簡論磷化處理與電泳涂裝的配套性

王文忠

(洛陽立微電子公司,河南洛陽 471003）

簡論磷化處理與電泳涂裝的配套性

王文忠

(洛陽立微電子公司,河南洛陽 471003）

0 前言

電泳涂裝是近幾年發(fā)展較為迅速的涂裝技術(shù),其以經(jīng)濟、安全、高效、高耐蝕、高泳透力等優(yōu)良特性,在家電、汽車工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

1 電泳涂裝的機理

電泳涂裝就是借助于電解、電泳、電沉積、電滲等4個化學(xué)物理作用,在工件表面形成不溶性涂層膜的表面處理方式。

1.1 電泳

用于電泳涂裝的涂料中的有機樹脂溶于水就形成均勻、帶電荷的膠體粒子,在直流電場的作用下,帶電荷的膠體粒子向相反電極泳動而進行沉積。帶正電荷的膠體粒子沉積在作為陰極的金屬表面時稱為陰極電泳涂裝。反之帶負電荷的膠體粒子泳向陽極發(fā)生陽極成膜反應(yīng),被稱作陽極電泳涂裝。當(dāng)然電泳所形成的涂膜還需經(jīng)烘干、固化反應(yīng)才能全部完成涂裝過程。

1.2 電泳涂裝主要電化學(xué)反應(yīng)

1.2.1 陽極電泳涂裝時的電極反應(yīng)

陽極電泳涂裝所用的電泳涂料是高分子羧酸經(jīng)堿中和而制得的水溶性陰離子型樹脂(RCOO-）。發(fā)生的主要反應(yīng):

陽極電泳涂裝時被涂物金屬發(fā)生溶解,形成含金屬的有機涂膜,影響漆膜外觀,產(chǎn)生漬點。

1.2.2 陰極電泳涂裝時的電極反應(yīng)

陰極電泳涂裝所用的涂料是氨基樹脂經(jīng)酸中和而制得的水溶性陽離子型樹脂(R—N H3+）。發(fā)生的主要反應(yīng)為:

陰極電泳時基體金屬無離子化析出而滲入電泳涂膜,從而提高了涂膜的耐蝕性。

1.3 電滲

當(dāng)帶電荷的膠體粒子在電場作用下進行電沉積的同時,水和助溶劑也穿過沉積涂膜滲往工作液,使涂膜脫水、固體的質(zhì)量分數(shù)增加,以利于高溫固化時得到品質(zhì)優(yōu)良的涂膜。

2 陰極電泳涂裝的優(yōu)良特性

(1）泳透力高,即:在結(jié)構(gòu)復(fù)雜工件的內(nèi)、外表面可獲得較為均勻的漆膜,因此有利工件耐蝕性能的提高。

(2）耐堿性能好,這是因為大部分陰極電泳涂料的陽離子型樹脂多采用環(huán)氧樹脂,其耐堿性比較優(yōu)良,且對金屬工件也有較好的防護作用。

(3）作為陰極的金屬工件不會發(fā)生溶解,陰極產(chǎn)生的H2也不會與其反應(yīng),因此得到的涂膜中不會含金屬離子而影響其外觀質(zhì)量。

(4）對多種金屬適用性強,工作液穩(wěn)定性好,使用壽命長。

3 與陰極電泳相配套的磷化處理劑

通常適用于陰極電泳涂裝的磷化處理劑應(yīng)滿足以下要求:

(1）要選用耐堿性高的磷化膜,耐堿性的強弱與磷化膜的P比有關(guān)。P比為 P/(P+H）的值,其中,P代表Zn2Fe(PO4）2·4H2O(稱為 P膜）;H代表 Zn3(PO4）2·4H2O。P比高時,磷化膜中的Zn2Fe(PO4）2·4H2O的質(zhì)量分數(shù)高,膜的耐蝕性好,附著性好,磷化膜在電泳時溶出量小,有利于電泳工作液穩(wěn)定。

P比的大小與磷化液的組成有關(guān),也與磷化施工方式有關(guān)。據(jù)稱采用全浸泡磷化易得到鐵的質(zhì)量分數(shù)較高的磷化膜,與陰極電泳有較好的配套性。磷化時,磷化膜成長界面要有足夠的Fe2+。在對鍍鋅鋼板磷化時為彌補Fe2+不足而影響其耐蝕性,需加入Mn2+,Ni2+,形成以 ZnMe(PO4）2·4H2O為代表式的磷化膜,Me代表Fe,Ni,Mn。

(2）磷化膜厚度要求。電泳涂裝要求磷化膜細而薄,大多要求膜厚在1.5～2.5μm,膜重在1.0～3.0 g/m2范圍內(nèi),輕鐵磷化膜重≤1 g/m2。磷化膜薄,電阻小,電壓低,能耗小。

目前適用于陰極電泳涂裝用的磷化劑有兩類。對于耐蝕性要求高的室外金屬制品,多選用低鋅的鋅-鎳-錳三元磷化液。這種磷化液中的Zn2+的質(zhì)量濃度低,磷化膜中 Zn3(PO4）2·4H2O的質(zhì)量分數(shù)低,Zn2Me(PO4）2·4H2O的質(zhì)量分數(shù)高,因此 P比高,耐堿性好。對于耐蝕性要求低的室內(nèi)用金屬制品,可選用輕鐵系磷化液。這種磷化液成分簡單,成本低,工作液常溫磷化,能耗小,電泳過程中膜的溶出量小,其主要成分為 Fe(PO4）2·8H2O,呈非晶相平面分布。

4 磷化處理工藝流程

4.1 鋼鐵件磷化

本流程適用于處理批量小、質(zhì)量要求一般的無銹鋼鐵件磷化,可用于輕鐵系磷化。

本流程適用于處理批量大、質(zhì)量要求高的無銹鋼鐵件磷化,多用于鋅-錳系磷化。

對于有銹工件應(yīng)該除油、除銹,且在表面調(diào)整前應(yīng)中和處理。

TG 174

B

1000-4742(2011）05-0049-02

4.2 鋁件磷化

2010-09-10

·經(jīng) 驗·