磷化技术的最新进展

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1、卯 日 面磷 化 技 术 的 最 新 进 展刘 娅 莉湖 南 大 学 化 学 化 工 学 院 邮 编刃 随飞 泌摘 要论 述 了 磷 化 技 术 在 复 合 件 磷 化 、 无 亚 峭 酸 盐 磷 化 、 低 温 磷 化 、 无 格 钝 化 、 新 型 脱脂 及 表 调 、 无 镍 磷 化 、 磷 化 渣 的 综 合 利 用 、 磷 化 方 式 及 磷 化 工 艺 的 自 动 控 制 和 检 测 等方 面 的 最 新 进 展 。关 键 词 磷 化 进 展业 邝 爵 , 戮 竺 、, , 川 , 川 一 旋 户 户 , 户 、 , 一 触 笼 眨 洽, 田 , 一 企 认 犯 , 详 户, “

2、犯 , 雌卿 七 , ,最 近 年 来 , 磷 化 技 术 发 展 迅 速 , 随 着汽 车 工 业 的 发 展 , 开 发 了 许 多 新 的 磷 化 配方 , 大 大 地 提 高 了 磷 化 膜 的 耐 蚀 性 及 与 漆 膜的 配 套 性 。 目 前 除 继 续 推 出 更 具 优 良 性 能的 磷 化 产 品 外 , 研 究 人 员 还 特 别 重 视 环 境 保护 , 强 调 对 操 作 人 员 更 安 全 、 无 毒 害 简 化 工艺 过 程 , 采 用 低 温 快 速 的 方 法 等 等 。 由 于 镀锌 钢 板 及 铝 材 在 汽 车 车 体 上 的 广 泛 应 用 , 适合

3、钢 , 镀 锌 钢 及 铝 材 等 不 同 基 材 的 磷 化 工 艺得 到 迅 速 的 开 发 和 运 用 。 针 对 国 外 大 型 表面 处 理 厂 商 纷 纷 进 人 中 国 市 场 , 而 国 内 磷 化产 品 相 对 单 一 , 研 究 力 量 较 分 散 的 状 况 , 本文 着 力 论 述 当 今 磷 化 技 术 的 最 新 进 展 , 以 引起 国 内 表 面 处 理 行 业 的 关 注 , 促 进 我 国 前 处理 磷 化 技 术 水 平 的 提 高 。磷 化 技 术 的 最 新 进 展 主 要 表 现 在 钢 、 镀锌 钢 和 铝 材 复 合 金 属 件 的 同 时 磷

4、化 , 无 亚 硝酸 盐 磷 化 , 无 镍 磷 化 , 低 温 磷 化 , 液 态 表 调 及新 型 脱 脂 剂 , 无 铬 钝 化 , 磷 化 渣 的 综 合 利 用 ,磷 化 过 程 的 自 动 检 测 等 。复 合 金 属 件 的 磷 化为 了 提 高 涂 层 的 耐 腐 蚀 性 , 镀 锌 钢 板包 括 电 镀 锌 及 热 镀 锌 钢 越 来 越 多 地 作 为汽 车 车 身 材 料 此 外 为 减 轻 车 体 重 量 , 铝 材的 使 用 量 也 有 增 加 , 如 铝 质 的 汽 车 配 件 , 像车 轮 、 保 险 杠 、 散 热 管 等 , 国 外 汽 车 商 还 在 试验

5、铝 材 轧 制 车 身 。 因 此 车 体 结 构 材 料 的变 化 促 进 了 同 时 处 理 钢 、 镀 锌 钢 、 铝 材 的 复卯 年 月 电 镀 与 涂 饰 第 卷 第 期 合 金 属 磷 化 产 品 的 研 究 。目 前 汽 车 工 业 广 泛 采 用 低 锌 磷 化 , 有 利于 形 成 高 磷 比 的 磷 化 膜 , 对 于 镀 锌 钢 板 在 其表 面 没 有 磷 叶 石 气 儿 形 成 ,因 此 镀 锌 板 上 已 广 泛 采 用 含 锌 、 镍 、 锰 的 三元 阳 离 子 磷 化 体 系 川 , 镍 、 锰 的 加 入 可 在 镀锌 板 表 面 形 成 类 磷 叶 石

6、的 结 构 , 如只 儿 姚 和 饥 姚 , 结 晶 紧密 , 晶 粒 更 细 , 增 强 了 膜 层 耐 蚀 性 , 特 别 是 耐碱 性 和 涂 层 的 二 次 附 着 力 。 在 镀 锌 板 的 磷化 中 还 常 加 人 氟 化 合 物 如 氟 硅 酸 、 氟 硼 酸 、氟 钦 酸 及 其 盐 , 以 改 善 镀 锌 板 磷 化 时 锌 过分 溶 解 、 易 形 成 结 块 的 缺 点 。单 一 材 质 的 铝 材 较 多 采 用 铬 化 或 磷 铬化 处 理 。 最 近 也 有 开 发 无 铬 工 艺 单 独 处理 铝 材 , 如 氟 酸 钦 氟 酸 错 工 艺 、 钵 酸 盐 工 艺

7、及 有 机 薄 膜 处 理 囚 。 而 在 汽 车 工 业 中 较 多的 是 钢 材 铝 材 组 合 工 件 或 钢 、 镀 锌 钢 、 铝 材复 合 工 件 , 为 避 免 双 金 属 电 偶 腐 蚀 及 保 证 随后 电 泳 漆 膜 的 一 致 性 , 需 对 复 合 件 同 时 磷 化处 理 。 铝 表 面 磷 化 处 理 的 关 键 在 于 添 加 氟化 物 , 因 为 妊 十 的 溶 出 会 形 成 磷 酸 铝 沉 淀 ,阻 碍 磷 化 膜 的 形 成 当 溶 液 中 存 在 一 , 可 形成 氟 铝 铬 合 物 , 这 样 砂 十 就 不 会 以 游 离 状 态存 在 , 当 一

8、浓 度 为 妊 十 的 倍 时 , 它 们 以形 式 沉 淀 , 反 应 如 下 所 列月 十 万 任 。川 一赶 玛 一 、 去游 离 氟 离 子 的 浓 度 对 铝 的 磷 化 影 响 很大 困 , 所 谓 游 离 氟 是 指 游 离 状 态 的 氟 离 子 ,不 包 括 和 溶 液 络 合 的 氟 或 以 形 成 存 在 的氟 。 游 离 氟 可 用 氟 选 择 电 极 测 出 。 氟 化 物一 般 可 以 氟 化 钠 和 氟 硅 酸 钠 形 式 加 人 , 磷 化液 中 游 离 氟 宜 控 制 在 一 日 叉 , 游 离, 刻 蚀 不 足 , 游 离 氟 以 刃 , 造成 氟 铝 酸

9、钠 和 磷 酸 锌 共 同 沉 淀 于 铝 表 面 , 影响 磷 化 膜 的 形 成 , 造 成 二 次 附 着 力 变 差 。含 铝 组 合 件 的 磷 化 , 喷 淋 工 艺 较 浸 渍 工艺 更 易 操 作 图 , 在 喷 淋 线 上 铝 的 处 理 面 积 可达 到 , 而 在 浸 渍 线 上 目 前 还 只 达 到一 , 此 外 为 了 保 证 铝 浸 渍 处 理 的 磷 化 效果 , 还 需 高 度 循 环 搅 拌 槽 液 , 用 离 子 敏 感 电极 来 控 制 氟 。无 亚 硝 酸 钠 磷 化亚 硝 酸 盐 有 毒 , 汽 车 喷 淋 线 上 容 易 产 生污 染 环 境 ,

10、沉 渣 多 易 堵 塞 喷 嘴 管 道 , 而且 亚 硝 酸 盐 需 配 成 单 独 组 分 磷 化 时 不 断 补加 , 使 用 和 控 制 都 较 为 不 便 , 因 此 在 最 近 几年 人 们 着 力 开 发 无 亚 硝 酸 盐 工 艺 。 它 可 将促 进 剂 直 接 加 人 磷 化 补 充 液 中 , 有 着 良 好 的应 用 前 景 。 该 工 艺 较 实 用 的 新 型 促 进 剂 是硫 酸 经 胺 , 据 报 道 创 双 年 欧 洲 已 有 十 几 条 汽车 线 采 用 经 胺 促 进 的 磷 化 工 艺 图 , 研 究 表 明该 工 艺 所 获 得 的 膜 层 耐 蚀 性

11、与 亚 硝 酸 盐 工艺 相 当 甚 至 更 优 于 后 者 , 图 是 在 美 国 佛罗 里 达 暴 露 试 验 的 耐 蚀 性 能 比 较 。佛 罗 里 达 攀 硒 实 致 结 果 个 月。氰氰 嗜嗜嗜嗜嗜嗜嗜嗜嗜嗜嗜嗜 目曰 洲翻 二 味 马 目卜 亥 遥 鑫 洲采 正 斗 姻 杖 称 泪 曰 幽僻僻 睡 妻 一 一 一 朔 阵 绷, 。丹 沿刻痕腐蚀宽度艘 锌 俐 冷 轧 钢圈 实 脸 室 圈 工 厂国 亚 硝 酸 盐 实 牡 室 目 亚 硝 酸 盐 工 厂圈 内 含 轻 胺 促 进 的 和 亚 硝 酸盐 促 进 礴 化 性 能 比 较人 硫 酸 经 胺经 胺 具 有 优 良 的 常

12、、 低 温 磷 化 促 进 作用 , 含 量 在 一 岁 时 , 沉 渣 最 少 ,参 与 成 膜 , 易 生 成 高 磷 比 的 磷 化 膜 , 且磷 化 膜 结 构 多 为 柱 状 和 粒 状 , 有 利 于 与 阴极 电 泳 配 套 。卯 胆在 无 亚 硝 酸 盐 磷 化 工 艺 中 , 还 有 一 类 为过 氧 化 氢 促 进 , 其 还 原 产 物 为 水 , 可 实 现 封闭 处 理 , 对 环 保 更 有 益 , 过 氧 化 氢 促 进 工 艺在 喷 淋 线 上 更 显 优 势 , 适 合 镀 锌 板 。 但 该 工艺 由 于 过 氧 化 氢 在 酸 性 溶 液 中 不 稳 定

13、, 故 需频 繁 检 测 促 进 剂 并 单 独 补 加 中 和 剂 。以 上 种 新 的 无 亚 硝 盐 磷 化 都 完 全 避免 了 的 形 成 , 但 过 氧 化 氢 工 艺 控 制 较 麻烦 , 经 胺 促 进 工 艺 酸 度 较 不 稳 定 , 目 前 还 有一 种 新 的 含 街 基 的 促 进 剂 在 研 究 中 图 。钠 促 进 剂 浓 度 较 中 、 高 温 处 理 时 要 高 些 , 但促 进 剂 浓 度 过 高 易 导 致 彩 色 膜 的 生 成 。低 温 磷 化 的 研 究 国 内 外 都 较 多 , 我 们 研究 了 经 胺 盐 的 低 温 促 进 作 用 , 即 使

14、 在 , 硫酸 经 胺 也 能 促 进 磷 化 成 膜 轻 胺 盐 与 其 他 促进 剂 配 合 使 用 效 果 也 较 好 。 日 本 专 利 报道 的 超 级 促 进 体 系 有 良 好 低 温 磷 化 性 能 , 它利 用 复 合 促 进 剂 , 其 产 生 的 还 原 产 物 和 游 离酸 协 同 进 行 刻 蚀 , 磷 化 膜 细 致 均 匀 。脱 脂 及 表 调 剂低 温 磷 化由 于 节 能 的 要 求 , 低 温 处 理 始 终 是 磷 化发 展 的 方 向 。 低 温 磷 化 有 以 下 优 点 节 省能 源 。 计 算 表 明 一 个 一 吨 的 磷 化 槽 , 由 降 至

15、 , 可 降 低 能 耗 , 槽 液 加 温时 间 可 缩 短 分 钟 可 减 少 沉 渣 产 生 。 如日 本 某 产 品 , 处 理 温 度 为 , 沉 渣 由 时 的 酬 澎 降 至 时 的 扩 【 ,且 淤 渣 细 粒 化 , 较 中 、 高 温 易 清 除 。 低 温磷 化 的 特 征 是 反 应 动 力 小 , 平 均 腐 蚀 反 应 缓慢 , 因 此 低 温 磷 化 膜 具 有 均 匀 细 致 的 特点 ” 。为 保 证 低 温 磷 化 效 果 , 在 工 艺 上 有 以 下要 求 选 用 渗 透 性 强 的 脱 脂 剂 , 尽 可 能 采用 加 热 处 理 表 面 调 整 的

16、必 要 性 胶 体 磷酸 钦 盐 能 使 工 件 表 面 形 成 众 多 的 反 应 核 心 ,使 钢 板 表 面 均 匀 化 , 并 有 促 进 反 应 的 效 果 。表 调 剂 对 膜 性 能 影 响 大 , 要 采 用 分 散 性 优 良的 表 调 剂 。 对 于 低 温 特 别 是 以 下 磷 化 ,表 调 是 必 不 可 少 的 。 低 温 磷 化 要 保 持 较低 的 游 离 酸 度 。 磷 化 处 理 首 先 是 铁 的 腐 蚀 ,需 要 在 一 定 的 游 离 酸 浓 度 下 , 为 了 解 决 低 温下 腐 蚀 作 用 慢 应 加 氟 化 物 以 强 化 刻 蚀 , 用 量为 一 岁 。 由 于 游 离 酸 度 降 低 , 值升 高 , 因 而 街 的 分 解 减 少 , 低 温 下 亚 硝 酸脱 脂 的 效 果 直 接 影 响 磷 化 产 品 的 质 量 ,脱 脂 技 术 的 发 展 主 要 体 现 在