現(xiàn)代磷化質(zhì)量控制第三部分──磷化質(zhì)量故障的標(biāo)本兼治

唐春華

（泉州創(chuàng)達(dá)金屬表面處理有限公司，福建 泉州 362000）

在磷化過程中，以及磷化結(jié)束或涂膜完成后，都有可能出現(xiàn)質(zhì)量問題。處理好質(zhì)量問題，降低故障率，成為磷化質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)之一。但是影響磷化質(zhì)量的因素太多，解決起來比較棘手。本文針對幾種常見的磷化工藝，分析了引起各種質(zhì)量故障的原因，并給出了相應(yīng)的處理方法。

1 常溫輕質(zhì)磷酸鐵或磷酸鋅–鐵浸漬磷化

1.1 無膜

(1) 促進(jìn)劑濃度低：應(yīng)補加促進(jìn)劑或磷化濃縮劑。

(2) FA(游離酸度)過低：應(yīng)補加磷酸或磷化濃縮劑(凡工件未經(jīng)除銹，F(xiàn)A偏高為好)。

(3) 工件表面呈鈍態(tài)(工件未經(jīng)酸洗)：應(yīng)在磷化前增加活化工序(采用稀磷酸)。

(4) 雜質(zhì)累積過多：應(yīng)更換槽液。

1.2 成膜速度慢

(1) FA低：應(yīng)控制FA為2～3點。

(2) 溫度太低(<5 °C)：應(yīng)稍為加熱；若無加熱條件，增加微量(0.5 g/L)銅離子作促進(jìn)劑，或增加適量(0.13 g/L)硝酸鎳。

1.3 部分泛黃生銹

(1) FA太高(FA≥3.5點)：應(yīng)降低FA至2點。

(2) 促進(jìn)劑濃度低：處理同前。

(3) 溫度低：處理同前。

(4) 時間短：應(yīng)適當(dāng)延長時間。

(5) 增加適量磷酸二氫鈉或磷酸鈉，可提高膜層耐蝕性，但應(yīng)注意磷酸二氫鈉有降低膜層結(jié)合力的不良影響。

1.4 掛白灰

(1) 磷化前工件生銹：應(yīng)盡量縮短工件空停時間，加快工序間進(jìn)度。

(2) Fe2+積累過多：應(yīng)更換槽液。

(3) 沉渣黏附：應(yīng)加強清洗，減少沉渣。

(4) FA過高(FA≥3.6點)：應(yīng)降低FA。

1.5 掛黑灰

(1) FA高：可加入適量碳酸鈉降低FA。

(2) 溫度過高：應(yīng)降溫。

(3) 時間過長：應(yīng)縮短時間。

(4) Cu2+過高：可將廢鋼鐵放入槽中，消耗Cu2+。

1.6 溶液渾濁

溶液中加入植酸雖可提高膜層防銹性，但又易使溶液變渾濁。宜棄用植酸，改進(jìn)溶液配方。

1.7 結(jié)合力差

可適量增加氯酸鈉。

2 常(低)溫鋅系浸漬磷化

2.1 磷化膜均勻疏松，耐蝕性差，或大面積泛黃、發(fā)花、呈白粉膜等

(1) 工件銹蝕嚴(yán)重，除銹后表面有殘酸：除銹要徹底，充分中和及水洗。

(2) 工件除銹后空停時間過長：應(yīng)盡量縮短空停時間。

(3) 表調(diào)液不良：應(yīng)提高表調(diào)液的Ti濃度和pH。

(4) TA(總酸度)低和FA高：補加磷化濃縮劑來升高TA；用中和劑降低FA，將酸比控制在(20～40)∶1。

(5) 溫度低，時間短：應(yīng)提高溫度(≥40°C)，延長時間。

(6) NO3?濃度低(多發(fā)生在新配槽時)：應(yīng)補加適量硝酸或適量提高磷化濃縮劑中的硝酸濃度。

(7) 促進(jìn)劑濃度低：應(yīng)補加促進(jìn)劑。

(8) 受Cl?污染：應(yīng)在除銹后充分水洗。

(9) 磷化后水洗不干凈或烘干前受到酸的污染：應(yīng)水洗干凈，以及避免磷化膜受到酸污染。

2.2 膜層局部呈彩色，用指甲劃無劃痕。

(1) 除油不徹底：應(yīng)調(diào)整或更換脫脂液，提高除油后的水洗質(zhì)量。

(2) 表調(diào)不良：應(yīng)補加表調(diào)劑或更換表調(diào)液，延長時間。

(3) TA太低和FA偏高：處理同前。

(4) 促進(jìn)劑過量，且在溶液中分布不均勻：應(yīng)減少促進(jìn)劑用量，改每日添加為隔日添加，且促進(jìn)劑加入后充分?jǐn)嚢琛?/p>

(5) 溫度低：應(yīng)適當(dāng)升高溫度。

2.3 膜層呈均勻藍(lán)紫色

(1) 前處理不良：應(yīng)保證除油、除銹干凈。

(2) TA太低，F(xiàn)A太低或FA偏高：處理同前。

(3) 促進(jìn)劑濃度過量(氣點5～7點)：處理同前。

(4) 槽液雜質(zhì)太多，老化嚴(yán)重：應(yīng)更換槽液。

(5) 鏈速慢：應(yīng)提高鏈速。

2.4 磷化沉渣多，膜層附著白粉或沉渣，或結(jié)疤(膜不完全)

(1) 除油未凈，或溫度過高，液中表面活性劑析出后附在工件上：應(yīng)加強除油；改用濁點高的低泡表面活性劑，并控制溫度不高于表面活性劑的濁點。

(2) 酸比太大(FA太低)：添加一定量的磷酸或磷化濃縮劑，適當(dāng)升高FA，如添加85%磷酸1 ml/L，F(xiàn)A升高1.2點。

(3) 促進(jìn)劑濃度高：處理同前。

(4) 水洗不干凈：應(yīng)更換水槽，漂洗干凈。

(5) 槽液沉渣過多，除渣效率低：應(yīng)保證磷化液中有足量的防沉渣劑(又稱絡(luò)合劑)；勤過濾沉渣(最好采用高位槽沉淀除渣)，勤洗過濾布(每周卸過濾機一次，用稀磷酸洗凈過濾布，并備用 2套過濾布，更換陳舊過濾布)；規(guī)范過濾條件，循環(huán)泵壓力不能過大，提前6 h啟動過濾機；縮短清渣周期，視溶液體積和生產(chǎn)量而定，如幾十噸槽液，有連續(xù)過濾條件的，大約半年清槽一次。

2.5 水銹斑

除油不徹底所致。應(yīng)提高除油液濃度和溫度，經(jīng)常除去液面浮油(最好配備油水分離機)。

2.6 膜層不均勻，有干痕(工件邊緣上端和空洞周圍有不均勻顏色，呈金黃色或藍(lán)紫色)

(1) 除油不凈：應(yīng)加強除油。

(2) TA偏低：應(yīng)提高到TA≥30點。

2.7 膜層有粗糙斜絲或發(fā)白

(1) 表調(diào)液老化：應(yīng)更換表調(diào)液。

(2) 促進(jìn)劑濃度低：應(yīng)補加促進(jìn)劑。

(3) FA高：加稀碳酸鈉溶液降低FA。

2.8 磷化膜很薄，泛黃(仍有均勻疏松的膜層)

(1) TA和酸比低(FA高)：處理同前。

(2) 促進(jìn)劑濃度偏低(氣點≤0.5點)：補加濃縮促進(jìn)劑(0.5～1.0 mL/h)。

(3) 時間短，溫度太低：處理同前。

(4) 表調(diào)效果差：處理同前。

(5) 工件酸洗后泛黃：減少工件空停時間，并在酸洗液中加入適量的緩蝕劑。

2.9 磷化膜不均勻，發(fā)花，有明顯流掛痕跡

(1) 除油不凈及除油后清洗不良：應(yīng)保證除油溫度和時間，調(diào)整或更換除油液，提高除油后水洗質(zhì)量。

(2) 除銹后有流掛痕跡(多見于硫酸除銹件)：應(yīng)改進(jìn)酸洗液性能，可使用筆者專門研究的除銹添加劑。

(3) 工序間停留時間長：應(yīng)縮短酸洗件空停時間。

2.10 磷化膜整體完好，但局部無膜

(1) 輸送鏈滴油：應(yīng)清理設(shè)備，可在懸鏈下安裝接油盤加以保護(hù)。

(2) 工件重疊：應(yīng)改進(jìn)工件裝掛或擺放，磷化過程中晃動工件。

(3) 表面有硬化層：可用機械法(噴砂或拋丸)或強酸除去。

(4) 除油不徹底：處理同前。

(5) 槽液溫度低：應(yīng)升高溫度。

(6) 表調(diào)效果差：處理同前。

2.11 磷化膜疏松，多孔粗大，無結(jié)合力

(1) 工件酸洗后用高濃度碳酸鈉溶液中和，減弱了表調(diào)效果，并干擾了磷化反應(yīng)的有效進(jìn)行。應(yīng)采用低濃度碳酸鈉溶液中和。

(2) 工件未清洗干凈：應(yīng)加強清洗。

(3) 工件磷化前返銹：應(yīng)重新除銹。

(4) 表調(diào)失效：應(yīng)更換表調(diào)液。

2.12 電泳層起泡，電泳后產(chǎn)生異常的線狀或環(huán)狀涂層

(1) 水洗不干凈，或純水水質(zhì)差：應(yīng)加強水洗，更換水質(zhì)好的純水。

(2) 表調(diào)劑溶解不完全，膠鈦顆粒附在工件上：應(yīng)采用溫水溶解表調(diào)劑。

(3) 后處理溶液濃度過高：應(yīng)降低濃度。

(4) 工件未烘干透：應(yīng)烘透。

(5) 吊架或傳送帶上滴水，造成二次污染：應(yīng)清理設(shè)備。

2.13 電泳涂層光澤降低

(1) 磷化膜過厚(>4 μm)：應(yīng)降低酸度，縮短時間。

(2) 前處理水洗不徹底：應(yīng)保證工件在前處理出口處的滴水電導(dǎo)率＜50 μS/cm。

(3) 助溶劑太少：應(yīng)經(jīng)常補加適量的正丁醇。(4) 雜質(zhì)離子濃度增加：應(yīng)處理電泳槽。

(5) 電壓太高或電導(dǎo)率太大：應(yīng)降低電壓和電導(dǎo)率(包括降低原漆電導(dǎo)率)。

2.14 電泳涂膜局部產(chǎn)生不規(guī)則條紋塊狀或強弧狀花疤，時有時無

(1) 除油、除銹不徹底：處理同前。

(2) 表調(diào)液濃度低或失效：處理同前。

(3) 酸比值過低或過高，即FA過高(此時基體侵蝕速度磷化成膜速度，膜層薄)或TA過低(此時磷化難以成膜)：處理同前。

(4) 磷化溫度低，時間短：處理同前。(5) 工件局部油未除凈：處理同前。(6) 促進(jìn)劑濃度過低：處理同前。

2.15 涂膜表面產(chǎn)生顆粒

(1) 底材銹蝕物未除凈，涂層固化時銹蝕物會失去結(jié)晶水，水汽沖破涂層，形成凸出：應(yīng)在工件上線前手工清除銹物，以300#以上的細(xì)砂紙打磨，或用稀磷酸(5%～10%)擦洗。

(2) 工件表面殘留前處理液，殘物在高溫條件下分解，氣體沖破涂層形成凸起顆粒(顆粒出現(xiàn)在流痕的兩側(cè))：應(yīng)加強前處理，每道工序的清洗保持水潔凈；裝掛時上層工件避開下層工件，防止殘液滴落。

(3) 掛具、掛頭有攜帶物、鐵銹、前處理殘液、殘留涂層皮等：掛具、掛頭要盡可能干凈，新掛具經(jīng)水洗或清掃后再用。

(4) 涂層厚度與磷化膜厚度比失控：應(yīng)控制涂層厚度大于磷化膜厚度，才能保證涂層平整、光滑。

3 中溫鋅系浸漬磷化

3.1 磷化膜很薄，無明顯結(jié)晶或泛黃

(1) 磷化時間過短或溫度過低：處理同前。

(2) TA、FA過高或過低(TA = 12，F(xiàn)A = 0)：當(dāng)溶液蒸發(fā)過多時，應(yīng)加適量水稀釋；若水平面正常，應(yīng)降低TA、FA。升高TA、FA時，可補加磷化濃縮劑或磷酸二氫鋅5 g/L、磷酸0.5 mL/L，使TA升至42點，F(xiàn)A升到2點左右。

(3) Fe2+濃度低：新配溶液可用工件或廢鐵件作熟化處理，增加Fe2+；也可適當(dāng)增加硝酸根。

(4) 硝酸鋅不足：應(yīng)補加磷化濃縮劑或適量硝酸鋅，也可調(diào)整磷化濃縮劑中硝酸鋅的濃度。

(5) 磷酸二氫鋅不足：補加適量磷酸二氫鋅或調(diào)整配方，提高成膜速度。

3.2 磷化膜不均勻、發(fā)花、發(fā)彩

(1) 前處理不良：處理同前。

(2) TA偏低：處理同前。

(3) 磷酸二氫鋅不足：處理同前。

3.3 磷化膜粗糙

(1) 工件表面過腐蝕：應(yīng)控制酸洗液濃度和酸洗時間，除盡工件(包括返工件)表面的酸洗黑膜，或改用拋丸、噴砂等方式除銹。

(2) 工件表面有殘酸未洗凈：處理同前。

(3) 硝酸鋅不足：處理同前。

(4) FA過高：降低FA。

3.4 磷化膜耐蝕性能差

(1) FA過高：處理同前。

(2) 工件過腐蝕：處理同前。

(3) 主鹽濃度低：應(yīng)補加磷化濃縮劑。

(4) 磷化液老化：部分或全部更換磷化液。

(5) 膜層太?。涸黾幽雍穸取?/p>

(6) 后處理不良：改善后處理(中和、防銹、油封等)的綜合效果。

3.5 磷化膜上有白色沉淀物

(1) 磷化液中沉渣過多，并被翻起：應(yīng)清渣，磷化液加熱后靜置片刻再放入工件。

(2) 硝酸鋅不足：處理同前。

(3) 結(jié)晶粗大、疏松：調(diào)整TA與FA的比值，增加硝酸鋅濃度，或降低硝酸根濃度。

(4) 磷化后未清洗干凈：重新處理。

4 緊固件拋丸中溫鋅系浸漬磷化

4.1 膜層返銹(黃)

(1) 前處理不凈或后處理不良：提高前處理(除油和拋丸)質(zhì)量；改善后處理防銹效果，尤其內(nèi)孔螺帽及活動螺紋連接件，應(yīng)加熱清洗、防銹，浸油極為重要。

(2) 淬火表面質(zhì)量差，氧化皮厚實：應(yīng)改進(jìn)淬火條件。

(3) 溶液主成分濃度不足：應(yīng)適當(dāng)增加磷酸二氫鋅、硝酸鋅等濃度。

(4) 酸度不足：應(yīng)提高TA、FA至規(guī)定值。

(5) 膜層過?。簯?yīng)將溫度和時間控制在工藝范圍。

4.2 成膜速度慢，不易上膜，膜層太薄

(1) 磷酸鹽濃度和鋅離子濃度偏低：應(yīng)改進(jìn)配方，適當(dāng)增加兩者的濃度。

(2) TA、FA過高及酸比值過?。簯?yīng)調(diào)整酸度，螺栓磷化時TA ≈ 40點，螺帽磷化時TA ≈ 45點，而FA均應(yīng)為0～2點。

(3) 溫度和時間不夠：應(yīng)控制溫度60～70 °C，時間5～10 min。

4.3 膜層顏色偏暗，略粗糙，精度低，無法滿足外觀好、精度高的要求

(1) 工件表面淬火質(zhì)量差：應(yīng)提高淬火爐膛的清潔程度(如縮短清爐周期)，使用優(yōu)質(zhì)的甲醇燃料。

(2) 拋丸質(zhì)量差：根據(jù)工件種類及表面狀態(tài)，選用合適的拋丸機和拋丸材料。拋丸機分小、中、大3類，精度要求高的工件需使用小型拋丸機，并配備變頻器，降低轉(zhuǎn)速，同時要使用不銹鋼丸；其他工件選用中型拋丸機居多。以合適的鋼丸、鋼砂按比例配料使用。在相同拋丸條件下，中型拋丸機的拋丸質(zhì)量優(yōu)于大型機。

(3) 材質(zhì)差異：應(yīng)針對不同材質(zhì)，改進(jìn)拋丸和磷化工藝，甚至更換材質(zhì)。

(4) 表調(diào)液誤加料(如將除油粉誤加入表調(diào)液中，造成膜層明顯粗糙)：應(yīng)更換表調(diào)液。

4.4 膜層耐蝕性差(針對鹽霧試驗而言)

(1) 磷化膜質(zhì)量差：應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行除油、除銹等前處理，規(guī)范工藝條件，細(xì)化操作過程：優(yōu)化膜層結(jié)構(gòu)(以Zn–Ni–Mn 系膜、Zn–Ni–Ca 系膜為優(yōu)，晶粒平狀堆積緊密為佳)。

(2) 膜層厚度不足，且孔隙率高：應(yīng)在規(guī)范條件下，保證膜層有足夠厚度；優(yōu)化膜層填孔法，采用浸硫酸銅液封閉再磷化法，皂化封閉法，硅酸鈉封閉法，碳酸鈉中和法等。

(3) 油封效果差：應(yīng)在優(yōu)化油封材料的基礎(chǔ)上控制油封條件，溫度70 °C左右，時間5～7 min。

4.5 膜層耐磨性不合格(螺栓“打風(fēng)炮”試驗不過關(guān)，即絲牙處膜層脫落)

(1) 磷化膜質(zhì)量差：處理同前。

(2) 膜層厚度不夠：處理同前。

(3) 膜層結(jié)合力偏低：應(yīng)改善前處理(除油、拋丸等)的質(zhì)量；規(guī)范槽液管理，如合理設(shè)置藥劑補加時間和計量，適時進(jìn)行沉渣處理等。

5 冷加工件鋅系浸漬磷化

5.1 磷化膜不易形成

(1) 工件表面有硬化層：應(yīng)加強酸洗前處理。

(2) 磷酸鹽濃度不足：應(yīng)補加磷酸鹽。

(3) 溫度過低：處理同前。

(4) 溶液雜質(zhì)離子過多：處理同前。

5.2 磷化膜結(jié)晶粗糙或不均

(1) 前處理不當(dāng)或過腐蝕：應(yīng)加強水洗，控制酸洗條件(如濃度、時間)。

(2) 硝酸鹽濃度過低：補加硝酸鋅。

(3) FA過高：應(yīng)控制酸比(10～15)∶1。

5.3 磷化膜有浮灰

(1) 沉渣多：處理同前。

(2) 后處理不凈：應(yīng)加強水洗。

5.4 膜層疏松多孔

(1) 溫度低，時間短：處理同前。

(2) FA過高：處理同前。

5.5 沖壓引伸時工件有道線、斷裂、皺折或退料困難

(1) 膜中夾有硬物：應(yīng)保證磷化液干凈和工件表面清潔。

(2) 皂化膜干燥不好：應(yīng)烘干。

(3) 皂化膜過厚或不均勻：應(yīng)按工藝操作。

6 中高溫黑色 Zn–Mn–Ca系、Mn–Ca系浸漬磷化

6.1 黑度淺

(1) 溶液濃度較低(TA、FA均偏低)：處理同前。

(2) Mn2+濃度不足：應(yīng)提高M(jìn)n2+濃度。

(3) 溫度偏低(尤其在高溫磷化時)，時間過短：處理同前。

(4) 材質(zhì)有差異：應(yīng)更換材質(zhì)或增加增黑處理。

(5) 增黑效果差：應(yīng)調(diào)整或更換增黑液，延長時間。

6.2 膜層薄、疏松，附著力差

(1) TA低或FA過高：先升高TA，再降FA。

(2) 溫度低：處理同前。

(3) Fe2+濃度過高(≥7 g/L)：應(yīng)加雙氧水加降低Fe2+至 0.5～1.0 g/L。

6.3 沉渣多，掛灰嚴(yán)重(水洗不掉)

(1) 錳鹽濃度偏低：應(yīng)適量增加錳鹽濃度。

(2) 鋅離子濃度偏高：應(yīng)適當(dāng)降低鋅離子濃度或不加鋅鹽(對高溫錳系磷化液而言)。

7 鋁及鋁合金化學(xué)氧化(鉻氧化和鉻磷化)

7.1 無氧化膜或膜太薄

(1) 前處理不良：應(yīng)加強前處理。

(2) 溶液中硼酸濃度過高：應(yīng)稀釋氧化液。

(3) 濃度太低：應(yīng)添加處理劑。

(4) pH太高：應(yīng)降低pH。

(5) F?/CrO3比值不在工藝范圍內(nèi)：應(yīng)調(diào)整 F?和CrO3的濃度。

(6) 時間過短：應(yīng)延長時間。

(8) 處理液缺少機械攪拌：應(yīng)增加攪拌，但不能過度攪拌或采用空氣攪拌。

7.2 膜層疏松

(1) 氟化物濃度過高：應(yīng)降低氟化物濃度。

(2) 硼酸濃度低：應(yīng)提高硼酸濃度。

(3) 磷酸濃度高：應(yīng)降低磷酸濃度。

(4) pH不當(dāng)：應(yīng)調(diào)整pH。

(5) 鋁材質(zhì)有問題：應(yīng)改用優(yōu)質(zhì)鋁材。

(6) 氧化液組分失調(diào)：應(yīng)調(diào)整氧化液組分。

(7) 溫度太低或時間過長：應(yīng)升高溫度或縮短時間。

7.3 氧化膜附著力差

(1) 氧化膜過厚：應(yīng)縮短氧化時間。

(2) 氟化物濃度過大：應(yīng)稀釋氧化液。

(3) 氧化溫度過高：應(yīng)降低溫度。

(4) 氧化膜未經(jīng)老化處理：應(yīng)進(jìn)行老化處理。

7.4 氧化件孔眼及其周圍較難形成氧化膜

(1) 工件堿洗后沖洗不徹底：應(yīng)加強沖洗。

(2) 工件表面有油污未除盡：可在堿洗液中增加表面活性劑的乳化能力。

7.5 工件的部分表面不易生成氧化膜

(1) 軋制板材表面有致密的焦糊物：應(yīng)在堿洗前用細(xì)砂紙打磨，除去焦糊物。

(2) 工件在硝酸中出光不徹底：應(yīng)充分出光。

(3) 堿洗液中積累過多的鋁離子：應(yīng)更換堿洗液。

7.6 氧化膜噴粉末涂料脫落

(1) 氧化溶液濃度大，溫度較高，時間過長：應(yīng)降低濃度和溫度，縮短時間。

(2) 氧化后清洗不干凈：應(yīng)將工件表面吸附的鹽類物漂洗干凈。

(3) 氧化后放置時間過長，出現(xiàn)自然老化：應(yīng)在氧化后24 h內(nèi)涂裝。

7.7 膜層起粉

(1) 除油不徹底或殘留除油的化合物：應(yīng)加強除油，徹底清洗。

(2) 處理液含Al3+太多：應(yīng)更換處理液，預(yù)防Al3+的污染。

(3) 處理時間過長：應(yīng)縮短時間。

(4) 溫度太高，濃度太大，導(dǎo)致氧化速度太快：應(yīng)降低溫度和濃度。

(5) F-濃度太高(>1 g/L)：應(yīng)減少氟化物添加量，改進(jìn)工藝配方。

(6) 水槽酸度過高：應(yīng)測定pH，保持水質(zhì)中性，改善水的流動性，保持清潔度；工件清洗時應(yīng)反復(fù)擺動，防止工件中間部位殘留槽液。

7.8 膜層出現(xiàn)彩虹色

(1) 氟濃度偏低或膜?。簯?yīng)補加氟化物，增大膜厚。

(2) Al3+太少：應(yīng)以廢鋁材處理新配溶液，使Al3+達(dá)到所需量。

(3) 鉻酐濃度太低(<2.5 g/L)：應(yīng)補加鉻酐。