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1、 山 东 机 械 系 列 型 常 温 多 功 能 磷 化 液 的 开 发 与 应 用烟 台 金 属 喻 塑 装 饰 材 料 厂 李 斌 杰 胡 德 成烟 台 市 机 械 工 业 局 王 升 泰一 、 概 述除 锈 和 磷 化 , 是 钢 铁 表 面 进 行 防 腐 处 理 及涂 装 前 的 关 键 工 序 。 其 除 锈 和 磷 化 的 效 果 如 何 ,直 接 影 响 对 漆 膜 的 耐 久 性 和 机 械 产 品 的 外 在 质量 。 目 前 , 国 内 外 通 常 使 用 的 除 锈 方 法 , 不 外 乎是 手 工 、 机 械 和 化 学 三 种 。 手 工 除 锈 , 劳 动 强 度
2、大 、 效 率 低 、 除 锈 效 果 差 , 而 且 危 害 工 人 健 康 机械 除 锈 喷 砂 或 抛 丸 , 设 备 庞 大 , 投 资 昂 贵 ,耗 电 多 、 噪 音 大 , 抛 扬 的 锈 尘 污 染 环 境 。 除 锈 范围 狭 窄 , 不 适 合 薄 钢 板 和 小 构 件 的 除 锈 , 而 且 除锈 效 果 也 久 佳 。 粗 看 , 除 锈 面 似 已 荡 然 无 存 , 细看 , 锈 “ 麻 点 ” 依 然 故 我 化 学 除 锈 , 是 选 用 盐 酸 、硫 酸 、 硝 酸 、 磷 酸 等 , 再 添 加 氯 化 钱 、 琉 基 乙 酸 及丁 炔 二 醇 等 化 合
3、 物 作 为 加 速 剂 , 配 制 成 强 化 酸洗 液 。 然 后 , 将 带 有 锈 的 钢 铁 件 “ 吊 浸 ” 或 “ 堆浸 ” 于 此 液 中 , 使 铁 锈 和 鳞 片 与 酸 液 发 生 化 学 反应 后 , 溶 解 在 酸 液 中 , 从 而 达 到 从 金 属 表 面 去 除锈 蚀 的 目 的 。 但 是 , 酸 洗 除 锈 容 易 产 生 “ 过 蚀 ” 和“ 氢 脆 ” , 洗 后 旋 即 再 次 生 锈 。 酸 洗 过 程 需 要 加 温耗 能 , 产 生 酸 雾 , 排 放 大 量 废 液 , 损 害 工 人 健 康 ,污 染 了 环 境 , 造 成 了 公 害
4、。为 了 彻 底 改 革 陈 旧 落 后 的 酸 洗 除 锈 工 艺 ,致 力 于 金 属 材 料 表 面 处 理 技 术 的 科 技 工 作 者 ,广 开 思 路 , 勇 于 探 索 , 不 断 地 研 究 各 种 可 以 取 代酸 洗 的 新 技 术 新 工 艺 。 近 几 年 来 , “ 三 合 一 ” 、 “ 四合 一 ” 型 磷 化 液 以 及 多 功 能 金 属 清 洗 剂 和 带 锈涂 料 等 相 继 问 世 。 它 们 各 有 所 长 , 也 各 有 所 短 ,总 的 来 说 其 金 属 基 体 表 面 的 化 学 物 理 性 能 还 是不 能 适 应 现 代 工 业 产 品
5、质 量 的 需 要 , 且 环 境 污染 问 题 仍 然 无 法 解 决 。 因 此 , 更 新 和 淘 汰 目 前 国内 普 遍 采 用 的 先 酸 洗 后 再 磷 化 的 陈 旧 工 艺 , 已经 受 到 国 家 和 社 会 的 高 度 重 视 , 并 被 列 为 我 国今 后 十 年 十 大 环 保 科 技 攻 关 难 题 之 一 。 烟 台 金属 喷 塑 装 饰 材 料 厂 根 据 这 一 要 求 研 制 开 发 的系 列 型 常 温 多 功 能 磷 化 液 新 技 术 在 既 能保 护 钢 铁 又 能 保 护 环 境 的 双 重 作 用 方 面 , 就 更加 显 示 出 它 的 独
6、创 性 、 先 进 性 、 实 用 性 。二 、 系 列 型 常 温 多 功 能 磷 化 液 的研 宛 与 开 发研 究 方 向在 金 属 材 料 表 面 处 理 技 术 中 , 化 学 转 化 膜技 术 , 是 一 个 重 要 门 类 。 它 通 过 化 学 或 电 化 学 手段 , 使 金 属 表 面 形 成 稳 定 的 化 合 物 膜 层 。 磷 化 膜技 术 , 就 是 这 个 门 类 的 重 要 范 畴 。 由 烟 台 金 属 喷塑 装 饰 材 料 厂 厂 长 李 证 杰 发 明 的 系 列 型 常温 多 功 能 磷 化 液 新 技 术 , 就 属 于 这 个 范 畴 。发 明 人
7、根 据 我 国 钢 铁 材 料 表 面 防 腐 涂 装 前处 理 现 状 , 针 对 我 国 环 境 保 护 十 大 科 技 难 题 , 确立 了 自 己 的 攻 关 方 向研 制 出 一 种 新 型 磷 化 液 , 兼 备 去 油 污 、水 洗 、 除 锈 、 中 和 、 磷 化 和 钝 化 等 多 种 功 能 , 简 化工 序 。探 索 新 的 磷 化 机 理 , 淘 汰 旧 的 磷 化 理论 , 扩 大 应 用 范 围 , 开 拓 新 的 应 用 领 域 。力 求 形 成 一 种 薄 而 致 密 的 磷 化 膜 层 , 以提 高 漆 膜 的 附 着 力 。 同 时 , 改 善 其 物 化
8、 性 能 , 无论 是 海 洋 性 气 候 还 是 潮 湿 天 气 , 都 应 具 有 一 定的 防 锈 能 力 。在 磷 化 过 程 中 , 设 法 避 免 水 洗 , 以 节 约水 资 源 和 根 除 水 源 污 染 。探 讨 湿 法 涂 覆 的 可 能 性 , 缩 短 工 艺 周期 , 提 高 生 产 效 率 。为 避 免 工 件 “ 过 蚀 ” 、 “ 氢 脆 ” , 消 除 酸 雾 ,改 善 劳 动 条 件 , 根 治 环 境 污 染 , 配 方 材 料 中 应 不亥 山 东 机 械 工含 确 盐 酸 、 硝 酸 、 硫 酸 三 大 强 酸 作 为 除 锈 剂 。又 材 料 价 廉
9、, 来 源 广 泛 , 利 于 普 、 及 推 广 。幻 工 艺 技 术 的 终 端 , 所 产 生 的 废 液 、 废 弃固 体 物 应 有 综 合 利 用 的 效 奥 。烟 台 金 属 喷 塑 装 饰 材 料 厂 瞄 准 上 述 八 项 课题 , 由 烟 台 高 科 一 委 立 项 , 在 烟 台 市 环 境 保 护 局 和机 械 局 领 导 的 积 极 支 持 下 , 兄 弟 厂 家 大 力 协 助 ,历 时 三 年 , 经 过 数 干 次 的 反 复 试 验 , 多 次 用 户 征求 性 试 用 , 系 列 型 常 温 多 功 能 磷 化 液 技 术和 废 渣 回 收 再 生 络 合
10、蓝 色 颜 料 技 术 , 终 于 在年 月 研 制 成 功 。 年 月 日 通 过山 东 省 科 学 技 术 委 员 会 鉴 定 为 国 内 首 创 , 填 补了 我 国 洁 净 技 术 领 域 的 一 项 空 白 鉴 定 证 书年 鲁 科 成 鉴 字 号 。磷 化 机 理目 前 国 内 现 有 的 磷 化 液 , 其 成 膜 机 理 都 是由 结 晶 状 态 的 磷 酸 盐 沉 积 于 钢 铁 表 面 , 形 成 一种 疏 松 多 孔 性 的 单 一 磷 化 膜 , 大 气 中 的 腐 蚀 介质 很 容 易 乘 隙 而 入 , 渗 透 膜 层 , 腐 蚀 基 体 , 从 而降 低 了 膜
11、层 的 抗 蚀 性 和 耐 湿 性 能 。 这 种 呈 晶 体沉 积 状 态 的 磷 化 膜 , 其 物 理 性 能 也 非 常 脆 弱 。 所以 , 我 们 舍 弃 了 这 种 传 统 的 成 膜 方 式 , 独 辟 蹊径 , 选 择 了 某 些 带 有 阴 极 电 荷 的 络 离 子 参 与 金属 氧 化 物 反 应 生 成 络 合 物 , 磷 酸 盐 再 与 络 合 物相 结 合 的 反 应 原 理 。主 体 材 料 在 加 速 剂 和 磷 酸 的 作 用 一 ,与 铁 锈 反 应 生 成 络 合 物 同 时 磷 酸 又 与 铁 作 用 ,生 成 磷 酸 盐 钝 化 膜 , 该 钝 化
12、膜 再 与 络 合 物 有 机地 结 合 , 最 终 形 成 超 薄 而 细 密 、 性 能 优 越 的 复 合磷 化 膜 。构 成 这 一 独 特 成 膜 机 理 的 奇 妙 之 处 在 干 氧化 物 的 化 学 转 化 和 钢 铁 工 件 与 溶 液 之 间 电 位 差的 产 生 。 因 而 , 使 这 种 新 型 磷 化 液 具 有 了 多 种 功能 。 由 于 络 离 子 带 有 阴 极 电 荷 , 与 金 属 离 子 产 生电 位 差 , 电 离 金 属 表 面 的 油 污 层 , 起 到 表 面 活 性剂 的 作 用 去 油 污 。 金 属 表 面 的 除 锈 机 理 , 也 由传
13、 统 的 酸 液 溶 解 改 变 成 氧 化 物 化 学 转 化 和 它 所赋 予 的 电 离 作 用 除 锈 。 同 时 , 由 于 络 合 物 是 一种 非 常 稳 定 的 中 性 物 质 , 不 但 槽 液 具 有 稳 定 性 ,而 且 工 件 在 磷 化 过 程 中 也 勿 须 再 进 行 中 和 处理 。 溶 液 中 的 磷 酸 与 铁 作 用 生 成 磷 酸 盐 保 护 膜不 会 腐 蚀 金 属 , 加 上 其 他 化 学 物 质 的 辅 助 , 基 体表 面 形 成 的 复 台 磷 化 膜 具 有 一 种 粘 合 力 , 牢 固地 附 着 于 金 属 表 面 , 完 全 封 闭
14、了 经 磷 化 后 暴 露的 孔 隙 磷 化 、 钝 化 。 另 外 , 在 游 离 磷 酸 的 作 用下 , 磷 酸 盐 在 钢 件 周 围 溶 液 中 达 到 过 饱 和 状 态 ,与 络 合 物 有 机 结 合 后 , 金 属 便 与 溶 液 屏 隔 , 中 断化 学 反 应 。 材 料 与 金 属 氧 化 物 反 应 生 成 络合 物 , 随 着 溶 液 使 用 次 数 的 增 加 , 溶 液 中 络 离 子的 成 分 不 断 提 高 。 又 由 于 配 方 设 计 采 用 磷 酸 超量 比 方 案 , 使 磷 酸 在 废 液 中 仍 占 有 一 定 的 摩 尔比 。 废 弃 磷 化
15、液 经 过 分 离 过 滤 后 , 可 回 收 再 生 磷化 液 。 而 废 渣 , 凭 借 磷 酸 性 的 媒 介 , 又 是 一 种 络兮 颜 料 的 中 间 体 , 经 过 简 单 的 化 学 工 艺 可 以 生产 出 色 相 美 丽 、 耐 候 性 佳 的 兰 色 颜 料 。性 能 特 点工 艺 简 化 。 集 去 油 污 、 水 洗 、 除 锈 、 中 和 、磷 化 和 钝 化 多 功 能 于 一 体 , 一 步 到 位 。设 备 拼 音 。 设 备 费 用 仅 为 传 统 磷 化 工 艺设 备 的 八 分 之 一 。工 艺 操 作 在 常 温 下 进 行 。适 应 范 围 广 。
16、工 件 磷 化 不 受 形 状 限 制 。冷 轧 或 热 轧 工 件 均 能 达 到 满 意 效 果 。 残 液 经 与水 混 合 可 作 为 某 些 有 色 金 属 的 清 洗 剂 。槽 液 性 能 稳 定 , 工 件 磷 化 后 无 需 进 行 中和 处 理 。去 锈 能 力 强 , 速 度 快 。工 件 表 面 残 留 的 磷 化 液 与 底 漆 醇 酸 底漆 中 的 醇 基 作 用 , 使 工 件 磷 化 后 , 只 需 压 缩 空气 吹 扫 无 需 干 燥 , 即 可 进 行 底 漆 涂 覆 。 这 种 新 型湿 法 徐 覆 工 艺 , 缩 短 了 生 产 周 期 , 节 约 了 能 源 。工 件 磷 化 后 , 不 用 水 冲 洗 。 与 传 统 工 艺相 比 , 不 但 节 约 了 水 , 而 且 根 除 了 水 源 污 染 。磷 化 膜 层 超 薄 一 拼 而 致 密 , 且 无多 余 物 , 具 有 优 越 的 抗 蚀 性 能 。磷 化 膜 与 基 体 附 着 力 为 零 级 , 达 到 了最 高 级 , 居 同 类 产 品 之 冠 。在 空
