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磷化除渣系统:
磷化液从槽锥体连续抽入斜板沉降槽。然后,污物将被分离和浓缩,干净的液体由于重力重新流回工作液槽。浓缩的污物将定时排放到处理槽内, 处理槽内的污物自动抽到压滤机进行压力分离,接渣盘保证清理时渣不落到平台上,盘内渣由锥形斗落到接渣小车内。
磷化:目的提高电泳膜的附着力和防腐能力。其作用如下:
(1) 由于物理和化学作用,增强了有机涂膜对基材的附着力。
(2) 磷化膜使金属表面由优良体变为不良导体,从而抑制金属表面微电池的形成,有效地阻碍了涂层腐蚀,成倍地提高涂层的耐腐蚀性和耐水性。
另外,只有在*脱底脱脂的基础上,在一清洁、均匀、无油脂的表面上才能形成令人满意的磷化膜。从这 方面讲,磷化膜本身就是对前处理工艺效果的zui直观zui可靠的一个自检。
磷化酸洗系统:
磷化所有管及阀门、槽体及与磷化液接触的仪表均采用耐酸钢(1Cr18Ni19Ti), 适应酸洗的要求。采用不锈钢卧式泵,管路设计压力可控,并具有清洗时控制清洗液流向的功能。磷化液热交换器通过不同控制功能形式管路和酸洗槽连接;酸洗槽分为三个槽,槽体、阀门、管路全部采用316L不锈钢,系统手动切换,酸洗液需设加热装置,并设一台加硝酸的Husky泵,并设加水加酸的口,加水加酸管布置在槽底、液面下,带密封盖,槽体带排净阀;当清洗热交换器时,热交换器可通过手动阀接至清洗管路系统,磷化液由热交换器出口支管排出,进行酸洗及清水洗,各清洗回路不串液,又能相互连通;清洗液流量、压力手动可调(设膜片式耐酸压力表)。
磷化关键工艺参数及管理:
磷化是大幅度提高金属表面涂层耐腐蚀的一个简单可靠、费用低廉、操作方便的工艺方法。 所谓磷化处理是指金属表面与含磷酸
磷化是大幅度提高金属表面涂层耐腐蚀的一个简单可靠、费用低廉、操作方便的工艺方法。
所谓磷化处理是指金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触,发生化学反应而在金属表面生成稳定的不溶性的无机化合物膜层的一种表面化学处理方法,所生成的膜称为磷化膜。
磷化膜之所以能够为涂装涂层提供一极为适宜的基底,是由于以下作用:
在*脱脂的基础上,提供一清洁、均匀、无油脂的表面。由于物理和化学作用,增强了有机涂层对基底的附着力。提供了一稳定的不导电的隔离层,一旦涂膜破损,它具有抑制腐蚀的作用。
磷化的分类方法尚无统一规定,常见有以下几种习惯分法:
1.根据组成磷化液的磷酸盐分类 有磷酸锌系、磷酸锰系、磷酸铁系。此外还有磷酸锌盐中加钙的钙系,在磷酸锌系中加镍、锰的所谓“三元体系”磷化等。
2.根据磷化温度分类 有高温磷化(80℃以上)、中温磷化(50℃~70℃)和低温磷化(40℃以下)
3. 按磷化膜的质量分类 有重量型(7.5g/m2以上),中量型(4.3 g/m2 ~7.5 g/m2)、轻量型(1.1 g/m2 ~4.3 g/m2 )和特轻量型(0.3 g/m2 ~1.1 g/m2 )
4.按磷化施工方法分类 有喷淋式磷化、浸渍式磷化、喷浸结合式磷化、涂刷式磷化。
磷化的基本原理可用过饱和理论来解释。即构成磷化膜的离子积达到该种不溶性磷酸盐的溶度积时,就在金属表面沉积形成磷化膜。
磷化处理材料主要成分为酸式磷化膜,其分子式为Me(H2PO4)2 。金属离子Me通常为锌、锰、镍等。这些酸式磷酸盐均能溶于水。在含有氧化剂及各种添加剂的酸性磷化液中,磷酸二氢盐要发生离解,产生金属离子Me和磷酸根离子。但此时离子积未达到不溶性磷酸盐的溶度积,并不产生膜的沉积:
Me(H2PO4)2 ——> Me2+ + H2PO4- (3-1)
↓→H2PO42- + H+ (3-2)
↓→ PO43- + H+ (3-3)
当在适当的温度下使磷化液与被处理的金属(以钢铁为例)表面接触是,发生金属的溶解反应.
Fe + 2H+ ——>Fe2+ + H2 ↑ (3-4)
由于上式反应,铁与磷化界面处H+不断被消耗,引起PH值上升.这样又促进了式(3-1), (3-2) ,(3-3)的离解反应.于是,界面处的Me2+与PO43-浓度不断上升,直至
[Me2+]*[ PO43-]>L Me3( PO4)2时,就产生Me3( PO4)2不溶性磷酸盐的沉积,覆盖在金属表面,构成磷化膜.
但是,在进行上述反应中,由于式(3-2)产生的H2吸附在金属表面, 造成所谓的阴极极化,是磷化反应的进行受到阻碍.因此,要添加一定量的氧化剂作为阴极去极化剂,以保证磷化反应在规定的时间内完成. 式(3-4)反应中产生的H2被氧化剂氧化成水而除去. 式(3-4)反应中产生的Fe2+除部分参与成膜形成Zn2Fe( PO4)2.4H2O外,剩余部分被氧化成Fe3+. Fe3+与PO43-结合成溶度积很小的
Fe PO4成为淤渣沉淀出来被排除于体系外.
3.2 影响磷化的因素
影响磷化的因素很多,当磷化膜出现质量问题时,如何查找原因进行解决?归纳起来,可以从磷化工艺参数,促进剂,磷化工艺(含设备)管理以及被处理钢材表面几大方面考虑.
3.2.1磷化工艺参数的影响
1.总酸度 总酸度过低,磷化必将受影响,因为总酸度是反映磷化液浓度的一项指标.控制总酸的浓度的意义在于使磷化液中成膜离子浓度保持在必要的范围内.使用中,总酸度只有一种变化趋势,那就是因消耗而下降.此时用补充浓缩液的方式来提高.
2 游离酸度 游离酸度过高,过低均会产生不良的影响.过高不能成膜,易出现黄锈.过低磷化液的稳定性受威胁,生成额外的沉渣.游离酸度反映磷化液中有利H+的含量.控制游离酸度的意义在于控制磷化液中磷酸二氢盐的离解度,把成膜离子浓度预先确定在一个必须的范围内.
3. 酸比----酸比即指总酸度与游离酸度的比值.通常的配方,都在5~30的酸比范围内.酸比较小的配方,游离酸度高,成膜速度慢,磷化时间长,所需温度高.酸比较大的配方,成膜速度快,磷化时间短,所需温度低.
4.温度----磷化处理温度与酸比一样,也是能否成膜的一个关键因素.温度高,磷酸二氢盐的离解度大,成膜离子浓度相应高些.但温度过高要产生大量沉渣,磷化液失去原有平衡.温度过低,成膜离子浓度达不到溶度积,不能生成完整磷化膜.
5. 时间 根据不同目的,在不同的配方中都有规定的工艺时间.时间过短,成膜量不足,不能形成致密的磷化膜层.时间过长,由于结晶在已形成的膜上继续生长,可能产生有疏松表面的粗厚膜.
3.2.2 促进剂的影响
磷化液中的促进剂,主要指某些氧化剂.氧化剂作为阴极去极化剂而在磷化配方中采用的一种化学反应型的加速剂,它的主要作用是加速H+ 在金属表面的放电速度,促使磷化*阶段的算蚀速度加快,因此可以称为金属腐蚀的催化剂.当金属表面接触到酸性磷化液时,首先发生以下反应:
Fe + 2H+ → Fe2+ + H2 ↑
这个反应能大量的消耗H+ , 促使固液界面的PH上升,进而促进磷化液中的Me(H2PO4)2的三级平衡右移,以至使锌离子浓度和磷酸根浓度在界面处达到浓度积而成膜. 但是,在以上反应中,如果不添加一些有效物质,阴极析出的H2的滞留会造成阴极极化,是反应不能继续进行,那么磷酸盐的沉积也不可能继续下去.因此,凡能加速这个反应的物质,必然能加速磷化.氧化剂正是起着阴极去极化的作用而加速了上述反应.常用的氧化剂有硝酸盐,亚硝酸盐,有机硝基化合物,有机过氧化物等.zui常用的主要是硝酸盐,亚硝酸盐.
3.3磷化前表面调整处理的影响
所谓磷化的表面调整处理就是采用磷化表面调整剂使需要磷化的金属表面改变微观状态,促使磷化过程中形成结晶细小、均匀、致密的磷化膜。
现在一般采用效果较好的磷酸钛胶体溶液处理,由于胶体微粒表面能很高,对物体表面有较强的吸附作用,胶体微粒吸附在零件表面形成均匀的吸附层,在磷化时,这层极薄的吸附层就是一层分布均匀,数量极多的磷酸盐结晶的晶核,因而促进结晶均匀快速形成,限制了大晶体的生长,结晶就促使磷化膜的细化和致密,提高了成膜性,缩短了磷化时间,降低膜厚 ,同时也能消除钢铁表面状态的差异对磷化质量的影响。
配制表面调整工作液的水应该是纯净的,其导率不大于200us/cm,采用去离子水,以避免水中杂质离子破坏胶体微粒的稳定性。表面调整工作液的质量分数一般为0.1%~0.2%,PH为8.5~9.5。,在室温下采用,嘴乖温度不超过35℃,处理时间为(30~60)s。
在生产管理中,工作槽液应保持良好的搅拌状态,避免沉淀。另外,应防止碱、酸及磷化液进入表面调整工作液,以防止工作液因污染而失效。
3.4 磷化后的钝化处理
磷化后的钝化处理均指对磷化膜采用含铬的酸性水溶液补充处理。可进一步提高磷化膜的耐腐蚀性。
钝化的作用来自以下两个方面:一是使磷化膜空隙中暴露的金属进一步氧化或生成铬化层,*磷化膜孔隙,使其稳定与大气之中,以便提高磷化膜的单层的防锈能力,故也有称之为“封闭处理”,对其详细的反应机理还不清楚,但主要还是被处理表面的溶解,Cr6+的还原,界面PH的上升及伴随PH的上升Cr6+的沉淀等一系列反应。二是通过含铬的酸性溶液处理,可以去掉磷化膜表层疏松结构及包含在其中的各种水溶性残留物,降低磷化膜在电泳时的溶解量,以提高涂膜耐腐蚀性。