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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:
3.1.4压力

压力大可增强工件表面脱脂液的更换性,加快油污的剥落。但当压力超过工件的承压能力时,工件被冲落或可能造成变形。所以压力大小与工件厚薄有关,一般控制在0.1~0.2MPa。如果采用冲击力较强的喷管喷嘴(提高脱脂循环泵的出口压力),使压力升高至0.3~0.4MPa,可明显增强脱脂效果(尤其工件夹缝中的脱脂效果)。

3.1.5槽液净化处理

槽液净化的好坏直接影响脱脂液的使用性能和使用寿命。必须加强槽液净化处理(经常用手工或自动装置除去油膜和油分;槽外利用过滤装置除杂质和利用沉淀塔除沉淀物等),并要定期更换老化槽液。

3.2除锈

考虑到化学除锈给磷化带来的不利影响(磷化成膜性和槽液污染性),尽可能不酸洗(线外用手工擦除局部锈物或机械除锈)。非化学除锈不可时,其措施:①只能尽量缩短酸洗时间(不能过腐蚀),避免磷化膜粗大、多孔;②优化除锈剂,可明显提高除锈效果(添加氧化剂与配位剂组合);③采用超声波除氧化皮技术。超声波技术在涂装前处理中应用已久,利用超声波的巨大作用(物理作用),在除锈剂的配合下,剥落和溶解工件表面的氧化皮。实践表明,超声波除锈较佳工艺参数为:超声波换热器总功率20kW(10个单元的超声波换热器),游离酸度为40~50点,Fe2+小于100g/L,50~60℃,5min,能彻底清除氧化皮,满足涂装的要求。④注意酸洗后的水洗质量(尤其管状件、夹缝件、组焊件、内腔件等复杂件),否则容易引起工件表面泛黄。

3.3表面调整(下称表调)

表调对提高磷化质量至关重要(常、低温磷化更甚),胶体钛表调剂应用极广,效果很好。但同一类胶钛表调剂的质量差异较大,必须筛选能满足自身产品质量的胶钛表调剂。要考虑下列几种因素。

⑴水质硬度。高硬度的水质极易造成胶钛凝聚沉降,一旦沉降后即使搅拌也无法恢复表调功能。但太软的水也不能使用,会降低表调液的活性。如表调液中加入软水剂(如加入0.2%~0.5%三聚磷酸钠,仅限于新配槽使用),允许用硬度过高的自来水配制。

⑵浓度。表调剂浓度越高,胶体钛吸附在金属表面的几率越大,形成的活性中心就越多、磷化膜越细致。但浓度过高或过低都不好(过高,磷化膜不致密;过低,磷化膜稀疏、发花和生锈)。最佳浓度为0.2%。工作液使用过程中,适当补加表调剂的消耗量(升高pH)。还要定期更换老化液(pH低于7.0以下或工作液变黄),更换周期视表调剂质量和处理量而定。

⑶温度。温度过高会使表调液的热稳定性变差,易产生大颗粒而沉淀。常温下工作为宜。

⑷时间。时间不宜过长,否则使磷化膜粗糙,并产生黄斑。最佳时间为20~60s(钢铁表面浸渍和喷淋)或2~5s(锌表面)。

⑸循环搅拌。有条件的应保持工作液在使用过程中不断地循环搅拌(循环量1次/h),以免胶体钛粒子变粗沉淀(静态下在4h内会沉淀10%~15%)。也可用无油压缩空气间歇搅拌。无条件下利用工件在工作液内上下晃动搅拌。

3.4磷化

影响磷化质量的因素较复杂,除上述外,重点讨论下列因素。

3.4.1主盐浓度

主盐浓度是决定成膜速率的主要因素之一。主盐浓度高,成膜速率快,膜层细致均匀,膜厚。但浓度过高,膜层疏松,附着力差,耐蚀性下降;反之,成膜速率慢,膜层薄或不易成膜,缺陷增多。主盐浓度与磷化温度和处理方式有关。

3.4.2溶液酸度

⑴总酸度(TA)。TA起促进作用。适当提高TA能加快常(低)温磷化反应速率,成膜容易,且膜层细致均匀,磷化温度可相应降低。当TA过高时,虽然可形成外观较好的磷化膜,但晶核粗大,附着力差,从而降低耐蚀性能;反之,磷化速率变慢,膜层性能变差。⑵游离酸度(FA)。FA过高对钢铁基体的溶解过大,产生大量氢气,同时抑制Zn(H2PO4)2水解,成膜离子浓度过低,无足够的PO4生成,成膜缓慢,膜层不连续,结晶粗大,疏松多孔,泛黄,甚至无法生成磷化膜。并形成大量的FePO4沉淀。FA过低,对钝化膜和钢铁的溶解都困难,成膜速率变慢,磷化膜也难以形成,磷化膜极薄,有时发蓝,甚至无膜。同时会使Zn(H2PO4)2大量水解,界面pH升高较快,易引起磷化液连续沉淀,产生大量的Zn3(PO4)2沉渣,磷化膜挂灰(甚至呈浮粒状),且磷化液的稳定性随之变差。经验表明,FA偏低些为宜,甚至无FA也能磷化。可以根据工件表面状态(活态表面只需较低FA;钝态表面需要较高的FA)、工件面积(入槽工件面积越大,FA越高;面积越小,FA越低)、促进剂浓度(浓度高,允许FA升高;浓度低,应降低FA)、温度(温度越高,允许的FA越高;温度越低,允许的FA越低)等因素来调节FA。

3.4.3工艺参数

⑴pH。溶液中成膜金属离子浓度越低,所需要的pH越高;反之,随着金属离子浓度的提高,pH越低。对轻质铁系磷化液而言(以钼酸钠作促进剂),当pH为1,表现出钝化特性,形成钝化膜;pH为2,所生成的膜可能为钝化膜与磷化膜的混合膜(钼酸钠浓度越高,磷化区越大);pH为3,工件处于活化溶解状态(没有电位正移),缺少磷化成膜区域,不可能生成磷化膜。所以轻质铁系磷化液的pH为2.0~2.5合适(FA为1.8~2.8点)。用pH控制常温锌系磷化液的FA十分方便,如pH在2.0~2.7,相当于FA为0.2~1.0点。

⑵温度。对选定的磷化液而言,磷化能否成膜,温度是一个非常重要的因素。温度适当升高,结晶速率提高,从而成膜速率加快,膜层细致紧密、完整,膜厚增加,耐蚀性增强。温度过低,不能生成完整的磷化膜(膜层过薄,过细,甚至呈彩色,或者不成膜)。温度太高,形成大量的Zn3(PO4)2沉渣,磷化膜挂灰,结晶粗大,影响涂层的光泽度。并使槽液稳定性变差。采用常温锌系磷化的温度大于15℃为宜(不超过40℃),大于50℃时沉渣明显增多。常温轻质铁系磷化大于40℃,沉渣增多。

⑶时间。磷化时间的长短会影响膜厚、孔隙率、耐蚀性等。随着磷化温度的降低,要求磷化时间延长。时间短,成膜不足,难以形成致密的磷化膜;时间太长,膜层反而减薄(膜层受到FA侵蚀的结果),膜层变粗,浮渣沉积于工件表面,直接影响涂膜的结合力和耐蚀性。

⑷流量。喷淋磷化的流量大小直接影响磷化液的供给量,流量过大或过小、流量不均匀等,都将会导致锌系磷化缺陷(膜不均匀、发黄、发蓝等)。

⑸压力。要完成喷淋磷化,必须控制合适的压力,压力过大或过小对喷淋都不利。采用大流量低压力的喷淋条件,可防止磷化液飞溅,铁离子被冲入槽液的机会变小,可更多地参于成膜,形成高P比的磷化膜。控制磷化压力为0.10~0.14MPa较佳。

 
关键词: 探讨涂装磷化
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