的不溶性的無(wú)機(jī)化合物膜層的一種外表的化學(xué)處理方法。所形成的膜稱為磷化膜。它的成膜機(jī)理為：〔以鋅系為例〕

a)金屬的溶解過(guò)程

當(dāng)金屬浸入磷化液中時(shí)，先與磷化液中的磷酸作用，生成一代磷酸鐵，并有大量的氫氣析出。其化學(xué)反響為；

Fe+2H3PO4=Fe(H2PO4)2+H2?↑

(1)

上式說(shuō)明，磷化開(kāi)場(chǎng)時(shí)，僅有金屬的溶解，而無(wú)膜生成。

b)促進(jìn)劑的加速

上步反響釋放出的氫氣被吸附在金屬工件外表上，進(jìn)而阻止磷化膜的形成。因此參加氧化型促進(jìn)劑以去除氫氣。其化學(xué)反響式為：

3Zn(H2PO4)2+Fe+2NaNO2=Zn3(PO4)2+2FePO4+N2↑+2NaH2PO4+4H2O

(2)

上式是以亞硝酸鈉為促進(jìn)劑的作用機(jī)理。

c)水解反響與磷酸的三級(jí)離解

磷化槽液中基本成分是一種或多種重金屬的酸式磷酸鹽，其分子式Me(H2PO4)2，這些酸式磷酸鹽溶于水，在一定濃度及PH值下發(fā)生水解泛音法，產(chǎn)生游離磷酸：

Me(H2PO4)2=MeHPO4+H3PO4

(3)

3MeHPO4=Me3(PO4)2+H3PO4

(4)

H3PO3=H2PO4-+H+=HPO42-+2H+=PO43-+3H+

(5)

由于金屬工件外表的氫離子濃度急劇下降，導(dǎo)致磷酸根各級(jí)離解平衡向右移動(dòng)，最終成為磷酸根。

d)磷化膜的形成

當(dāng)金屬外表離解出的三價(jià)磷酸根與磷化槽液中的〔工件外表〕的金屬離子〔如鋅離子、鈣離子、錳離子、二價(jià)鐵離子〕到達(dá)飽和時(shí)，即結(jié)晶沉積在金屬工件外表上，晶粒持續(xù)增長(zhǎng)，直至在金屬工件外表上生成連續(xù)的不溶于水的黏結(jié)結(jié)實(shí)的磷化膜。

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

(6)

3Zn2++2PO42-+4H2O=Zn3(PO4)2?4H2O↓

(7)

金屬工件溶解出的二價(jià)鐵離子一局部作為磷化膜的組成局部被消耗掉，而殘留在磷化槽液中的二價(jià)鐵離子，則氧化成三價(jià)鐵離子，發(fā)生〔2〕式的化學(xué)反響，形成的磷化沉渣其主要成分是磷酸亞鐵，也有少量的Me3(PO4)2。

1、

磷化的分類方法有以下幾種：

1、

根據(jù)組成磷化液的磷酸鹽分類。

有磷酸鋅系、磷酸錳系、磷酸鐵系。此外還有在磷酸鋅中加鈣的鋅鈣系，在磷酸鋅中加鎳、加錳的“三元體系〞磷化等。

2、

根據(jù)磷化的溫度分類。

有高溫〔80度以上〕磷化、中溫〔50~70度〕磷化和低溫磷化〔40度以下〕。

3、

按磷化施工法分類。

有噴淋式磷化、浸漬式磷化、噴浸結(jié)合式磷化、涂刷型磷化。

4、

按磷化膜的質(zhì)量分類。

有重量型〔7.5g/m2以上〕，中量型〔4.3~7.5g/m2〕,輕量型〔1.1~4.3g/m2〕和特輕量型〔0.3~1.1g/m2〕。

鐵鹽磷化膜最薄，其膜重為〔0.3~1.1〕g/m2，屬于輕量型。鋅鹽磷化視配方而定，可以分為輕量型、中量型或重型磷化膜。膜重范圍廣，在〔1.0~5.0〕g/m2之間。磷化成膜原理可以用過(guò)飽和理論來(lái)解釋。即構(gòu)成磷化膜的離子積到達(dá)該種不溶性磷酸鹽的溶度積時(shí)，就在金屬外表沉積形成磷化膜。磷化處理的材料主要成分為酸式磷酸鹽，其分子式為Me(H2PO4)2。金屬離子Me通常為鋅、錳、鐵等。這些酸式磷酸鹽均能溶解于水。在含有氧化劑及各種添加劑的酸性磷化液中，磷酸二氫鹽要發(fā)生離解，產(chǎn)生金屬離子Me和磷酸根離子，但此時(shí)離子積未到達(dá)不溶性磷酸鹽的溶度積，并不產(chǎn)生膜的沉積：

Me(H2PO4)2→Me2++H2PO4-

|→HPO4-+H+

|→PO4-+H+

為在適當(dāng)?shù)臏囟认率沽谆号c被處理的金屬外表接觸時(shí)，發(fā)生金屬的溶解反響

Fe+2H+→Fe2++H2↑

由于上式反響，鐵與磷化液界面處H+不斷被消耗，引起PH值上升，這就又促使了三步離解反響。于是界面處Me2+與PO43-濃度不斷上升，直到[Me2+][PO43-]>Lme3(PO4)2時(shí)，就產(chǎn)生Me3(PO4)2不溶性磷酸鹽的沉積，覆蓋在金屬外表，構(gòu)成磷化膜。

但是，上式生成的氫氣吸附在金屬外表，造成所謂的陰極極化，使磷化反響懂得進(jìn)程受到阻礙。因此要添加一定量到達(dá)的氧化劑作為陰極去極化劑，以保證磷化反響在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。氫氣被氧化劑氧化成水除掉。產(chǎn)生Fe2+除局部參與成膜形成Zn?2Fe(PO4)2?4H2O外，剩余局部被氧化成Fe3+，F(xiàn)e3+與PO43-結(jié)合成濃度積很小的FePO4,成為淤渣沉淀出來(lái)排除于體系外。

2、磷化膜質(zhì)量評(píng)定工程與方法

1、

外觀目視法

好的磷化膜外觀均勻完整細(xì)密、無(wú)金屬亮點(diǎn)、無(wú)白灰。鋅系磷化膜為灰色膜，鐵系磷化為彩虹色膜。而鋁及鋁合金則為無(wú)色或彩色鋁皮膜。

2、

微觀構(gòu)造顯微鏡法

以金相顯微鏡或電子顯微鏡將磷化膜放大到100~1000倍，觀察結(jié)晶形狀、尺寸大小及排部情況。結(jié)晶形狀以柱狀晶為好。結(jié)晶尺寸小些為好，一般控制在幾十微米以下，排部越均勻，孔隙率越小越好。

3、厚度〔或重量法〕測(cè)定法

對(duì)于鋼板的磷化膜方法是將磷化板浸在75度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)喂%的鉻酸溶液中〔10~15〕min以去除磷化膜，然后除去膜層前后的重量差求的膜重。

3、

腐蝕性能測(cè)定法

最常用的是硫酸銅點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)法?，F(xiàn)在常與下道工序進(jìn)展后根據(jù)用戶要求進(jìn)展鹽霧試驗(yàn)、耐溫?zé)嵩囼?yàn)或循環(huán)周期試驗(yàn)等。

4、

抗沖擊試驗(yàn)

常常是進(jìn)展涂裝后一起測(cè)定，當(dāng)用49N?cm對(duì)涂裝后的磷化板進(jìn)展沖擊試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)沖擊后的樣板的反面沖擊點(diǎn)不產(chǎn)生放射性裂紋時(shí)，即可確定該磷化膜的質(zhì)量較好。

5、

二次附著力測(cè)定

磷化膜涂裝后測(cè)定的附著力為一次附著力。在一定條件下進(jìn)展耐溫水實(shí)驗(yàn)后測(cè)定的附著力稱為二次附著力。一般是在耐水試驗(yàn)后的樣板上用劃格法作附著力的測(cè)定，以膠帶剝離后觀察涂膜脫落等級(jí)，一般均為平行比較實(shí)驗(yàn)。

6、磷化膜孔隙率的測(cè)定

取14%的NaCL和3%的鐵氰化鉀溶液，外表活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的蒸餾水溶液，保存在褐色瓶中24小時(shí)，用濾紙過(guò)濾。使用時(shí)將濾紙切成長(zhǎng)、寬均為2.5厘米的紙片，用塑料鑷子將紙片浸入上述溶液中，提出滴凈多余試液，將他覆蓋在戴測(cè)的磷化膜外表，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間〔1分鐘〕后將試紙拿掉，觀察膜層外表，有蘭色斑點(diǎn)處表示有孔隙局部。

6、

磷化膜的耐堿性

比較磷化膜在浸堿液0.1mol/L的氫氧化鈉，25度，5分鐘前后的質(zhì)量差，可以得到磷化膜在堿液中的溶解量。

7、

磷化膜的耐酸性

比較磷化膜在PH值位為2的酸液中的溶解量來(lái)評(píng)價(jià)磷化膜的耐酸性。

8、

磷化膜P比

P比最初定義為P/(P+H),其中P為磷酸二鋅鐵，H為磷酸鋅，因此P比的上下表示磷化膜中磷酸二鋅鐵所占比率的上下。P比高的磷化膜其結(jié)晶水不易失水，也不易復(fù)水，其耐蝕性比低P比的磷化膜好。

3、影響磷化的因素

影響磷化的因素很多，當(dāng)磷化膜出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，可以從磷化工藝參數(shù)、促進(jìn)劑、磷化工藝〔含設(shè)備〕管理以及被處理鋼材外表幾大方面考慮。

一、

磷化工藝參數(shù)的影響

1、

總酸度————總酸度過(guò)低、磷化必受影響，因?yàn)榭偹岫仁欠从沉谆簼舛鹊囊豁?xiàng)指標(biāo)。控制總酸度的意義在于使磷化液中成膜離子濃度保持在必要的范圍內(nèi)。

2、

游離酸度————游離酸度過(guò)高、過(guò)低均會(huì)產(chǎn)生不良影響。過(guò)高不能成膜，易出現(xiàn)黃銹；過(guò)低磷化液的穩(wěn)定性受威脅，生成額外的殘?jiān)?。游離酸度反映磷化液中游離H+的含量。控制游離酸度的意義在于控制磷化液中磷酸二氫鹽的離解度，把成膜離子濃度控制在一個(gè)必須的范圍。磷化液在使用過(guò)程中，游離酸度會(huì)有緩慢的升高，這時(shí)要用堿來(lái)中和調(diào)整，注意緩慢參加，充分?jǐn)嚢?，否則堿液局部過(guò)濃會(huì)產(chǎn)生不必要的殘?jiān)?，出現(xiàn)越加堿，游離酸度越高的現(xiàn)象。單看游離酸度和總酸度是沒(méi)有實(shí)際意義的，必須一起考慮。

3、

酸比————酸比即指總酸度與游離酸度的比值。一般的說(shuō)酸比都在5~30的范圍內(nèi)。酸比較小的配方，游離酸度高，成膜速度慢，磷化時(shí)間長(zhǎng)，所需溫度高。酸比較大的配方，成膜速度快，磷化時(shí)間短，所需溫度低。因此必須控制好酸比。

4、

溫度————磷化處理溫度與酸比一樣，也是成膜的關(guān)鍵因素。不同的配方都有不同的溫度范圍，實(shí)際上，他在控制著磷化液中的成膜離子的濃度。溫度高，磷酸二氫鹽的離解度大，成膜離子濃度相應(yīng)高些，因此可以利用此種關(guān)系在降低溫度的同時(shí)提高酸比，同樣可到達(dá)成膜，其關(guān)系如下：

70℃

60℃

50℃

40℃

30℃

20℃

1/5

1/7

1/10

1/15

1/20

1/25

生產(chǎn)單位確定了某一配方后，就應(yīng)該嚴(yán)格控制好溫度，溫度過(guò)高要產(chǎn)生大量沉渣，磷化液失去原有平衡。溫度過(guò)低，成膜離子濃度總達(dá)不到濃度積，不能生成完整磷化膜。溫度過(guò)高，磷化液中可溶性磷酸鹽的離解度加大，成膜離子濃度大幅度提高，產(chǎn)生不必要的沉渣，白白浪費(fèi)了磷化液中的有效成分，原有的平衡被迫壞，形成一個(gè)新的溫度下的平衡，如，低溫磷化液在溫度失控而升高時(shí)，H2PO4→H++PO43-的離解反響向右進(jìn)展，從而使磷酸根濃度升高，產(chǎn)生磷酸鋅沉淀，使磷化液的酸比自動(dòng)升高。當(dāng)磷化液恢復(fù)到原有的溫度時(shí)，原有的平衡并不能恢復(fù)。因此實(shí)際中，當(dāng)磷化液超過(guò)一定溫度后，再降低到原來(lái)的溫度時(shí)，如果不進(jìn)展調(diào)整，就有可能磷化不上。從減少沉渣，穩(wěn)定槽液，保證質(zhì)量來(lái)看，磷化液的溫度變化越小越好。

5、

時(shí)間————各個(gè)配方都有規(guī)定的工藝時(shí)間。時(shí)間過(guò)短，成膜量缺乏，不能形成致密的磷化膜層。時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，由于結(jié)晶在已形成的膜上繼續(xù)生長(zhǎng)，可能產(chǎn)生有疏松外表的粗厚膜。

二、促進(jìn)劑的影響

促進(jìn)劑是必不可少的成分，如果沒(méi)有他們，磷化將失去意義。磷化液中的促進(jìn)劑，主要指某些氧化劑。氧化劑是作為陰極去極化劑而在磷化配方中采用的一種化學(xué)反響型的加速劑。他的主要作用是加速氫離子在陰極的放電速度，促使磷化第一階段的酸蝕速度加快，因此可以稱為金屬腐蝕的催化劑。當(dāng)金屬外表接觸到磷化液時(shí)，首先發(fā)生以下反響：

Fe+2H+→Fe2++H2↑

這個(gè)反響能夠消耗大量的氫離子，促使固液界面的PH上升，進(jìn)而促使磷化液中的磷酸二氫鹽的三級(jí)離解平衡右移，以致使鋅離子濃度和磷酸根濃度在界面處到達(dá)溶度積而成膜。如果不添加一些有效物質(zhì)，陰極析出的氫氣的滯留會(huì)造成陰極極化，使反響不能繼續(xù)進(jìn)展，因而磷酸鹽膜的沉積也不能連續(xù)下去。因此，凡能加速這個(gè)反響的物質(zhì)，必能加速磷化。氧化劑正是起著陰極去極化的作用而加速反響。

常用的氧化劑有硝酸鹽、亞硝酸鹽、雙氧水、溴酸鹽、碘酸鹽、鉬酸鹽、有機(jī)硝基化合物、有機(jī)過(guò)氧化物等。最常用的主要是硝酸鹽、氯酸鹽、亞硝酸鹽。

單獨(dú)使用硝酸鹽做氧化劑時(shí)，不能將二價(jià)鐵完全氧化成三價(jià)鐵，使溶液中二價(jià)鐵離子濃度積累升高，影響磷化膜的生長(zhǎng)速度。因此，不單獨(dú)使用他，而是與亞硝酸鹽或氯酸鹽等配合使用。但是，亞硝酸根、氯酸根的氧化性太強(qiáng)，如果用量過(guò)多，會(huì)使鋼鐵外表發(fā)生鈍化，阻礙磷化反響的進(jìn)展。因此必須參加適量的亞硝酸鹽或氯酸鹽。

亞硝酸鹽的缺點(diǎn)是在酸性磷化液中不穩(wěn)定，容易分解，需不斷補(bǔ)充，否則磷化膜極易發(fā)黃。他分解產(chǎn)生的酸氣易使未磷化的濕工件生銹。

氯酸鹽雖然不能產(chǎn)生酸性氣體，在酸液中也穩(wěn)定，但是他會(huì)復(fù)原成氯離子。氯離子在槽液中積累，假設(shè)隨后的水洗不充分，使氯離子留在工件上，會(huì)帶來(lái)很大的后患。一方面污染電泳槽液，另一方面留在涂層下，會(huì)加快腐蝕速度。

過(guò)氧化氫尤其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，他的復(fù)原產(chǎn)物是水，他是工業(yè)開(kāi)發(fā)中最強(qiáng)的氧化劑。使用的濃度很低，大約0.01~0.1g/L，但是他在酸中更不穩(wěn)定，控制要求很高。

此外還有更巧妙的有機(jī)氧化復(fù)原劑，比方蒽醌類衍生物。從原理上看，這上一種不消耗的循環(huán)使用的加速劑，他只起氧化載體的作用，利用其氧化性醌先與磷化第一階段產(chǎn)生的氫氣作用，自身被復(fù)原成酚，再用強(qiáng)制方法使磷化液與氧氣接觸，發(fā)生復(fù)原反響，又恢復(fù)成醌，同時(shí)給予磷化膜形成反響時(shí)必要的氧化電勢(shì)。目前工業(yè)生產(chǎn)中常用的是硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯酸鹽、有機(jī)硝基化合物、雙氧水的不同組合。硝酸鹽、氯酸鹽、有機(jī)硝基化合物等在磷化液中都較穩(wěn)定，除定期抽查外，一般不進(jìn)展日常檢測(cè)。而亞硝酸鹽則需隨時(shí)檢測(cè)。濃度不夠時(shí)，立即反映在磷化膜外觀泛黃生銹，因此必須重視。

各種加速劑系統(tǒng)的性能

加速劑類型

性能

1

硝酸鹽

加速性高，穩(wěn)定性好

2

硝酸鹽+亞硝酸鹽

加速性高，穩(wěn)定性好

3

氯酸鹽

加速性高，穩(wěn)定性好，但要復(fù)原出氯離子

4

氯酸鹽+亞硝酸鹽

加速性高，穩(wěn)定性低，有氯離子復(fù)原出

5

高氮有機(jī)化合物

用量少，穩(wěn)定性高，但有復(fù)原物積累有的色澤深，影響測(cè)定

6

氯酸鹽+有機(jī)含氮化合物

加速性高，復(fù)原物的色澤影響測(cè)定

7

過(guò)氧化氫

加速性高，穩(wěn)定性低

8

氯酸鹽+亞硝酸鹽+硝酸鹽

加速性高，穩(wěn)定性低

三、被處理鋼材外表狀態(tài)的影響

近來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)說(shuō)明作為磷化膜基底的金屬材料的外表狀態(tài)對(duì)磷化質(zhì)量影響很大?，F(xiàn)歸納如下：

1、

外表碳的污染

鋼鐵外表碳的污染對(duì)磷化處理非常不利，磷化膜質(zhì)量差。碳濃度大的鋼板耐式性差。碳濃度高的部位，磷酸鋅結(jié)晶不能析出，造成磷化膜缺陷，鹽霧試驗(yàn)中會(huì)早期起泡和剝落。因此選材時(shí)就應(yīng)注意這一點(diǎn)。

2、

鋼鐵外表氧化膜

鋼鐵外表氧化膜的厚度直接影響磷化及效果。用偏光分析氧化膜與耐蝕性之間關(guān)系后發(fā)現(xiàn)：當(dāng)氧化膜厚度小于16*10-6mm時(shí)較好。氧化膜過(guò)厚則耐蝕性差，當(dāng)出現(xiàn)蘭色的氧化膜時(shí)，常常磷化不上。

3、

鋼板外表的結(jié)晶方位

有報(bào)導(dǎo)在改變熱處理溫度等鋼板制造條件時(shí)，鋼板外表有不同的結(jié)晶方位，而結(jié)晶方位的不同又影響著磷化性。實(shí)驗(yàn)認(rèn)為：〔111〕面反響性高，其在有氧化劑存在時(shí)比其他結(jié)晶防衛(wèi)有較大的溶解度，這有利與磷化反響第一步驟——酸蝕，無(wú)疑也有利于整個(gè)磷化過(guò)程。

4、

冷軋鋼板組成元素在外表濃化對(duì)磷化的影響

由于熱力學(xué)和金屬物理學(xué)方面的原因會(huì)使冷軋鋼板組成元素在外表濃化，在不同的熱處理?xiàng)l件下將出現(xiàn)的錳突然磷的外表濃化。當(dāng)錳濃化高時(shí)，磷化反響良好。另一方面，P的濃化將延遲晶核的形成和生長(zhǎng)，劣化反響性，濃化的P的氧化物，推遲了鐵的溶解，使磷化性降低。而外表的錫、鋁、鈦、鉻、鉛等會(huì)使磷化結(jié)晶粗大，造成耐蝕性降低。

5、

鍍鋅板鈍化與采用不同鍍鋅方式的鍍鋅板

鍍鋅板是否經(jīng)過(guò)鈍化對(duì)磷化效果有很大的影響。經(jīng)過(guò)鈍化處理后的鍍鋅板磷化性差，所生成的結(jié)晶雜亂粗大。熱浸鍍鋅與電鍍鋅板相比，前者的磷化性差，后者的磷化性好。各種合金的鍍鋅板磷化差異也很大。

綜上所述，在進(jìn)展磷化處理前，應(yīng)該先對(duì)所處理的材質(zhì)進(jìn)展詳細(xì)的了解，只有這樣，才能選擇好適宜的工藝及配方。

四、磷化前外表調(diào)整處理的影響

所謂磷化外表調(diào)整句是采用磷化外表調(diào)整劑使需要磷化的金屬外表改變微觀狀態(tài)，促使磷化過(guò)程中形成結(jié)晶細(xì)小的、均勻、致密的磷化膜。

磷化前零件的外表處理對(duì)磷化膜質(zhì)量影響極大，尤其是酸洗或高溫強(qiáng)堿清洗對(duì)薄層磷化影響最明顯。研究結(jié)果說(shuō)明，冷軋鋼板外表存在著一層厚度為〔50~150〕*10-10m的四氧化三鐵和三氧化二鐵的完整氧化層，磷酸鹽結(jié)晶就在此基礎(chǔ)上生成，得到完整致密的磷化膜。如果經(jīng)過(guò)酸洗，則只剩下30*10-10m以下的三氧化二鐵氧化層，過(guò)于薄且不完整，所以很難得到良好均勻的磷化膜，還因?yàn)樗嵯赐獗懋a(chǎn)生析碳，也影響磷化膜的形成。對(duì)于高溫或強(qiáng)堿清洗，由于鋼板外表上的活性點(diǎn)轉(zhuǎn)變成氧化物或氫氧化物，使構(gòu)成磷化膜的結(jié)晶晶核減少，因而促使生成稀疏粗大的結(jié)晶，影響磷化質(zhì)量，尤其是低溫薄層里邊化及低鋅磷化對(duì)預(yù)處理特別敏感，不進(jìn)展外表調(diào)整處理，就難形成磷化膜。

最初采用的是3~5%的草酸水溶液做磷化外表調(diào)整劑，現(xiàn)在采用效果更好的磷酸鈦膠體溶液處理，由于膠粒外表能很高，對(duì)物體外表有極強(qiáng)的吸附作用，膠體微粒吸附在零件外表上形成均勻的吸附層，在磷化時(shí)，這層極薄的吸附層就是一層分布均勻，數(shù)量極多的磷酸鹽結(jié)晶晶核，因而促進(jìn)結(jié)晶均勻快速形成，限制了大晶體的生長(zhǎng)，結(jié)果就促使了磷化膜的細(xì)化和致密，提高了成膜性，縮短了磷化時(shí)間，降低膜厚，同時(shí)也能消除鋼鐵外表狀態(tài)的差異對(duì)磷化質(zhì)量的影響。在工藝生產(chǎn)中，外表調(diào)整劑的用量約為0.5g/m2，在生產(chǎn)中應(yīng)注意保持槽液的良好，防止沉淀。另外應(yīng)防止堿酸及磷化液進(jìn)入外表調(diào)整工作液，以防止工作液因污染而失效。

五、磷化工藝〔含設(shè)備〕管理方面的影響

除了磷化處理劑及被處理鋼材的影響外，很多影響因素存在于磷化工藝及管理方面。

1、

磷化工藝的設(shè)計(jì)應(yīng)合理

磷化工藝包括脫脂、除銹、外表調(diào)整、磷化、鈍化及各工序間的水洗，有的還包括水洗后的烘干。一般希望除銹工序不安排在前處理生產(chǎn)線上，他會(huì)造成很大的弊端。酸霧對(duì)生產(chǎn)線環(huán)境的污染易造成零件再度生銹，零件焊縫處很難洗凈，造成耐蝕性大幅度下降。因此要加強(qiáng)防銹，讓冷軋板不通過(guò)酸洗，非酸洗的在成型前先進(jìn)展酸洗。

2、

前處理的構(gòu)造是否滿足工藝與材料的要求

生產(chǎn)實(shí)踐中，由于竄水、加熱系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)、加料系統(tǒng)等方面的原因，造成許多磷化質(zhì)量問(wèn)題。這就要求對(duì)設(shè)備構(gòu)造進(jìn)展管理和要求：

3、

工藝管理

工藝管理是必不可少的環(huán)節(jié)，因此必須嚴(yán)格控制各道工序的工藝參數(shù)。在生產(chǎn)中每天對(duì)工藝參數(shù)加以檢測(cè)。

工序

控制項(xiàng)目

檢測(cè)頻率

預(yù)脫脂

堿度、溫度、噴射壓力、噴嘴噴射情況

每班倆次

脫脂

堿度、溫度、噴射壓力、浸漬攪拌壓力、噴嘴情況

水洗

堿度、噴射壓力、或浸漬攪拌壓力、噴嘴情況

表調(diào)

Ti濃度、PH值〔或總堿度〕、噴射攪拌壓力噴嘴情況

每班數(shù)次

磷化

總酸度、游離酸度、溫度、噴射或浸漬攪拌壓力、促進(jìn)劑濃度、磷化膜外觀〔目測(cè)〕、噴嘴情況、換熱器進(jìn)出口壓力

每班數(shù)次

水洗

總酸度〔污染度〕、噴嘴情況、噴射或浸漬攪拌壓力

每班倆次

鈍化

Cr6+、Cr3+濃度、PH值、噴射壓力、噴嘴工作情況

去離子水洗

電導(dǎo)率〔含滴水電導(dǎo)率〕、噴射壓力、噴嘴工作情況

烘干

溫度、抽風(fēng)機(jī)情況

上述所有控制工程對(duì)磷化都有不同程度的影響。此外，每周要測(cè)一次槽液含渣量〔要求V//V<體積分?jǐn)?shù)0.5%〕，每月測(cè)一次脫脂液含油量〔要求<4g/L〕。

此外，設(shè)備維護(hù)也很重要，要做到及時(shí)換槽。除磷化液外，一般槽液更換期均不超過(guò)三個(gè)月。磷化換熱器應(yīng)定期用硝酸清洗一次，以保證管道暢通。噴嘴、噴管也要進(jìn)展疏通，保證暢通。

4、材料間配套及其他相關(guān)工程的影響

磷化劑與其前后處理材料間有一定相關(guān)性。如酸洗及高堿度的脫脂處理后，鋼材外表發(fā)生變化，不利于磷化，必須配合外表調(diào)整劑才能進(jìn)展低鋅薄膜磷化。配槽用的工業(yè)水質(zhì)也有較大的影響，某些地區(qū)的水質(zhì)很硬，電導(dǎo)率高達(dá)800μS/cm。用他們配制磷化液會(huì)出現(xiàn)沉渣異常多，用他來(lái)配制外表調(diào)整劑，可使某些外表調(diào)整劑失效導(dǎo)致磷化不上或質(zhì)量極差。

磷化膜外表產(chǎn)生黃銹的主要原因及防止措施為：

工程

因素

大小

要求

本卷須知，原因說(shuō)明及措施

原

材料

鋼鐵廠

〇

——

采取臨時(shí)性措施或提高磷化條件

防銹油

▲

長(zhǎng)期不干結(jié)

拋光研磨的外表活性很高，如不立即涂上防銹油會(huì)在空氣中氧化，防礙磷化，存貨期長(zhǎng)，天氣不好時(shí)，需要注意加強(qiáng)防銹

拋光研磨

▲

最好沒(méi)有

采用細(xì)拋光材料，假設(shè)太粗，研磨時(shí)外表溫度升高，易產(chǎn)生外表硬化，形成磷化膜粗糙，拋光后立即涂防銹油

生銹

〇

應(yīng)該無(wú)銹

加強(qiáng)庫(kù)存管理及工序間管理，加強(qiáng)防銹

酸洗

▲

最好沒(méi)有

盡可能以機(jī)械方法除銹，不得已的情況下用磷酸酸洗后立即水洗、中和、表調(diào)、磷化

脫脂

濃度溫度壓力

▲

——

脫脂不徹底，有無(wú)磷化膜區(qū)域，這峨市黃銹原因，此外，堿度高的脫脂、濃度、溫度過(guò)高，對(duì)磷化不利

噴嘴方向

▲

——

注意調(diào)整使溶液有效的噴到被處理物上

噴霧量

▲

——

使用大口徑V形噴嘴

噴嘴堵塞

▲

最好無(wú)〔10%以下〕

定期檢查、清掃、更換設(shè)備，噴嘴要取下來(lái)清洗干凈，每天換