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涂料技术

探讨涂装磷化药剂的选择与工艺控制

时间:2011-06-29 10:55:00 来源: 作者:小辉 点击:
1.引言

涂装磷化是指磷化膜作为涂装底层的形成过程。这种磷化膜是在特定介质和规范条件下,经过复杂的化学反应与电化学反应,在金属表面形成有一定厚度、带4个结晶水的磷酸盐结晶型或无定型的转化膜。涂装磷化膜具有多孔性,均匀细致,涂料渗入到孔隙中,增加涂层的附着力;同时还能增强电泳效果。这些都有利于提高涂膜产品的耐蚀性(磷化膜+涂层称涂膜),如钢铁表面磷化后涂比不磷化直接涂的耐蚀性提高12倍。其原因在于:①提供工序间保护;②防止膜与基体发生化学反应;③减缓破损涂层下锈蚀的扩散速度。最终达到提高整个涂层体系的耐蚀性和产品使用寿命的目的。欲要获得优质的涂装磷化膜(与涂料配套性良好),首先取决于磷化药剂的优劣(与选材和配方密切相关),其次是工艺控制(前处理+磷化+后处理)要得当。本文就此做些交流。

2.药剂选择

2.1基本要素

磷化药剂指脱脂剂、除锈剂、表调剂、磷化剂、后处理剂等,简称药剂。由于市售药剂千差万别,选择时需要加以区别,要弄清各种药剂的应用特性、质量、价格等方面的问题,把握下列基本要素。

2.1.1对材质适用性好

除钢铁对药剂的适用性好外,其它金属材料必须选择专用药剂,如锌材、铝材、镁材等需要有专用药剂处理。而异材同槽磷化时,必须选择相应的异材同槽专用磷化剂,否则处理效果差,甚至根本磷化不成。

2.1.2与涂料配套性优

根据不同磷化产品的涂装要求,选择与涂料配套性良好的药剂,尤其作为阴极电泳的磷化膜要求更严。因为配套性差的磷化膜,会明显降低阴极电泳效果,其涂膜达不到耐盐雾试验技术指标(1000h)的要求。笔者研制的05-02-5磷化剂(1∶40)与WB821灰色阴极电泳涂料配套,用于某汽车车身涂装自动线,涂膜经国家涂料质量监检中心检测,耐盐雾试验可达1200h。这种磷化膜呈粒状晶粒,结构细腻紧密,P比高,耐碱蚀能力强值得指出,某些厂家对药剂的要求不切实际,过高强调磷化膜本身的耐蚀性,而忽视磷化膜与涂料的配套性。其实磷化膜在涂膜中不能承担多大的耐蚀性,主要起到改善涂料在涂装过程中的施涂性,最终达到提高涂层综合性能的目的。而功能磷化膜的耐蚀性虽然比涂装磷化膜好(膜厚实),但涂装性却不好。这是功能磷化膜不能作为涂装底层的原因。

2.1.3实用性好

实用性是指根据涂装产品的档次合理选择磷化工艺,因地因物制宜。在保证涂装质量的前提下,最大限度地降低生产成本。如低档涂装产品或生产条件较差的厂家,就可以选用低档药剂和简便工艺,如常温磷化、“二合一”磷化、刷涂磷化等省能、省工序、省设备、省场地的磷化工艺。反之,择优高档药剂和先进工艺,像低温低锌磷化和多元复合磷化等体系,获得优异的磷化膜。这就要求药剂供应商通过现场调查,并与厂家反复研究论证而定,以免失误。

2.1.4环境污染性小

含磷、镍、氟、铬等的药剂都对环境有污染性,应尽量减少药剂的污染性。如无磷脱脂剂、无镍、无氟磷化剂、无铬钝化剂都属于环境友好型药剂。同时还要注意药剂对槽液的污染性,如脱脂剂中含硅会污染电泳槽,禁止使用。硅烷处理剂不含任何有害成分,使用安全,其涂膜性能优良。目前从德国引进的硅烷处理剂已在国内部分汽车、家电行业应用,代替传统的磷化剂,作为电泳、粉末喷涂的底层初见良效,前景看好。

2.1.5综合成本低

选购药剂不能单纯追求价格便宜,图便宜有可能会出问题。由于化工原料价格较高,药剂售价却不能相应调高,况且价格竞争激烈,在这种情况下,出售低劣药剂或更换药剂配比浓度也是难免的。笔者认为优质优价才能避免价格竞争带来的恶性循环。采购药剂既要考虑药剂单价,更要核算药剂的综合成本。有些药剂单价虽低,但综合成本却高,实际并不合算。选择低耗药剂是降低综合成本的措施之一。必须弄清药剂的投槽量与消耗量的量变关系。以选择A、B这2种锌系磷化剂为例,A剂初投槽量约为66kg/m3,B剂初投槽量约为20kg/m3,磷化温度35℃,时间5min,处理面积100m2,测得溶液的变化情况见表1。

表1A、B2种锌系磷化剂消耗量对比

表1A、B2种锌系磷化剂消耗量对比
 
从表1可以看出,虽然A剂初投槽量约为B剂的3.3倍,但处理100m2工件后,B剂消耗量为A剂的1.2倍,若处理面积达到300m2后,B剂消耗量大于A剂,况且B剂浓缩比大,价格也高。而且,B剂沉渣量为A剂的2倍,沉渣量越多,意味着药剂消耗量越大。可见浓缩比高的磷化剂成本也高。

关键词: 探讨涂装磷化
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