磷化工藝的改進(jìn)

24Nov.2013Plating and FinishingVol 35 No. 11 Serial No 248doi:10.3969/jisn.1001-3849.2013.11.006磷化工藝的改進(jìn)李維冰,周永忠,孫麗萍,遲廣秀,杜平(山西新華化工有限責任公司,山西太原030008摘要:某產(chǎn)品為鋼鐵金屬外殼,表面處理原為中高溫脫脂、中溫磷化后再涂裝,以滿(mǎn)足外觀(guān)要求。本著(zhù)節能降耗的目標,對原脫脂、磷化工藝進(jìn)行改進(jìn),通過(guò)實(shí)驗和配方篩選,改為常溫脫脂、常溫磷化。對磷化膜的外觀(guān)、質(zhì)量、耐蝕性及涂膜附著(zhù)力、柔韌性及抗沖擊韌度進(jìn)行了檢查和測試,經(jīng)批量生產(chǎn)驗證,產(chǎn)品質(zhì)量合格。實(shí)踐證明,采用常溫脫脂、常溫磷化工藝可大幅度降低能源消耗,并滿(mǎn)足精益化生產(chǎn)和環(huán)境保護的要求。關(guān)鍵詞:常溫脫脂;常溫磷化;附著(zhù)力;柔韌性;耐蝕性;精益化生產(chǎn)中圖分類(lèi)號:TG174.451文獻標識碼:BImprovement of Phosphating ProcessLI Wei-bing, ZHOU Yong-zhong, SUN Li-ping, CHI Guang-xiu, DU PingShanxi Xinhua Chemical Co, LTD, Taiyuan 030008, China)Abstract: The product is steel metal shell, the original surface treatment processes were middle-higtemperature degreasing and phosphating first and then painting. For sake of energy saving and consump-tion reducing, the original degreasing and phosphating processes were improved from middle-high temperature into room temperature through experiments and formulation selection. Appearance, quality, corrosionresistance, adhesion, flexibility and impact toughness of the phosphated coating were tested and inspected, and product's quality was qualified through mass production validation. Practice had proved that a-opting the room temperature degreasing and phosphating processes could significantly reducing the ener-gy consumption and meet the requirements of lean production and environmental protectionKeywords: room temperature degreasing; room temperature phosphating; adhesion; flexibility; corrosionresistance; lean production引言1常溫脫脂與磷化的可能性目前,國內金屬件涂裝前處理大多采用中高溫對于基體表面涂有動(dòng)植物油的金屬零件,要通脫脂、中溫磷化的工藝,常溫脫脂磷化還不多見(jiàn)。過(guò)皂化和乳化作用除去油污,一般采用堿性脫脂液尋求新的金屬表面活性劑、助洗劑、磷化劑進(jìn)行常效果較好。提髙堿性脫脂液的溫度會(huì )使脫脂效果溫脫脂、常溫磷化,替代中高溫脫脂和中溫磷化工更好,但溫度增髙會(huì )使能耗增大,同時(shí)也紿環(huán)保帶藝,可以節約能源,達到精益生產(chǎn)和環(huán)境保護的要來(lái)不良影響。求,是目前國內金屬表面處理領(lǐng)域所追求的2某公司中國煤仆鋼板沖壓或焊層I目出M收稿日期:2013-05-31修回日期:2013-06-28CNMHG2013年11月電鍍與精飾第35卷第11期(總248期)·25接成型。冷軋鋼板一般涂有礦物油,且油層薄,脫除礦物油主要依靠助洗劑和表面活性劑的乳化、潤2工藝實(shí)驗濕和分散作用,加溫對提高助洗劑和表面活性劑乳2.1配方選擇及實(shí)驗目的化潤濕和分散的作用不大。同時(shí)資料顯示選用針對冷軋鋼板的油污特點(diǎn),選擇了較有代表性綠色環(huán)保的新型表面活性劑(APG)制成的OP等一的三家專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)生產(chǎn)的常溫磷化液和配套的表調劑、類(lèi)的清洗劑對土壤危害小,可實(shí)現生物降解,目前脫脂劑各配成2L工作液進(jìn)行工藝實(shí)驗。已被廣泛采用。因此針對需脫脂的零部件,選用常實(shí)驗采用公司生產(chǎn)的零件和150mm×50mm溫清洗劑實(shí)現常溫脫脂,從工藝上和環(huán)保方面考慮0.35mm的冷軋板試片是可行的。實(shí)驗目的是對三家生產(chǎn)的磷化液進(jìn)行對比和近年來(lái),節約能源越來(lái)越受到企業(yè)的重視,各評價(jià)。專(zhuān)業(yè)科研生產(chǎn)單位推出了不少常溫磷化液,但質(zhì)量1)評價(jià)脫脂液在常溫下的脫脂情況存在一定差別。常溫磷化,其磷化成膜的動(dòng)力主要2)評價(jià)磷化液在常溫下磷化零件和試片的質(zhì)依賴(lài)于配方中的促進(jìn)劑成分,促進(jìn)劑是加快成膜速量情況;度的關(guān)鍵物質(zhì)。據最新資料報道“,常用促進(jìn)劑為3)考核2L工作液的老化情況;亞硝酸鈉,加入微量間硝基苯磺酸鈉后使工藝范圍4)考察磷化后的零部件涂漆后的質(zhì)量情況。變寬,磷化液穩定性更好。促進(jìn)劑在磷化液中是微2.2工藝過(guò)程及工藝條件量的,一般加入0.8~3.0mL/L,因此采用常溫磷化由于冷軋鋼板表面無(wú)銹,不需要除銹工序,其工藝后,促進(jìn)劑的成分改變不會(huì )給環(huán)保帶來(lái)新的壓脫脂、磷化工藝過(guò)程如下:脫脂(常溫10min)→水洗力,間硝基苯磺酸鈉與亞硝酸鈉同樣可用現有的廢→水洗→表調(常溫1min)→磷化(常溫10min)→水處理設施處理。目前國內市場(chǎng)常溫磷化液種類(lèi)水洗→水洗→烘干。較多,有些常溫磷化液(尤其是鋅系磷化液)的成膜2.3實(shí)驗情況質(zhì)量完全可以達到中高溫磷化膜質(zhì)量。實(shí)驗情況見(jiàn)表1。表1常溫脫脂、磷化試件的表面狀況工作脫脂工序磷化工序液實(shí)驗次脫脂)/℃|A(脫脂)/如脫脂情況|實(shí)驗|叭碘化)/℃|A(碘化)d如表面狀態(tài)零件表面4.8水膜連續,油21127.4磷化膜偏薄污除凈零件表面14663水膜連續,油2719~22146.63磷化膜完整均勻污除凈磷化膜完零件表面1412水膜連續油24整,處理超過(guò)141.270dm2時(shí),零件污除凈表面有沉渣從表1可以看出,1)三家專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)生產(chǎn)的脫脂劑液2L工作液所磷化的面積相差不大;3)磷化膜外常溫脫脂效果均較好,并且當磷化液老化(老化指觀(guān),工作液A磷化膜偏薄;工作液C磷化膜完整,但的是總酸游離酸不在工藝范圍需要補加新磷化處理0dm2H中國煤化工渣不易清洗液)時(shí),脫脂液仍可使用2)三家專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)生產(chǎn)的磷化工作液B磷CNMHG26Nov.2013Plating and FinishingVol 35 No, 11 Serial No 2483磷化膜檢測及對漆膜性能的影響2)漆膜的附著(zhù)力及沖擊韌性。除按照GB/T6807-2001《鋼鐵工件涂裝前磷化處理技術(shù)條件》要3.1磷化膜檢測求,對磷化膜外觀(guān)、磷化膜面質(zhì)量、磷化膜耐蝕性、按照GB/T6807-2001《鋼鐵工件涂裝前磷化處涂膜耐蝕性進(jìn)行檢測外,還按GB1720-79《漆膜附理技術(shù)條件》要求,對磷化膜外觀(guān)、磷化膜面質(zhì)量、著(zhù)力測定法》和GB/T17329《漆膜耐沖擊測定法》磷化膜耐蝕性和涂膜耐蝕性進(jìn)行檢測。對工作液A、B和C制備的磷化膜表面涂覆的漆膜1)磷化膜外觀(guān)。磷化膜外觀(guān)合格。進(jìn)行了附著(zhù)力及沖擊韌性檢測,結果附著(zhù)力均為12)磷化膜面質(zhì)量。產(chǎn)品磷化膜是用作涂裝底層級(在50cm高度,10008質(zhì)量沖擊無(wú)裂紋)。的鋅系輕量級磷化膜,應符合GB/T6807-2001表1磷化膜分類(lèi)中“輕量級”1.1~4.5g/m2的規定。4試生產(chǎn)對三家專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)提供的磷化液進(jìn)行磷化,磷化膜按由于實(shí)驗取得了較為滿(mǎn)意的結果,開(kāi)始批量試照GB/T97922003《金屬材料上的轉化膜單位面積生產(chǎn)。試生產(chǎn)過(guò)程中除產(chǎn)品外還附帶了試片,并對上膜層質(zhì)量的測定重量法》進(jìn)行測定結果見(jiàn)表2。磷化后的試片進(jìn)行了磷化膜外觀(guān)、磷化膜耐蝕性以表2磷化膜面質(zhì)量及漆膜的附著(zhù)力、沖擊韌性及彎曲性能試驗,結果工作液以(,化膜)(5·m)全部滿(mǎn)足要求。ABC5結論3.97通過(guò)實(shí)驗和檢測,工作液B的生產(chǎn)單位的脫由表2對磷化膜測試結果看,三家專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)生產(chǎn)脂、磷化配方可以滿(mǎn)足我公司磷化工藝及質(zhì)量要的磷化液制備的磷化膜均符合CB/T6807-2001的求。說(shuō)明采用常溫脫脂、磷化工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量要求,其中A廠(chǎng)家產(chǎn)品制備的磷化膜較輕?？梢詽M(mǎn)足要求。目前生產(chǎn)上已經(jīng)采用常溫脫脂、磷3)磷化膜耐蝕性。按照GB/T6807-2001的規化工藝,并對生產(chǎn)成本進(jìn)行了核算。材料成本基本定將磷化試片浸入3%氯化鈉溶液中,在15-25℃沒(méi)有變化,但能源消耗大為降低磷化工藝改進(jìn)前下浸泡1h,取出洗凈、吹干,目視檢查磷化表面狀后節約電能消耗見(jiàn)表4。況。檢測結果見(jiàn)表3。表4與原磷化工藝電能消耗對比表3磷化膜附蝕性工序原工藝新工藝工作液磷化膜表面狀況℃用電/kW℃用電/kW有銹蝕脫脂無(wú)銹蝕熱水洗80~901560C無(wú)銹蝕磷化40-55室溫0由表3可以看出,工作液B耐蝕性最好熱水燙洗80-901563.2涂膜檢測注:按目前產(chǎn)量計算,僅電能一項每年可節約資金41萬(wàn)元將磷化后的試片涂以C61鐵紅醉酸底漆δ為參考文獻10~18μm,烘干后再涂C4-64灰色醇酸半光漆,總涂膜δ為40~50μm。然后進(jìn)行涂膜性能檢測[1]葉楊祥,潘肇基涂裝技術(shù)實(shí)用手冊[M].北京:機械1)涂膜耐蝕性。按照GB/T6807-2001的規定工業(yè)出版社,1999:161-168試片涂膜經(jīng)24h中性鹽霧試驗后涂膜應無(wú)起泡、2]伍澤涌,盧鴻璉,肖澤星新型涂裝前處理應用手冊[M].四川:四川科學(xué)技術(shù)出版社,1998:18-25脫落及銹蝕現象。[3]孫瑞華.新型表面活性劑綠色環(huán)保[EB/OL].中國化選擇公司生產(chǎn)的零件,按照GJB150.1142009工報,(2010-10-21)[2013-05-31].hp://w.ccin《軍用裝備試驗室環(huán)境試驗方法》第11部分:鹽霧4. shtml試驗的規定,對采用工作液B磷化的零件進(jìn)行了鹽[4]譚旭翔中國煤化工溫磷化液的研制霧試驗48h,結果合格。[J]現CNMHGO