現(xiàn)代磷化工藝實(shí)踐第六部分
——工藝設(shè)計(jì)與監(jiān)控

唐春華

（泉州市創(chuàng)達(dá)表面處理公司，福建 泉州 362000）

現(xiàn)代磷化工藝實(shí)踐第六部分
——工藝設(shè)計(jì)與監(jiān)控

唐春華

（泉州市創(chuàng)達(dá)表面處理公司，福建 泉州 362000）

介紹了磷化設(shè)計(jì)方案優(yōu)化、設(shè)備配套、工藝監(jiān)管等方面需注意的問(wèn)題。

磷化；設(shè)計(jì)；優(yōu)化；設(shè)備；監(jiān)管

Author’s address:Quanzhou Chuangda Metal Surface Treatment Co., Ltd., Quanzhou 362000, China

1 工藝設(shè)計(jì)

磷化膜質(zhì)量不僅取決于藥劑的優(yōu)劣，而且與工藝設(shè)計(jì)緊密相關(guān)。工藝設(shè)計(jì)必須因地制宜，優(yōu)化方案，達(dá)到既設(shè)計(jì)好，又生產(chǎn)應(yīng)用好的目的。

1. 1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

1. 1. 1 把握設(shè)計(jì)因素

以磷化產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)和生產(chǎn)能力為依據(jù)，針對(duì)不同工件的特性(材質(zhì)、表面狀況、幾何形狀等)，結(jié)合設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)條件，與廠家共同進(jìn)行充分論證，初步擬定生產(chǎn)線和配套設(shè)備，并考慮用水條件，提出治理廢水方法，概算投入成本等，最終對(duì)工藝設(shè)計(jì)作全盤統(tǒng)籌決策。

設(shè)計(jì)時(shí)要區(qū)分生產(chǎn)線的不同特點(diǎn)，即將全自動(dòng)生產(chǎn)線與間歇生產(chǎn)線區(qū)分開(kāi)來(lái)(特別要注意到自動(dòng)線內(nèi)完全封閉的環(huán)境)，否則生產(chǎn)中會(huì)出現(xiàn)意想不到的質(zhì)量問(wèn)題。實(shí)踐表明，設(shè)計(jì)間歇生產(chǎn)線簡(jiǎn)單些，更有利于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理。

設(shè)計(jì)工藝流程時(shí)盡可能完善，避免出現(xiàn)某些不合理的地方。設(shè)定生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力要留有余地，為提高藥液的穩(wěn)定性打下基礎(chǔ)?？傊?，設(shè)計(jì)因素諸多，周到謹(jǐn)慎十分重要。

1. 1. 2 糾正設(shè)計(jì)弊端

生產(chǎn)線設(shè)計(jì)不合理或工序布局不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)弊端。

【例1】某拖拉機(jī)廠設(shè)計(jì)一條年產(chǎn)3萬(wàn)臺(tái)的涂裝生產(chǎn)線，存在表調(diào)槽與磷化槽相距過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題(相距6 ～ 7 m)。工件從表調(diào)槽到磷化槽需8 ～ 12 min，工件在移動(dòng)中長(zhǎng)時(shí)間與前處理室內(nèi)嚴(yán)重的酸性氣體接觸，表面常出現(xiàn)局部發(fā)黃，并產(chǎn)生大量水銹，鐵工件表面附著的表調(diào)劑遭到腐蝕與破壞，不利于磷化成膜，成為影響涂裝質(zhì)量的重要因素。合理的工藝布局應(yīng)該是表調(diào)槽緊接磷化槽，萬(wàn)一遇到轉(zhuǎn)彎，需作較遠(yuǎn)間距的銜接時(shí)，應(yīng)考慮一般工序排列，如用冷水槽和熱水槽作過(guò)渡最好。

【例2】某汽車車身陰極電泳連續(xù)式自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的脫脂后水洗槽至表調(diào)槽間距較長(zhǎng)(＞10 m)，加之鏈速較慢(1 m/min)，區(qū)間運(yùn)行超過(guò)15 min，造成工件表面易返黃。無(wú)奈只好將脫脂后3道水洗改為堿液噴淋，減緩工件返黃速率，但同時(shí)又將大量堿液帶入表調(diào)槽，甚至引起電泳槽中Na+的增加趨勢(shì)。

【例3】某噴淋生產(chǎn)線的槽間距不夠，一旦噴嘴歪斜，極易造成串槽，磷化液飛濺到表調(diào)槽，降低表調(diào)液的pH，造成Ti4+的沉降，影響磷化成膜狀態(tài)。

【例4】某條常溫噴淋磷化自動(dòng)線，工件經(jīng)酸洗后至磷化足有15 min，工件表面大面積返銹。改進(jìn)方法是增加一道磷化前活化工序，但又受場(chǎng)地限制，只能將磷化前的噴淋水槽一分為二，前半部改為磷酸活化槽，除去浮銹，后半部仍為噴淋水洗槽。

【例5】某條用于家電產(chǎn)品(電飯煲外殼)的全封閉式自動(dòng)流水線，設(shè)計(jì)流程為：浸漬除油→噴淋水洗→浸漬除銹→噴淋水洗 2道→浸漬除油→噴淋水洗→浸漬表調(diào)→浸漬磷化→浸漬水洗→干燥→進(jìn)入下道工序自動(dòng)線。該流程沒(méi)有問(wèn)題，但幾乎沒(méi)有生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，工件表面在進(jìn)入表調(diào)工序前就已經(jīng)出現(xiàn)大面積返銹。其原因是工件表面經(jīng)過(guò)除銹后極易氧化，加之空停時(shí)間長(zhǎng)(兩級(jí)水洗及其前后的間隔時(shí)間長(zhǎng))，后又進(jìn)入除油槽，在堿的作用下銹蝕會(huì)加速。解決辦法：在表調(diào)前增加一道稀磷酸活化和水洗工序，除去浮銹后，磷化效果不錯(cuò)。

【例6】某條綜合噴浸自動(dòng)線(管件、工件、鍍鋅件同線處理)，設(shè)計(jì)流程為：噴淋堿性除油2道→浸漬堿性除油 2道→噴淋水洗→噴淋表調(diào)→噴淋磷化→噴淋水洗。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題之一是管內(nèi)與管外磷化效果迴異，這是由于內(nèi)壁除油和表調(diào)效果差，加之水洗不充分，出現(xiàn)不同程度的返銹。第二個(gè)問(wèn)題是鍍鋅件磷化后粉末噴涂，雖然獲得的涂層外觀正常，但出現(xiàn)針孔。其原因是鍍鋅層在強(qiáng)堿性的除油液中可能受到不同程度的腐蝕，形成了一定的孔隙(腐蝕不均勻所致)，孔隙內(nèi)的氣體受熱膨脹，從涂層內(nèi)逸出，從而形成針孔。第三個(gè)問(wèn)題是有銹工件無(wú)法線上除銹(未設(shè)除銹工序)。解決上述問(wèn)題的辦法：一是新建一條管件吊裝磷化生產(chǎn)線；二是取消鍍鋅件強(qiáng)堿除油工序，改為鋼鐵件與鍍鋅件共線弱堿性除油，避免鋅層遭受腐蝕；三是增加線外除銹工序或新建吊裝線上增設(shè)除銹工序，除銹后進(jìn)行防銹，防止工件入自動(dòng)線前返銹。

上述幾例說(shuō)明，工藝流程的完整性和工序之間跨度的合理性，是確保工藝正常進(jìn)行和提高工件前處理質(zhì)量的必要條件。一旦發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)有弊端，盡可能在原有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上作相應(yīng)調(diào)整，彌補(bǔ)原工藝設(shè)計(jì)的不足以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。

1. 2 完善設(shè)備配套

1. 2. 1 槽體結(jié)構(gòu)

1. 2. 1. 1 計(jì)算槽體容積

根據(jù)每次投槽磷化工件最大總面積來(lái)計(jì)算主槽容積，控制藥液負(fù)荷面積與藥液容積之比合適，避免由于藥液超負(fù)荷連續(xù)工作而大量積累Fe2+，使藥液發(fā)黑。一般控制藥液?jiǎn)挝蝗莘e的負(fù)荷量如下：薄膜磷化0.5 ～ 1.2 dm2/L；厚膜磷化0.4 ～ 0.6 dm2/L，不允許＞20 dm2/L，否則藥液負(fù)荷過(guò)大，有效成分消耗太快，穩(wěn)定性變差，調(diào)整頻繁。貯槽的容積為泵輸出量(單位為L(zhǎng)/min)的2.5 ～ 3.0倍。

1. 2. 1. 2 制造槽體

磷化槽分為船形和矩形兩種，前者用于連續(xù)式生產(chǎn)，后者用于間歇式生產(chǎn)。槽體所用材質(zhì)必須能承受藥液的腐蝕和溫度，要有足夠的強(qiáng)度來(lái)承受藥液的負(fù)荷而不變形。主槽用4 ～ 8 mm厚(常用6 mm厚)的鋼板。鋅系和鐵系磷化槽可用碳鋼制造；錳系磷化溫度高，藥液酸度強(qiáng)，選用不銹鋼。用塑料板做主槽時(shí)，用8 ～ 14 mm厚的塑料板。用鋼筋水泥砌成的槽體，襯塑料板或貼玻璃鋼防腐。這種槽體制造成本低，可制造大槽體，但耐用性不強(qiáng)。

船形槽帶錐形斗，便于集渣。錐斗布于底部或局部，底部應(yīng)設(shè)噴管，使渣按要求流至錐斗內(nèi)。矩形槽底向排渣口傾斜，坡度為3% ～ 6%，在槽體傾斜的最低位置應(yīng)設(shè)置排水管。

1. 2. 2 輔助設(shè)備

1. 2. 2. 1 循環(huán)系統(tǒng)

通過(guò)水泵使藥液不斷循環(huán)而達(dá)到攪拌的目的。脫脂藥液循環(huán)量≥5次/h，表調(diào)藥液循環(huán)量1次/h，磷化藥液循環(huán)量≥5次/h。

在磷化藥液循環(huán)的入槽部位，一部分噴嘴排布在入口的液面以下附近，產(chǎn)生表面流層，既可防止磷化沉渣在工件(如車身的復(fù)雜組件)表面附著，又可改善磷化初期的成膜。另一部分噴嘴排布在底部，使底部帶渣液向集渣流動(dòng)，防止沉渣在底部積累。槽底部藥液的流速控制在2 m/min。對(duì)于底部較大的大型磷化槽，底部藥液的流動(dòng)狀態(tài)非常重要，關(guān)系到連續(xù)除渣是否能真正成功。目前已從槽液表面流發(fā)展到整個(gè)槽體設(shè)有表面流。

1. 2. 2. 2 噴淋系統(tǒng)

噴嘴是噴淋磷化的主要配件之一，噴嘴能否正常使用，直接影響噴淋磷化質(zhì)量。

噴嘴分V形、W形和K形3種。V型噴嘴沖擊力大，流量小，可用于水洗、表調(diào)等工序。W型噴嘴(離心噴嘴)沖擊力小，流量大，可用于脫脂、磷化等工序。對(duì)于鋅系磷化工藝，通常選用噴角40° ～ 45°、壓力0.07 MPa、流量19 L/min的W形噴嘴。若工件離噴嘴不足30 cm，亦宜選用噴角70° ～ 75°的W型噴嘴(其他條件同前)。K形噴嘴的沖擊力較小，流量較大，一般用于噴淋工位的第一排和最后一排，可防止串槽。

噴嘴與工件之間的距離最好不短于250 mm。

噴管、噴淋管道應(yīng)有上下流量的不同，上密下疏，上部壓力高，保證上部溶液流量足夠，并采用上送下噴式，以便管中水的壓力補(bǔ)足上部噴嘴放出的壓力，從而保證上、下噴嘴的噴射壓力基本一致，從而達(dá)到最佳噴淋效果。噴管與噴嘴之間的距離為250 ～ 300 mm，交叉排列。噴管不宜整體焊接，應(yīng)做成可拆結(jié)構(gòu)。

采用雙泵結(jié)構(gòu)，可保證工件上大流量、低壓力的藥液供給，改善鋼板的噴淋磷化質(zhì)量(消除進(jìn)口鋼板磷化外觀的不均勻性和國(guó)產(chǎn)鋼板磷化發(fā)藍(lán)、發(fā)花現(xiàn)象)。

此外，噴淋系統(tǒng)有時(shí)會(huì)使工件上有噴淋死角(區(qū))。這是由噴淋系統(tǒng)壓力流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)不完善，噴淋頭設(shè)計(jì)布置方式與工件不匹配等原因造成的。為了避免出現(xiàn)此類問(wèn)題，在設(shè)計(jì)時(shí)既要充分考慮到噴淋系統(tǒng)應(yīng)滿足現(xiàn)有工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，又要在設(shè)計(jì)上留有可變的余地，具有一定的生產(chǎn)柔性，即不作或稍作改進(jìn)后可適應(yīng)不同工件的噴淋清洗需要。

1. 2. 3 除鐵雜質(zhì)的專用裝置

由于焊渣對(duì)涂裝產(chǎn)品表面出現(xiàn)顆粒的影響最大，因此清除焊渣是涂裝磷化前處理的重點(diǎn)之一，不僅要有大流量或高、中壓噴淋系統(tǒng)，而且必須要有專用于除鐵粉的裝置(特別是熱水洗槽和脫脂槽)?？稍谌芤焊綄俨壑邪仓么罅看虐?，以清除溶液中的鐵粉和減少由此造成的二次污染。

2 工藝監(jiān)管

2. 1 嚴(yán)控藥劑質(zhì)量

2. 1. 1 熟知優(yōu)良藥劑的特點(diǎn)

優(yōu)良的藥劑通常都有以下特點(diǎn)：

(1) 工藝參數(shù)范圍較寬，可操作性強(qiáng)。

(2) 生產(chǎn)效率較高，節(jié)能效果好，生產(chǎn)成本低。

(3) 適用于批量生產(chǎn)，磷化質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

(4) 環(huán)保減排較顯著，符合清潔生產(chǎn)要求。

2. 1. 2 充分考慮藥劑質(zhì)量與價(jià)格的均衡關(guān)系

在認(rèn)可藥劑質(zhì)量的前提下考慮價(jià)格，但決不能單純圖價(jià)廉而忽視質(zhì)量。使用者都希望選擇質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的藥劑，但市售藥劑質(zhì)量千差萬(wàn)別，選用時(shí)需加以甄別。若選用了價(jià)廉質(zhì)劣的藥劑，會(huì)導(dǎo)致磷化產(chǎn)品質(zhì)量下降(如涂裝磷化易出現(xiàn)涂層脫落、銹蝕等，功能磷化往往膜層性能變差)，其結(jié)果是磷化產(chǎn)品返工率上升，不但省不了錢，生產(chǎn)成本反而增加，甚至使磷化加工產(chǎn)品失去市場(chǎng)。如何判斷藥劑的優(yōu)劣和計(jì)算藥劑試劑消耗量？現(xiàn)舉例說(shuō)明。

2種市售磷化劑A、B，A劑初投槽量66 kg/m3(濃縮比為1∶15)，B劑初投槽量20 kg/m3(濃縮比為1∶50)，A劑初投槽量為B劑的3.3倍，僅從初投槽用量比較，似乎B劑為優(yōu)，使用B劑更劃算?？墒撬巹┨幚?00 m2工件后(磷化溫度35 °C，時(shí)間5 min)，B劑消耗量為A劑的1.2倍(A劑消耗量為1.4 kg/m2，B劑為1.69 kg/m2)。當(dāng)工件處理面積達(dá)到300 m2后，B劑消耗量為A劑的3.6倍，這大于A劑的初投槽量，況且B劑的沉渣量為A劑的2倍(A劑沉渣量為5.0 ～ 5.5 g/m2，B劑為10.0 ～ 11.0 g/m2)。沉渣量越多，意味著藥劑消耗量越大。同時(shí)，B劑濃度大，價(jià)格也高?？梢?jiàn)，選用B劑非不劃算。而且B劑產(chǎn)渣量大，既增加了除渣費(fèi)用，也會(huì)影響磷化質(zhì)量。B劑的綜合成本高于A劑。通過(guò)上述對(duì)比，很容易判斷A、B兩種藥劑的優(yōu)劣。切勿認(rèn)為藥劑濃縮比越高越省料。

2. 1. 3 強(qiáng)調(diào)藥劑質(zhì)量的實(shí)質(zhì)問(wèn)題

實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，某些購(gòu)買者并不清楚藥劑質(zhì)量所涉及磷化質(zhì)量的實(shí)質(zhì)問(wèn)題，往往對(duì)磷化膜提出了不切實(shí)際的過(guò)高要求，以至于藥劑提供者難以適從。

(1) 對(duì)涂裝磷化膜的耐蝕性要求過(guò)高。如要求膜層耐硫酸銅點(diǎn)蝕的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和磷化工件存放的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等，但對(duì)磷化膜與涂層的配套性問(wèn)及不多。實(shí)際上涂裝磷化膜薄決定了其耐蝕性低，它在涂層中起到的耐蝕作用有限，只要與涂層配套性好就行。磷化膜層厚雖然耐蝕性好，涂裝效果反而變差。此外，涂裝磷化與涂裝的間隔時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)(越短越好)，否則影響涂料的施涂性和質(zhì)量。

(2) 對(duì)功能磷化膜的外觀要求不當(dāng)。如某些購(gòu)買者規(guī)定汽車輪胎螺栓螺帽功能磷化膜(普通中溫鋅系磷化膜)外觀為灰白色、銀白色為合格，不允許深灰色(其實(shí)這應(yīng)屬正常外觀)。實(shí)際上磷化膜外觀顏色的深淺對(duì)功能磷化膜性能無(wú)任何影響，僅是直觀感覺(jué)而已。磷化膜外觀顏色深淺與藥劑、基材、前處理及熱處理均有密切關(guān)系。

2. 1. 4 藥劑驗(yàn)證

對(duì)已選定的藥劑進(jìn)行系統(tǒng)的工藝試驗(yàn)，驗(yàn)證藥劑效果和工藝可行性(工件的加工性和質(zhì)量的可靠性)，并確定最佳工藝 。如果發(fā)現(xiàn)藥劑全部或某項(xiàng)性能欠佳又或相差甚遠(yuǎn)，應(yīng)要求供應(yīng)商對(duì)藥劑進(jìn)行質(zhì)量改進(jìn)，直至達(dá)標(biāo)。對(duì)于無(wú)法改進(jìn)的藥劑，嚴(yán)禁采購(gòu)。生產(chǎn)中有時(shí)發(fā)現(xiàn)，在一條生產(chǎn)線上同一批次處理的工件，磷化效果有差異。這是藥劑與個(gè)別工件材質(zhì)適應(yīng)性差所致，供購(gòu)雙方應(yīng)共同研究解決辦法。檢驗(yàn)藥劑與材質(zhì)適應(yīng)性的方法是：做沖擊試驗(yàn)，如果沖擊后的反面用手可擦去膜層，說(shuō)明適應(yīng)性不好。

2. 1. 5 藥劑質(zhì)量檢測(cè)

按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)入庫(kù)的藥劑例行抽檢(一般由買方化驗(yàn)室或負(fù)責(zé)表面處理的工藝員承擔(dān))，防止藥劑的差錯(cuò)、誤用或以次充好。檢測(cè)項(xiàng)目包括濃縮磷化劑的相對(duì)密度(相對(duì)密度與總酸度成正比)、濃縮比、酸度(TA、FA)等參數(shù)。有時(shí)發(fā)現(xiàn)濃縮劑存儲(chǔ)一段時(shí)間后有大量結(jié)晶(尤其在冬季)，其原因：一是濃縮比過(guò)大，二是配制不當(dāng)，三是酸度不合格(酸度必須加大)。只有化驗(yàn)確認(rèn)合格的藥劑才準(zhǔn)入庫(kù)。

2. 2 編制工藝文件

為保障生產(chǎn)和穩(wěn)定質(zhì)量，嚴(yán)格工藝紀(jì)律，參照相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，編制一套完整的工藝卡及作業(yè)指導(dǎo)書，生產(chǎn)中嚴(yán)格執(zhí)行，嚴(yán)禁人員違規(guī)操作。

2. 3 落實(shí)工藝實(shí)施

2. 3. 1 投槽過(guò)程

2. 3. 1. 1 清洗設(shè)施

第一遍用工業(yè)水人工清洗，主要除去槽體內(nèi)壁板的污垢；第二遍為管道系統(tǒng)在工作狀態(tài)下用工業(yè)水自身循環(huán)清洗，主要除去管路內(nèi)的污垢；第三遍為工作狀態(tài)下的藥液清洗，更深層次地保證槽體及管道的清潔度；第四遍對(duì)部分槽再分別用工業(yè)水和純水清洗。

2. 3. 1. 2 投料

由供者指導(dǎo)投料或購(gòu)者按產(chǎn)品說(shuō)明書自行投料(切勿投錯(cuò)料)。向脫脂槽、表調(diào)槽、磷化槽注入一定量(循環(huán)系統(tǒng)的最小啟動(dòng)量)的自來(lái)水。啟動(dòng)工作槽的循環(huán)系統(tǒng)，包括管路中的各類輔助裝置。在大容量槽體沒(méi)有循環(huán)系統(tǒng)的條件下，可將壓縮空氣膠管綁在一根長(zhǎng)的粗竹(木)棍一端，通入壓縮空氣進(jìn)行攪拌。邊攪拌邊加入按初次投槽計(jì)量的各種藥劑。某些磷化藥液還要加入計(jì)量的中和劑，調(diào)整酸度至工藝要求。最后補(bǔ)加自來(lái)水至工作水平面(藥劑和自來(lái)水要循序漸進(jìn)地投加)。配制結(jié)束后，測(cè)定各項(xiàng)工藝參數(shù)是否有變化。試產(chǎn)前向槽中加入計(jì)量的促進(jìn)劑(對(duì)于雙組分磷化藥液而言)，即可用少量工件在大槽內(nèi)試驗(yàn)。但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)這樣一種情況；小試磷化效果不好，處理大批量工件時(shí)卻正常。這可能與藥液的熟化程度有關(guān)，不能盲目補(bǔ)加藥劑。某些雙組分常溫鋅系磷化藥液，新投槽有時(shí)出現(xiàn)磷化膜返黃現(xiàn)象。這可能是促進(jìn)劑含量不足或過(guò)量以及硝酸根含量不足所致，調(diào)整藥劑相應(yīng)含量可消除返黃。

2. 3. 2 現(xiàn)場(chǎng)管理

2. 3. 2. 1 跟蹤工藝實(shí)施

對(duì)于初期投槽的藥液而言，需要經(jīng)歷穩(wěn)定和完善過(guò)程，即要掌握藥液的消耗和補(bǔ)加規(guī)律，觀察磷化實(shí)際效果，核算綜合成本。若發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量問(wèn)題或者成本超標(biāo)，協(xié)同相關(guān)部門研究解決，并取得供應(yīng)商的協(xié)助。無(wú)非是改進(jìn)藥劑配方和調(diào)整工藝參數(shù)(不合適的工藝參數(shù)同樣會(huì)影響磷化質(zhì)量)。舉例如下：

某陰極電泳的磷化藥劑，用于某汽車車身的電泳磷化生產(chǎn)線(連續(xù)式和間歇式兩種)。投槽初期發(fā)現(xiàn)磷化膜時(shí)有返黃現(xiàn)象，檢測(cè)TA = 14 ～ 16點(diǎn)，F(xiàn)A = 0.8 ～ 1.2點(diǎn)，促進(jìn)劑3 ～ 4點(diǎn)。108 t藥液，每天處理車身180臺(tái)(每臺(tái)50 m2)，補(bǔ)加磷化劑60 kg，促進(jìn)劑25 kg。在生產(chǎn)過(guò)程中FA偏高(FA ≥1點(diǎn))，促進(jìn)劑偏低。為降低FA，每天需要加中和劑調(diào)整，槽液沉渣明顯增多，工件掛灰，影響陰極電泳效果。供應(yīng)商分析認(rèn)為是由濃縮磷化劑酸度過(guò)高造成的(TA = 930 ～ 940點(diǎn)，F(xiàn)A = 180 ～ 190點(diǎn))。于是重新調(diào)整濃縮磷化劑酸度(TA = 840點(diǎn)，F(xiàn)A ≤100點(diǎn))，在磷化藥劑添加量不減和促進(jìn)劑用量適當(dāng)增加的條件下，藥液保持TA = 16 ～ 20點(diǎn)、FA = 0.6 ～ 0.8點(diǎn)(FA不會(huì)升高，故無(wú)需添加中和劑)、促進(jìn)劑5 ～ 6點(diǎn)，35 ～ 45 °C浸漬3.5 min，磷化質(zhì)量好轉(zhuǎn)，與陰極電泳配套性良好，藥液穩(wěn)定(酸度消耗量與補(bǔ)充量達(dá)到平衡，沉渣明顯減少)。

由此可見(jiàn)，穩(wěn)定和完善工藝、優(yōu)化工藝參數(shù)是跟蹤工藝的重要環(huán)節(jié)。

2. 3. 2. 2 藥液維護(hù)

一、檢測(cè)和調(diào)整藥液。

按工藝規(guī)程執(zhí)行，及時(shí)補(bǔ)加藥劑的消耗量。補(bǔ)加方法分自動(dòng)加料和人工加料兩種，前者在副槽內(nèi)進(jìn)行，后者在主槽內(nèi)直接投料。無(wú)論何種補(bǔ)加方法，都要遵循少加勤加的原則。以人工加料為例：要根據(jù)當(dāng)天的生產(chǎn)量計(jì)算好補(bǔ)加藥劑的量和次數(shù)，如加料間隔時(shí)間分0.5 ～ 1.0 h或4 h等，間隔時(shí)間越短，加料越頻繁，但藥液穩(wěn)定性越高，能始終保持藥液處于最佳狀態(tài)，即使無(wú)化驗(yàn)條件，也能控制工藝參數(shù)變化小。但要注意藥劑計(jì)量的準(zhǔn)確性和摸索藥劑消耗的規(guī)律性，避免盲目添加。補(bǔ)加藥劑時(shí)，最好用滴加泵，將藥劑滴加到槽液湍流處。人工加料應(yīng)將藥劑均勻加入槽中，適當(dāng)攪拌，防止擴(kuò)散不良而導(dǎo)致局部濃度過(guò)高。此外，生產(chǎn)過(guò)程中要及時(shí)補(bǔ)充槽液水分的消耗，保持正常的工作液面。

二、調(diào)節(jié)酸度。

(1) 降低TA。假設(shè)磷化藥液規(guī)定TA = 35點(diǎn)，因故TA升高到40點(diǎn)，需要降低5個(gè)點(diǎn)，應(yīng)加水稀釋。對(duì)于1 L磷化藥液而言，計(jì)算如下：

式中，1指1 L磷化藥液，x為應(yīng)有藥液體積，y為應(yīng)加水量。

即每升磷化藥液加水0.143 L，可降低TA 5個(gè)點(diǎn)。

(2) 降低FA。假設(shè)磷化藥液規(guī)定FA = 2點(diǎn)，因故FA升高到10點(diǎn)，需要降低8個(gè)點(diǎn)，可采用中和法或絡(luò)合法。

中和法：試驗(yàn)得知1 g碳酸鈉可降低1 L磷化藥液FA 1個(gè)點(diǎn)。設(shè)磷化藥液500 L，需要加入碳酸鈉的量為500 × 1 × 8 = 4 000 (g)，即500 L磷化藥液中加入碳酸鈉4 000 g可降低FA 8個(gè)點(diǎn)。稱取計(jì)量碳酸鈉，用適量的水溶解，邊攪拌邊往磷化藥液中加入碳酸鈉溶液，劇烈攪拌后，靜置沉淀一夜(或泵入高位槽)。次日將清液取出，清洗槽體，再將磷化清液移入磷化槽中，加水至工作面，測(cè)定和調(diào)整FA至正常值。

絡(luò)合法：加入氧化鋅1 g/L，降低FA 1點(diǎn)。

(3) 升高FA。除補(bǔ)加濃縮磷化劑外，加入磷酸1 mL/L可升高FA 1.3個(gè)點(diǎn)，加入磷酸二氫鋅(含量98%)3 ～6 g/L或馬日夫鹽5 ～ 6 g/L可升高FA 1個(gè)點(diǎn)。

2. 3. 2. 3 改進(jìn)工藝的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性

藥劑質(zhì)量固然重要，但必須在工藝實(shí)施中做到有效解決出現(xiàn)的各類質(zhì)量問(wèn)題，并注重藥劑的更新?lián)Q代，突出工藝的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。下面舉例說(shuō)明。

【例1】某汽車制造公司生產(chǎn)大型載重汽車，批量不大，僅單件處理面積大，因此采用無(wú)槽式單槍噴淋處理，并從國(guó)外進(jìn)口高速磷化藥液(50 ～ 55 °C下能在15 ～ 30 s內(nèi)形成2 ～ 4 μm的磷化膜)。為降低生產(chǎn)成本，后改用國(guó)內(nèi)某研究所的鋅系高速磷化藥劑，同樣取得良好效果(磷化快，膜層均勻、細(xì)致，與涂料具有優(yōu)良的配套性)，生產(chǎn)成本降低。

【例2】某電度表的底殼，由于殼體焊接點(diǎn)較多，磷化后生銹嚴(yán)重(焊接四周表面)。分析認(rèn)為鋅鈣系藥液濃度過(guò)高，焊縫內(nèi)滯留的磷化液清洗困難，若焊縫內(nèi)的酸洗不凈，烘干時(shí)由于熱脹冷縮，酸就會(huì)從焊縫內(nèi)滲出而腐蝕焊縫四周表面的磷化膜。其處理措施為：一、在允許的工藝范圍內(nèi)適當(dāng)降低TA與FA之比，使焊縫內(nèi)成膜快、膜層厚、結(jié)晶細(xì)，提高耐蝕性，且焊縫內(nèi)易清洗干凈；二、磷化后增加中和工序。

【例3】某單位用磷酸鐵系磷化，在普通鋼板上不能成膜。由于工件表面無(wú)銹，因此常溫脫脂及2道水洗后進(jìn)入磷化槽。因工件表面未經(jīng)酸洗活化，未除去堿膜和鈍化膜，并因磷化藥液的酸度很低，對(duì)金屬腐蝕微弱，故難以成膜。經(jīng)改進(jìn)，增加一道稀磷酸活化，并且適當(dāng)提高磷化藥液的FA，結(jié)果磷化正常。

目前涂裝磷化采用常溫鋅系較普通，節(jié)能效果明顯，但常溫磷化膜質(zhì)量低于低、中溫磷化膜質(zhì)量，應(yīng)用上受到限制，且僅適用于批量不大的間歇式生產(chǎn)。另外，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮設(shè)置加熱系統(tǒng)，使常溫磷化藥液能夠連續(xù)穩(wěn)定地正常使用(主要保證冬季常溫磷化質(zhì)量)。

2. 3. 2. 4 嚴(yán)格操作規(guī)范

除工藝條件之外，有時(shí)人為因素也會(huì)造成莫名其妙的質(zhì)量事故。以下兩則質(zhì)量故障的原因，足以說(shuō)明操作人員違規(guī)或大意所造成的后果。

【例1】某公司的涂裝工件涂層表面出現(xiàn)很多水印。

初步判斷是磷化后的水洗燙干引起的。觀察燙干水槽較臟，呈乳白色，測(cè)得pH是強(qiáng)堿性。按理，水洗燙干槽應(yīng)呈酸性(因工件會(huì)帶進(jìn)少量磷化液)，出現(xiàn)堿性屬不正常。起初認(rèn)定是人為誤將純堿(調(diào)節(jié)磷化液酸度所用)加到熱水中所致，但后經(jīng)技術(shù)分析和相關(guān)人員回憶，因停汽只關(guān)總汽閥(脫脂槽與熱水槽同連蒸汽主管道)，當(dāng)溫度下降后，水蒸汽變?yōu)橐簯B(tài)水，密閉管道內(nèi)成為負(fù)壓，脫脂液被抽到主管內(nèi)，一旦加熱熱水槽，堿液就進(jìn)入。這種負(fù)壓現(xiàn)象也曾導(dǎo)致陰極電泳后的熱水變?yōu)閺?qiáng)堿性。因此，用蒸汽管道直接加熱需要注意兩點(diǎn)：

(1) 為防止管道內(nèi)壓力降低所引起的槽液抽吸現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉閥門，要求關(guān)閉人員操作到位(總閥和分閥一律關(guān)嚴(yán))。

(2) 為防止管道內(nèi)降溫后蒸汽變成水而稀釋槽液(甚至溢出)，需要先進(jìn)行排放。

【例2】某廠粉末噴涂工件下端出現(xiàn)涂層收縮現(xiàn)象。

仔細(xì)觀察涂層收縮的部位有濕漉漉的痕跡，好像是油跡。但工件經(jīng)脫脂、酸洗、表調(diào)、磷化、清洗等多道工序后有如此多油污未除盡是不可思議的。深入了解得知，供應(yīng)商提供臨時(shí)用于脫脂的表面活性劑被人誤加到磷化槽(供應(yīng)商僅口頭交代而未到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，加料人員弄不清楚藥劑的用途)，后續(xù)的冷水不能洗掉，造成涂層固化時(shí)不能交聯(lián)成連續(xù)的膜。

在實(shí)際生產(chǎn)中，誤加料難免發(fā)生。要杜絕此類事故，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

(1) 加強(qiáng)槽液管理，配備專職或兼職調(diào)料員，同時(shí)要建立槽液調(diào)配檔案。

(2) 凡市售藥劑的調(diào)整問(wèn)題(即藥劑使用性能的改進(jìn))，應(yīng)由供應(yīng)商先將藥劑調(diào)配妥當(dāng)，并親臨現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)(廠方工藝人員配合)，調(diào)配好藥劑或槽液，觀察藥劑改進(jìn)效果。

[ 編輯：溫靖邦 ]

Practices of modern phosphating: Part VI—Process design as well as monitoring and control

TANG Chun-hua

Some items needing attention during optimization of phosphating process, equipment configuration, and technological monitoring and control were introduced.

phosphating; design; optimization; equipment; monitoring and control

TG178

B

1004 - 227X (2015) 18 - 1056 - 06

2014-12-18

唐春華（1938-），男，江西蓮花縣人，高級(jí)工程師，從事表面處理工作50余年，近10多年專注于磷化工藝與磷化系列產(chǎn)品的研發(fā)，率先在國(guó)內(nèi)將拋丸技術(shù)應(yīng)用到汽車緊固件功能磷化大批量工業(yè)生產(chǎn)中，發(fā)表論文200余篇，著有《金屬表面磷化技術(shù)》。

作者聯(lián)系方式：(Tel) 15059596955。