鋼件自動(dòng)噴淋磷化發(fā)藍(lán)問題的分析及解決方法

鐘雪麗 郭培寬

（1.河南科技學(xué)院高職學(xué)院 河南 新鄉(xiāng) 453600；2.河南新飛集團(tuán)十六廠 河南 新鄉(xiāng) 453002）

0 引言

磷化是目前國(guó)內(nèi)家電制冷企業(yè)廣泛采用的一種鋼板前處理技術(shù)。依據(jù)生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)需要，磷化處理分為噴淋式和浸漬式。我公司鋼件表面前處理采用的是自動(dòng)噴淋式。整個(gè)前處理工序如下：

懸掛工件→預(yù)脫脂→脫脂→自來水洗→表面調(diào)整→磷化→循環(huán)去離子水水洗→去離子水水洗→干燥

預(yù)脫脂到去離子水水洗為半封閉式通道。懸掛工件的懸鏈位于通道上方，各個(gè)主要工序的通道內(nèi)部?jī)蓚?cè)均勻分布有平行排列的豎直液體輸送管，每根輸送管上自上至下等距安裝有8個(gè)噴嘴，輸送管下端連接壓力輸送泵至通道下方的儲(chǔ)液工作槽。通道外側(cè)分別在脫脂工序前，表面調(diào)整工序前及磷化工序前留有觀測(cè)門。

預(yù)脫脂及脫脂工序使用藥劑為中溫中堿性脫脂劑，游離堿度20-35，脫脂溫度50-70℃；表面調(diào)整工序使用膠體磷酸鈦鹽型表面調(diào)整劑，總堿度5-15，pH值8-9，常溫下使用；磷化工序使用外加促進(jìn)型低溫鋅系磷化液，總酸度17-30，游離酸度0.3-1.2，用氨管測(cè)量促進(jìn)值1.5-4.5，使用溫度38-42℃。上述藥劑均為公司自產(chǎn)。

近期對(duì)一批由冷軋鋼板（牌號(hào)：SPCC）鈑金成型的冰箱側(cè)幫進(jìn)行前處理時(shí)發(fā)現(xiàn)，工件磷化后在上部固定邊角部位出現(xiàn)了2-15cm的藍(lán)色膜。發(fā)藍(lán)部位在靜電噴涂后附著力達(dá)不到要求，從而導(dǎo)致整個(gè)工件報(bào)廢。

為找出真正的問題所在，將兩種鋼板及成型后的工件送至冶金研究所進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)：二者含微量元素略有差異。導(dǎo)致問題鋼板的電位較庫存鋼板低，表面性質(zhì)活潑，極易氧化。鈑金成型后的工件在邊角部與其他位置相比應(yīng)力有所改變。經(jīng)調(diào)查，兩種鋼板系由國(guó)內(nèi)同一家鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)，不同之處在于問題鋼板是由其新建冷軋板生產(chǎn)線生產(chǎn)。由于其新生產(chǎn)線投產(chǎn)不久，軋制的鋼板與原有的生產(chǎn)線軋制的鋼板在各種微量元素的含量上難免有所差異。

AP-BEPS是20國(guó)集團(tuán)(Group 20，G20)委托經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(Organization for Economic Cooperation and Development，OECD)推進(jìn)的國(guó)際稅制改革項(xiàng)目，是G20框架下各國(guó)攜手打擊國(guó)際逃避稅，共同建立有利于全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的國(guó)際稅收規(guī)則體系和合作機(jī)制的重要舉措。中國(guó)作為G20的成員國(guó)，主動(dòng)承擔(dān)聯(lián)合國(guó)和G20國(guó)際稅收規(guī)則制定的責(zé)任，深度參與BEPS所有行動(dòng)計(jì)劃；同時(shí)，中國(guó)作為國(guó)際社會(huì)的成員，積極履行國(guó)際稅收合作義務(wù)，立足中國(guó)國(guó)情，努力促進(jìn)BEPS行動(dòng)計(jì)劃成果在中國(guó)轉(zhuǎn)化和落地。

1 導(dǎo)致發(fā)藍(lán)現(xiàn)象的可能原因

發(fā)藍(lán)現(xiàn)象是鋼件磷化過程中極易出現(xiàn)的問題，其形成原因多種多樣。只有找出產(chǎn)生問題的真正原因，才能對(duì)癥下藥，解決問題，保證生產(chǎn)正常進(jìn)行。產(chǎn)生發(fā)藍(lán)問題的原因大致如下：

北京紅螺食品有限公司，其產(chǎn)品經(jīng)歷了從北京特色禮品向大眾休閑食品過渡的進(jìn)程。改革開放初，紅螺的原始工藝是在一個(gè)灶臺(tái)上架一口大銅鍋，敞鍋煮制腌漬發(fā)酵過的果品。不管春夏秋冬，員工們都要在高溫的室內(nèi)辛勤勞作，汗流浹背地翻鍋，不停地鏟煤填火。在付出那么多辛苦的同時(shí)，煮制出的果脯仍然無鮮亮感。在1985年、1986年兩年中，紅螺人實(shí)驗(yàn)發(fā)明了真空煮制果脯技術(shù)，減少了腌漬、發(fā)酵工序時(shí)間，此舉大大降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1.1 鋼板材質(zhì)的問題

3.1.3 降低掛具高度

自2003年8月正式投入發(fā)電運(yùn)行以來，沙集泵站積極利用徐洪河行洪棄水開發(fā)水力發(fā)電，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)2003—2011年發(fā)電運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，年平均發(fā)電340.4萬kWh，機(jī)組年平均運(yùn)行14 183.3臺(tái)時(shí)（按照單臺(tái)機(jī)組平均出力240 kW）。經(jīng)測(cè)試進(jìn)行降低轉(zhuǎn)速后，每臺(tái)機(jī)發(fā)電功率增加約100 kW，全站共增加發(fā)電功率500 kW。考慮變頻機(jī)組等相關(guān)設(shè)備消耗電量約40 kW，改造后泵站年均發(fā)電量可增至470.9萬kWh，相當(dāng)于火電廠燃燒578.7 t標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的電量，無論是經(jīng)濟(jì)效益還是社會(huì)效益均比較顯著。

1.2 前處理設(shè)備的原因

設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)是生產(chǎn)能否正常進(jìn)行的重要影響因素。在自動(dòng)噴淋式前處理生產(chǎn)線中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)問題出現(xiàn)問題都會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)的進(jìn)行。例如壓力泵壓力的不足，管道及噴嘴的通暢不通暢，前處理槽液溫度的自動(dòng)控制失常，都會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)無法正常進(jìn)行[2]。

1.3 前處理劑處理能力不夠或者其工藝指標(biāo)不在合理范圍之內(nèi)

工件經(jīng)過脫脂后，如果表面油脂沒有脫除干凈，磷化時(shí)殘存的油脂將會(huì)影響磷化膜的形成，氧化取代磷化，工件極易發(fā)藍(lán)；對(duì)于膠體磷酸鈦型表面調(diào)整劑，如果其鈦鹽含量過低或者pH值不在合理范圍之內(nèi)，往往也會(huì)使工件磷化時(shí)出現(xiàn)發(fā)藍(lán)現(xiàn)象；磷化液的配方不適合鋼板材質(zhì)的要求，或者不能被正確使用也是工件不能正常成膜的關(guān)鍵因素，對(duì)于外加促進(jìn)型鋅系磷化液來說，鋅離子的含量和促進(jìn)劑濃度的控制至關(guān)重要[3]。

2 發(fā)藍(lán)現(xiàn)象原因的確定

庫存鋼板電極電位-0.45V，問題鋼板電極電位-0.47V.

人類創(chuàng)造了教育，教育塑造了人，教育以本質(zhì)上來看，是塑造人的工程，是為未來培養(yǎng)人的事業(yè)。教育的地位和作用，更應(yīng)了解今天社會(huì)所發(fā)生的變化，特別是在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，教育是社會(huì)的縮影，是未來世界藍(lán)圖的預(yù)見和反映。今天有什么樣的教育，未來將有什么樣的社會(huì)，今天你受到什么樣的教育，你將有什么樣的前途和境況。所以，我們的教育既要考慮應(yīng)該怎么適應(yīng)時(shí)代形勢(shì)的變化，更要分析與預(yù)測(cè)可能發(fā)生的變化，引導(dǎo)受教育者去探索，去追求，去創(chuàng)造。

北京市當(dāng)前的旅游產(chǎn)品以觀光旅游為主，缺乏對(duì)旅游產(chǎn)品的深入挖掘，在旅游產(chǎn)品多樣性、全面性和細(xì)分性等方面存在劣勢(shì)。隨著游客個(gè)性化需求的日益強(qiáng)烈，這種形式單一且層次較淺的旅游形式已無法滿足旅客的需求，無法長(zhǎng)期對(duì)游客產(chǎn)生吸引力。

按照前處理藥劑測(cè)定與工藝標(biāo)準(zhǔn)對(duì)脫脂劑，表面調(diào)整劑及磷化液進(jìn)行檢測(cè)。脫脂劑游離堿度28，工作溫度60℃；表面調(diào)整劑總堿度9，pH值8.5；磷化液總酸度23.5，游離酸0.5，促進(jìn)值3.0，工作溫度40℃。上述指標(biāo)完全符合工藝要求。將原有庫存鋼板與出現(xiàn)問題的鋼板在同一條鈑金線上成型后，將兩種工件交替懸掛在前處理生產(chǎn)線上進(jìn)行處理，工藝參數(shù)保持恒定，發(fā)現(xiàn)：原庫存鋼板成型工件經(jīng)處理后磷化膜正常；問題鋼板成型工件上部邊角位置出現(xiàn)發(fā)藍(lán)現(xiàn)象。

在前處理噴淋設(shè)備工作時(shí)，通過觀測(cè)門觀察發(fā)現(xiàn)：工件由表面調(diào)整通道進(jìn)入磷化通道時(shí)，前幾排磷化工作液輸送管上部多數(shù)噴嘴由于沉碴的大量存在而堵塞，僅有少數(shù)噴嘴能正常工作；加上懸掛工件的掛具高度過大，而且工件懸掛過高，其上部與頂端噴嘴相持平，導(dǎo)致在磷化初期只有少量磷化液噴射到工件上部。并且在整個(gè)磷化通道中，由于外加的促進(jìn)劑亞硝酸鈉在一定溫度下?lián)]發(fā)，形成具有氧化性的酸霧。當(dāng)表面性質(zhì)活潑的工件進(jìn)入至磷化通道五分之一長(zhǎng)時(shí)，由于工件上部邊角部位不能迅速成膜，受酸霧的影響，產(chǎn)生氧化發(fā)藍(lán)的現(xiàn)象。工件進(jìn)入磷化通道剩余部分時(shí)磷化對(duì)工件上部已經(jīng)氧化的部分不再起作用。

針對(duì)此種鋼板表面性質(zhì)活潑極易氧化的特點(diǎn)，只有使工件在進(jìn)入磷化通道后迅速成膜，尤其是工件上部邊角部位，盡量消除氧化作用的影響。經(jīng)過分析，決定同時(shí)實(shí)施兩大措施。

3 發(fā)藍(lán)問題的解決方案

由于公司購(gòu)進(jìn)了批量的表面性質(zhì)活潑的冷軋鋼板，此種材質(zhì)成型的工件將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)使用，因此必須采取措施防止發(fā)藍(lán)現(xiàn)象的產(chǎn)生。

將問題鋼板鈑金成型的工件按照前處理流程在各個(gè)工作槽液中作浸漬處理，發(fā)現(xiàn)問題鋼板磷化正常。

經(jīng)過測(cè)試，發(fā)現(xiàn)問題鋼件上部邊角磷化發(fā)藍(lán)的根本原因在于鋼件材質(zhì)表面性質(zhì)過于活潑,加上設(shè)備上有不當(dāng)之處，導(dǎo)致鋼件在噴淋的過程中按原有的磷化液工藝指標(biāo)進(jìn)行磷化時(shí)發(fā)生故障。

對(duì)乙酰氨基酚其實(shí)就是我們常說的撲熱息痛、必理通或者泰諾林，它們都是含單一有效成分“對(duì)乙酰氨基酚”的退燒藥。而人們熟知的以布洛芬為單一有效成分的藥包括美林、芬必得等。

3.1 設(shè)備的改進(jìn)與保養(yǎng)

3.1.1 增加抽風(fēng)系統(tǒng)

銅具有優(yōu)良的電氣特性和耐用性，常選用銅作為電纜導(dǎo)體的材質(zhì)，在經(jīng)過冷加工后，銅導(dǎo)體的電阻率會(huì)上升，硬度和強(qiáng)度增加、塑性降低。為了提高冷拉銅線的電導(dǎo)系數(shù)和柔軟性，常使用退火的銅導(dǎo)體。銅導(dǎo)體的導(dǎo)電性能隨溫度升高而降低，在正常的操作范圍內(nèi)，電阻和溫度之間呈線性關(guān)系，如式(2) 所示[9]:

在磷化通道中部上方安裝抽風(fēng)機(jī)，將磷化槽通道中聚集的氧化性酸霧及時(shí)排出。減少工件進(jìn)入磷化通道后所受的酸霧影響。

3.1.2 磷化管道及噴嘴的維護(hù)

用酸液將管道及噴嘴里的沉渣進(jìn)行清洗消除后再用水清洗數(shù)遍。將管道最下方的兩個(gè)噴嘴用塑膠帶密封，以增加管道上方噴嘴的噴射壓力。

不同材質(zhì)的鋼板表面性質(zhì)有所不同，鋼鐵中含碳以及錳，磷，硫，硅等微量元素的多少?zèng)Q定了其表面性質(zhì)的差異。鋼板材質(zhì)的差異是磷化好壞的根本，針對(duì)不同的表面性質(zhì)采取相應(yīng)的措施是必須的[1]。

原有掛具的高度過高，適當(dāng)降低其高度可以使掛具上的工件進(jìn)入磷化通道后，前幾排磷化管道上方的噴嘴噴射出的磷化液能夠完全覆蓋工件上部，給工件的磷化成膜提供有利條件。

3.2 調(diào)整磷化液配方

鋅系磷化液主要有磷酸，磷酸二氫鋅和硝酸鋅亞硝酸鈉組成，其中磷酸和磷酸二氫鋅是主要的成膜物質(zhì)，硝酸鋅作為內(nèi)促進(jìn)劑，亞硝酸鈉作為外促進(jìn)劑。針對(duì)這種易氧化的工件，及時(shí)調(diào)整磷化液配方，可促使工件表面快速成膜[4]。

第二，里奇認(rèn)為數(shù)碼攝影將會(huì)比傳統(tǒng)攝影引發(fā)更多的能量共享，以非線性、多層次的復(fù)雜形式存在，而坍縮現(xiàn)象主要來自于人們對(duì)它的意義限定。他描述道：

3.2.1 提高硝酸鋅的用量

硝酸鋅水溶性好，熱穩(wěn)定性高，促進(jìn)能力強(qiáng)，槽液穩(wěn)定，硝酸鋅中硝酸根在鋅系磷化液中起重要的促進(jìn)作用，而鋅離子是磷化成膜的重要組成。加入硝酸鋅可以提高磷化液的成膜能力[5]。

3.2.2 減少亞硝酸鈉的用量

由于提高了硝酸鋅的用量，外促進(jìn)劑亞硝酸鈉完全可以減少使用。亞硝酸鈉作為外促進(jìn)劑是強(qiáng)氧化劑，促進(jìn)能力強(qiáng)，磷化質(zhì)量高。但是在磷化槽液的酸性條件下極不穩(wěn)定，在使用過程中需要頻繁的補(bǔ)加或連續(xù)滴加。當(dāng)用量過多時(shí)磷化膜成藍(lán)黑色，抗蝕能力低[6]。硝酸鈉的用量不僅可以減少磷化通道中氧化性酸霧的產(chǎn)生，而且可以避免磷化液中的大量沉碴的產(chǎn)生。即外促進(jìn)劑值由原來的3.0降為2.0左右。

4 結(jié)論

具體問題應(yīng)具體分析。在對(duì)鋼件進(jìn)行自動(dòng)噴淋前處理時(shí)，針對(duì)其表面性質(zhì)活潑而導(dǎo)致上部邊角部位磷化發(fā)藍(lán)現(xiàn)象，經(jīng)過認(rèn)真分析，對(duì)前處理設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)和保養(yǎng)，及時(shí)調(diào)整了磷化液配方。采取了以上幾項(xiàng)措施后，鋼件磷化正常，問題圓滿解決。

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［2］胡傳炘.實(shí)用表面前處理手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：177-188.

［3］張學(xué)敏.涂裝工藝學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：141-188.

［4］梁治齊，熊楚才.涂料噴涂工藝與技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：104-115.

［5］曹京宜.涂裝表面預(yù)處理技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：217-223.

［6］林春華，葛祥榮.簡(jiǎn)明表面處理手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995：420-445.