環(huán)保自組裝膜替代酸洗磷化在鑄鋼零部件的工業(yè)化應(yīng)用研究

毛榮水，胡司慧，王 成

（1.海天塑機集團有限公司，浙江 寧波 315821；2.寧波市生態(tài)環(huán)境局北侖分局，浙江 寧波 315800；3.伊索力科技有限公司，福建 福州 350015）

金屬腐蝕是當(dāng)今世界面臨的一個嚴峻問題，每年由于金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟損失占國民生產(chǎn)總值的1.5%～2.4%，在美國每年因腐蝕造成的損失高達上千億美元[1]。在金屬預(yù)處理工藝中最常用的是酸洗磷化，但是,金屬表面預(yù)處理采用的酸洗磷化工藝[2]產(chǎn)生沉渣，重金屬污染,處理耗費大,對環(huán)境造成污染。因此，研究環(huán)境友好的替代酸洗磷化工藝成為當(dāng)前亟待解決的課題。

自組裝膜技術(shù)（SAMs）是近幾十年來發(fā)展的一種新型有機超薄膜技術(shù),自組裝膜技術(shù)在金屬防護方面展現(xiàn)出了重要的前景。自組裝膜生成是一個自發(fā)的過程，將金屬浸入含活性分子的稀溶液中，金屬表面自發(fā)地形成致密、有序且具有疏水性的自組裝膜。有效的阻止溶液中的腐蝕介質(zhì)向金屬表面遷移和擴散。采用環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103進行金屬表面預(yù)處理可以除銹并在金屬表面形成自組裝膜是一種取代傳統(tǒng)酸洗磷化的有效途徑，也是一種最具潛力替代酸洗磷化的金屬表面預(yù)處理方法。其操作簡單，無需特殊裝置，可在任意形狀的基材表面形成均一覆蓋的膜層可作為緩蝕劑對金屬起到暫時保護作用。

本文綜述了環(huán)保自組裝膜替代酸洗磷化在鑄鋼零部件的工業(yè)化應(yīng)用研究進展。用環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103和酸洗磷化分別對鑄鋼件進行表面預(yù)處理，對環(huán)境友好、性能等進行比較，研究環(huán)保自組裝膜的工業(yè)應(yīng)用狀況。

1 試驗（環(huán)境友好）

1.1 材料

YSL-103環(huán)保金屬去銹清洗液，常規(guī)磷化液。

1.2 時間

2019年7月24日。

1.3 地點

無錫市新環(huán)化工環(huán)境監(jiān)測站。

1.4 方法

對環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103與常規(guī)磷化液水質(zhì)質(zhì)量檢測。

1.5 結(jié)果與分析

表1 環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103與常規(guī)磷化液水質(zhì)質(zhì)量檢測情況

測試的環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103的“化學(xué)需氧量、總磷、氨氮”三項指標(biāo)均低于常規(guī)磷化液的檢試指標(biāo)，更環(huán)保。

2 試驗（防腐性能）

2.1 材料

環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103、超聲波機、常規(guī)磷化液、脫脂液（POH-32D）、生銹連桿12個（鑄鐵）、缸蓋6個（鑄鋼）、酸（PA-1/POR-3）、表調(diào)劑（Pti-2）、清水、空壓機、氣管、氣槍。

2.2 時間

2019年6月27日～2019年7月31日。

2.3 地點

無錫海天機械有限公司。

2.4 方法

（1）環(huán)保自組裝膜前處理工藝1：脫脂→超聲波+環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103→吹干。（表2）。

表2 環(huán)保自組裝膜前處理藥劑用量、試驗時間、溫度

（2）環(huán)保自組裝膜前處理工藝1：脫脂→環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103→吹干。（表3）。

表3 環(huán)保自組裝膜前處理方法

（3）傳統(tǒng)酸洗磷化前處理工藝：脫脂→水洗→酸洗→水洗→表調(diào)→磷化→水洗→吹干。（表4）。

表4 傳統(tǒng)酸洗磷化前處理使用的藥劑、試驗時間、溫度控制

2.5 結(jié)果與分析

將工件在常溫室內(nèi)裸露存放，跟蹤記錄其防腐狀況。方法（1）和方法（2）。

表5 工件的防腐狀況

表6 使用環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103鑄鋼工件的防腐情況

（1）使用環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103對鑄鋼件進行表面處理生成環(huán)保自組裝膜（40天未生銹）防銹效果明顯優(yōu)于常規(guī)酸洗磷化工藝（4天后生銹）。

（2）環(huán)保自組裝膜技術(shù)工藝簡單、過程時間明顯少于常規(guī)酸洗磷化工藝。

3 試驗（噴漆后物理性能）

（1）材料。環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103、超聲波機、常規(guī)磷化液、脫脂液（POH-32D）、酸（PA-1/POR-3）、表調(diào)劑（Pti-2）、清水、空壓機、氣管、氣槍、油漆、連桿（鑄鐵）、頂出導(dǎo)板（鑄鐵）、法蘭（鑄鋼）、缸蓋（鑄鋼）。

（2）時間。2019年6月27日～2019年7月31日。

（3）地點。無錫海天機械有限公司。

（4）方法。①環(huán)保自組裝膜處理工藝：脫脂→超聲波+環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103→吹干→靜電噴涂→固化。②傳統(tǒng)酸洗磷化前處理工藝：脫脂→水洗→酸洗→水洗→表調(diào)→磷化→水洗→吹干→靜電噴涂→固化。

（5）結(jié)果與分析。成品性能測試。

表7 使用環(huán)保自組裝膜處理工藝與傳統(tǒng)酸洗磷化前處理工藝鑄鋼成品性能對比

使用環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103對鑄鋼件進行表面處理生成環(huán)保自組裝膜對油漆噴涂質(zhì)量（附著力、色差、光澤度等）基本無影響。

4 結(jié)語

（1）通過對比試驗可知，環(huán)保自組裝膜比酸洗磷化在環(huán)境友好和防腐領(lǐng)域更具有優(yōu)勢，工業(yè)應(yīng)用采用環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103生成環(huán)保自組裝膜完全可以替代傳統(tǒng)酸洗磷化工藝。

（2）雖然自組裝技術(shù)對鋼鐵及其他活潑金屬方面的研究報告較少。但隨著技術(shù)發(fā)展，環(huán)保自組裝技術(shù)將會在更廣闊的領(lǐng)域被采用，其必將給金屬腐蝕及防護方面帶來巨大的變革。