涂料技术
探讨涂装磷化药剂的选择与工艺控制
2.2质量监控
2.2.1工艺试验
对于选定的药剂进行系统工艺试验,初步验证药剂的使用效果,评定工艺的可行性和质量的可靠性(达到规定的质量指标)。并通过工艺试验求得最佳工艺参数,制定切实可行的工艺流程。
2.2.2质量验收
对购进的药剂进行质量验收,检测质量指标(一般由厂家化验室或负责前处理的工艺员承担),防止药剂质量低下或以次充好。主要测定浓缩磷化剂的密度(密度与总酸度成正比)、浓缩比等参数。有时发现浓缩磷化剂储藏一段时间后有大量结晶(尤其冬季),其原因:①浓缩比过大;②配制不当;③酸度不合格(酸度偏低)。只有化验确认药剂合格才准入库。下面介绍鉴别胶体钛表调剂质量的几种方法。配制0.2%表调液,置于烧杯或透明塑料容器中,分别作下列试验。
⑴稳定性。在静态条件下,表调液呈乳白状,且能长时间保持不沉淀者为优(保持乳白状时间越长,质量越优)。劣质表调液较清亮,且易沉淀。
⑵透光性。根据“丁达尔”现象,基于透过溶液中的光线来判断表调颗粒的大小。迎着自然光可以看出溶液的透光性,优质表调剂的透光性较好,略见黄红色,这说明胶钛粒子小于或等于红光波长的1/4,即180nm,说明活性高,质量好。反之,低劣表调剂的胶体颗粒大,溶液比较浑浊,不透明,只能透白光。
⑶成膜性。通过磷化试验来验证成膜速率的快慢。试片浸入磷化液中,常温磷化90s(依磷化配方的不同适当调整时间)。优质表调剂的成膜速率快,完整性好。反之,劣质表调剂的成膜完整性差。还可以在极低温度下试验(磷化液在冰箱中冷冻0.5h),更严格地考核表调剂的质量。
2.2.3稳定工艺
对于初期投槽的溶液而言,须有一个摸索和熟悉的过程。即要掌握药剂的消耗量和补加规律,观察磷化实际效果,核算综合成本。若发现存在质量问题或者成本超标,应协同相关部门研究解决,并取得供应商的合作,提高药剂质量(从改进工艺配方入手)。对于不符合工艺要求的药剂,给予更换。
3.工艺控制
3.1脱脂
涂装磷化前脱脂普遍使用弱碱脱脂剂。脱脂质量除与处理方式有关外还由下列因素决定。
3.1.1溶液浓度
脱脂液浓度要合适,因为脱脂效果与浓度并非直线关系。无论何种脱脂剂,浓度过高都会引起表面活性剂的盐析而浮于液面或沉于槽底,失去脱脂能力,有的甚至比浓度低的还要差。控制脱脂液的浓度不能单凭碱度来判断脱脂效果。因为尽管碱度正常,但表面活性剂的有效浓度会损失或失效。因此生产中有时会出现碱度正常而脱脂效果不好的反常现象。特别是铝材脱脂液随使用时间的延续,游离碱度(FAL)反而有升高的趋势。必须控制好游离碱度,避免铝材产生过腐蚀。
对于带拉伸油的铝材,更需要适当提高脱脂液的浓度。通常控制钢材浸渍脱脂液的FAL为14~16点,喷淋液FAL为12~14点;铝材浸渍脱脂液的FAL为13~14点;锌材浸渍和喷淋脱脂液的FAL为8~9点(特别喷淋液的FAL控制更严格,否则锌材受到腐蚀,其腐蚀物易堵塞喷嘴)。采取大幅度提高浓度的办法不如采用二次脱脂处理方式好。
3.1.2温度
温度对脱脂有明显影响。随着温度的升高,脱脂效果更好。如温度升高10℃,脱脂速率增加1倍。这是因为油污的黏度随温度升高而降低,从而更容易被表面活性剂所乳化。对带有拉伸机油的铝件更需要适当提高脱脂温度。但温度过高(≥80℃),会大大加速表面活性剂的水解速率,此时表面活性剂与水不相容,失去乳化作用,析出上浮,造成药剂的无谓消耗,脱脂效果反而降低,工件表面易泛黄(此时加入阴离子表面活性剂即可解决)。同时温度过高会使表面活性剂聚集附着在工件表面,造成磷化膜发花不均匀。反之,温度过低,脱脂时间延长(每降低10℃,完全脱净油脂所需时间延长约1倍),脱脂效果变差。脱脂温度应低于或接近表面活性剂浊点的温度,但喷淋脱脂液的温度高于浊点为好。因为工作液喷到冷板工件上,工件表面的实际温度会降到浊点以下,此时表面活性剂具有最高的渗透力,除油效果最佳。
3.1.3时间
必须保证有足够的脱脂时间。如喷淋脱脂时间为1.5~3.0min,浸渍脱脂时间为3.0~5.0min(视油污种类和多少而定)。若增加机械作用(如喷淋)和泵循环(每小时的循环量为槽液体积的5倍)或压缩空气搅拌等可以缩短脱脂时间。
2.2.1工艺试验
对于选定的药剂进行系统工艺试验,初步验证药剂的使用效果,评定工艺的可行性和质量的可靠性(达到规定的质量指标)。并通过工艺试验求得最佳工艺参数,制定切实可行的工艺流程。
2.2.2质量验收
对购进的药剂进行质量验收,检测质量指标(一般由厂家化验室或负责前处理的工艺员承担),防止药剂质量低下或以次充好。主要测定浓缩磷化剂的密度(密度与总酸度成正比)、浓缩比等参数。有时发现浓缩磷化剂储藏一段时间后有大量结晶(尤其冬季),其原因:①浓缩比过大;②配制不当;③酸度不合格(酸度偏低)。只有化验确认药剂合格才准入库。下面介绍鉴别胶体钛表调剂质量的几种方法。配制0.2%表调液,置于烧杯或透明塑料容器中,分别作下列试验。
⑴稳定性。在静态条件下,表调液呈乳白状,且能长时间保持不沉淀者为优(保持乳白状时间越长,质量越优)。劣质表调液较清亮,且易沉淀。
⑵透光性。根据“丁达尔”现象,基于透过溶液中的光线来判断表调颗粒的大小。迎着自然光可以看出溶液的透光性,优质表调剂的透光性较好,略见黄红色,这说明胶钛粒子小于或等于红光波长的1/4,即180nm,说明活性高,质量好。反之,低劣表调剂的胶体颗粒大,溶液比较浑浊,不透明,只能透白光。
⑶成膜性。通过磷化试验来验证成膜速率的快慢。试片浸入磷化液中,常温磷化90s(依磷化配方的不同适当调整时间)。优质表调剂的成膜速率快,完整性好。反之,劣质表调剂的成膜完整性差。还可以在极低温度下试验(磷化液在冰箱中冷冻0.5h),更严格地考核表调剂的质量。
2.2.3稳定工艺
对于初期投槽的溶液而言,须有一个摸索和熟悉的过程。即要掌握药剂的消耗量和补加规律,观察磷化实际效果,核算综合成本。若发现存在质量问题或者成本超标,应协同相关部门研究解决,并取得供应商的合作,提高药剂质量(从改进工艺配方入手)。对于不符合工艺要求的药剂,给予更换。
3.工艺控制
3.1脱脂
涂装磷化前脱脂普遍使用弱碱脱脂剂。脱脂质量除与处理方式有关外还由下列因素决定。
3.1.1溶液浓度
脱脂液浓度要合适,因为脱脂效果与浓度并非直线关系。无论何种脱脂剂,浓度过高都会引起表面活性剂的盐析而浮于液面或沉于槽底,失去脱脂能力,有的甚至比浓度低的还要差。控制脱脂液的浓度不能单凭碱度来判断脱脂效果。因为尽管碱度正常,但表面活性剂的有效浓度会损失或失效。因此生产中有时会出现碱度正常而脱脂效果不好的反常现象。特别是铝材脱脂液随使用时间的延续,游离碱度(FAL)反而有升高的趋势。必须控制好游离碱度,避免铝材产生过腐蚀。
对于带拉伸油的铝材,更需要适当提高脱脂液的浓度。通常控制钢材浸渍脱脂液的FAL为14~16点,喷淋液FAL为12~14点;铝材浸渍脱脂液的FAL为13~14点;锌材浸渍和喷淋脱脂液的FAL为8~9点(特别喷淋液的FAL控制更严格,否则锌材受到腐蚀,其腐蚀物易堵塞喷嘴)。采取大幅度提高浓度的办法不如采用二次脱脂处理方式好。
3.1.2温度
温度对脱脂有明显影响。随着温度的升高,脱脂效果更好。如温度升高10℃,脱脂速率增加1倍。这是因为油污的黏度随温度升高而降低,从而更容易被表面活性剂所乳化。对带有拉伸机油的铝件更需要适当提高脱脂温度。但温度过高(≥80℃),会大大加速表面活性剂的水解速率,此时表面活性剂与水不相容,失去乳化作用,析出上浮,造成药剂的无谓消耗,脱脂效果反而降低,工件表面易泛黄(此时加入阴离子表面活性剂即可解决)。同时温度过高会使表面活性剂聚集附着在工件表面,造成磷化膜发花不均匀。反之,温度过低,脱脂时间延长(每降低10℃,完全脱净油脂所需时间延长约1倍),脱脂效果变差。脱脂温度应低于或接近表面活性剂浊点的温度,但喷淋脱脂液的温度高于浊点为好。因为工作液喷到冷板工件上,工件表面的实际温度会降到浊点以下,此时表面活性剂具有最高的渗透力,除油效果最佳。
3.1.3时间
必须保证有足够的脱脂时间。如喷淋脱脂时间为1.5~3.0min,浸渍脱脂时间为3.0~5.0min(视油污种类和多少而定)。若增加机械作用(如喷淋)和泵循环(每小时的循环量为槽液体积的5倍)或压缩空气搅拌等可以缩短脱脂时间。
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