汽車零部件涂裝前磷化處理添加劑的研究

蔡朝容

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與環(huán)境工程系，廣西 柳州 545006）

汽車零部件涂裝前磷化處理添加劑的研究

蔡朝容

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與環(huán)境工程系，廣西 柳州 545006）

介紹了磷化液的配制，研究以低沸點(diǎn)鹵代烴為基本組分，復(fù)合無(wú)機(jī)物為添加劑的復(fù)合活化劑其含量與膜重及膜耐腐蝕性的關(guān)系，討論磷化溫度及磷化時(shí)間對(duì)磷化膜膜重和耐蝕性的影響。此工藝配制簡(jiǎn)單，成本低，磷化速度快，磷化膜耐蝕性好，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

磷化液;無(wú)機(jī)物添加劑;常溫;磷化膜

隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，磷化技術(shù)在汽車涂裝工藝中的應(yīng)用十分廣泛。常溫磷化是當(dāng)前研究最活躍、技術(shù)進(jìn)步最快的磷化技術(shù)，它雖然克服了中、高溫磷化能耗大，槽液維護(hù)困難等缺點(diǎn)，但也存在著成膜速度慢、生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)。因此，如何提高常溫磷化反應(yīng)速度、覆膜層的附著力與防腐蝕能力，是磷化技術(shù)在汽車涂裝工藝中需要研究的一個(gè)重點(diǎn)。

有機(jī)溶液磷化即非水溶液無(wú)定形磷化，屬轉(zhuǎn)化型磷化[1]。與目前廣泛應(yīng)用的假轉(zhuǎn)化型磷化（即處理液中含重金屬磷酸鹽與基體金屬形成磷酸鹽膜）相比，它具有常溫、快速、溶液穩(wěn)定性高，溶液本身除油性強(qiáng)，對(duì)基體金屬基本無(wú)腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，日益引起人們的重視。本研究以低沸點(diǎn)鹵代烴為基本組分，復(fù)合無(wú)機(jī)物為添加劑，對(duì)汽車涂裝生產(chǎn)中的有機(jī)磷化液及其工藝進(jìn)行了試驗(yàn)，改進(jìn)了常溫、快速、磷化膜致密有機(jī)磷化液及其工藝。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 磷化液的基本配方及試樣處理工藝

1．1．1 磷化液的基本配方

磷化液由低沸點(diǎn)的鹵化烴為基本組分，含水磷酸為成膜劑，醇類物質(zhì)為增溶劑等3大部分組成，以新研制的TY作為復(fù)合活化劑 （含無(wú)機(jī)物質(zhì)）。其配方為:二氯甲烷（75%）、乙醇（20%）、水（3%～5%）、磷酸（0．15%）、硝基苯（0．7%）、硫脲（0．7%）、復(fù)合活化劑（0．3%）。 磷化液外觀為無(wú)色透明液體，比重為 1．2g·cm－3。

1．1．2 試樣處理

磷化可在室溫下進(jìn)行（5～35°C），磷化時(shí)間一般為 1～4min，干燥時(shí)間 5～7min（一般靠有機(jī)溶劑的自然揮發(fā)），除油與磷化能一次進(jìn)行。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2．1 磷化液基本組分含量對(duì)磷化質(zhì)量的影響

2．1．1 增溶劑含量

增溶劑在有機(jī)磷化液中用于溶解磷化劑、活化劑和加速劑，它對(duì)成膜速度和質(zhì)量都有影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1看出，增溶劑含量增加，成膜速度減慢，膜重減小;增溶劑含量太低，磷化液穩(wěn)定性下降，易分層，膜的耐腐蝕性降低;增溶劑含量太高，會(huì)降低磷化液的溶油能力，膜的耐腐蝕性差。

2．1．2 復(fù)合活化劑TY的含量

有機(jī)活化劑在磷化過(guò)程中的作用是優(yōu)先吸附在金屬表面成核，無(wú)機(jī)活化劑多半是破壞金屬表面的鈍化膜，使之產(chǎn)生更多的活性點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中，以乙酸乙酯活化劑（LM）和復(fù)合活化劑（TY）進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用復(fù)合活化劑無(wú)論從外觀到膜的質(zhì)量均較單獨(dú)使用有機(jī)活化劑好。

復(fù)合活化劑的含量對(duì)磷化成膜及膜的耐蝕性的影響如圖1、圖2所示。

由圖看出，復(fù)合活化劑的用量與膜重及膜耐腐蝕性的關(guān)系是近似拋物線。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，其含量約在0．2%為宜。

2．1．3 磷化液中含水量

有機(jī)磷化液中含有一定的水，溶液能保持均一，增強(qiáng)磷化劑、活化劑、加速劑的作用，提高成膜速度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可看出，隨著含水量的增加，膜重增大。若含水量太高，磷化液不穩(wěn)定，出現(xiàn)分層現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)操作上，含水量應(yīng)控制在3%～5．2%之間。

2．2 工藝條件試驗(yàn)

2．2．1 磷化處理時(shí)間

圖3中ab區(qū)間表示膜的形成階段，該階段隨時(shí)間的遷移，膜重隨之增加;到b點(diǎn)，膜重達(dá)最大值;b點(diǎn)后，曲線平坦，膜重不再增加。

圖4表明磷化膜的耐蝕性隨時(shí)間的變化近似拋物線關(guān)系。隨處理時(shí)間增加，膜的耐蝕性上升，到一最大值后又緩慢下降，這時(shí)由于處理時(shí)間的增加，游離酸的侵蝕使膜變得粗糙，耐蝕性下降。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，磷化處理的時(shí)間宜控制在4min左右。

2．2．2 磷化處理溫度

圖5中，隨磷化溫度的升高，膜重增加，到一最高值時(shí)，溫度若繼續(xù)升高，由于溶液侵蝕性增強(qiáng)，膜重緩慢降低。

圖6中，溫度上升，由于膜重增加，耐蝕性增強(qiáng)，到一最大值時(shí)，溫度上升，耐蝕性下降。因此，磷化處理溫度宜控制在25～35℃之間為宜。

3 結(jié)論

經(jīng)本工藝處理后，鋼材表面能形成綜合性能較好的磷化膜，各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。在磷化液中加入新研制的TY作為復(fù)合活化劑，能降低磷化溫度，加快成膜速度，提高磷化膜質(zhì)量。本磷化工藝具有以下特點(diǎn):

（1）有機(jī)磷化處理可在常溫下進(jìn)行，既可節(jié)省耗材，又可降低生產(chǎn)成本。

（2）磷化液具有一定的除油能力，在工件表面油污不嚴(yán)重的情況下，除油、磷化可同步進(jìn)行。

（3）磷化時(shí)間短（約 4min），生產(chǎn)效益高，適于大規(guī)模生產(chǎn)。

（4）有機(jī)磷化液侵蝕性小，特別適用于外部尺寸要求嚴(yán)格的制件的處理。

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Study on Phosphating Additive for Automotive Spare Parts Prior to Painting

CAIChao-rong
（Deparment of Automotive and Environment Engineering，Liuzhou Vocational&Technical College，Liuzhou545006，China）

Applied halohydrocarbon as basic components，inorganic compound as additives，the bonderizing liquid was prepared．The relationship between the compound activators，film weight and corrosion resistance was studied．The effect of bonderizing temperature and time on film weight and corrosion resistance was discussed．

bonderizing liquid;inorganic matter bonderizing liquid;normal temperature;phosphate coating

TQ126.3+3

A

1671-9905（2011）08-0022-03

蔡朝容（1964-），四川宣漢人，講師，研究生，主要從事化學(xué)分析及有機(jī)合成化學(xué)研究，地址:廣西柳州市社灣路28號(hào)柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與環(huán)境工程系環(huán)化教研室，郵編:545006，電話:13877251860，電子郵箱:happyoldmen＠163．com

2011-04-29