清潔型低溫低磷磷化工藝

儲榮邦 *，萬云生

（1.南京虎踞北路4 號6 幢501 室，江蘇 南京 210013；2.南京華天精細化工研究所，江蘇 南京 210009）

鋼鐵和鋅、鋁及其合金的金屬零件經磷化處理后，其表面生成一層難溶于水的磷酸鹽轉化膜。由于磷化膜微小細孔多，因此很少將其作為金屬的最終保護層，但也正因為這一特性，漆膜、噴塑能很好地植入其中，可大大增強其與基體之間的結合力。所以，磷化膜廣泛應用于噴漆或噴塑前的底層。

磷化必須在磷酸鹽溶液中處理。由于環(huán)境保護需要，國家對含磷污水的排放有嚴格要求。GB 21900–2008《電鍍污染物排放標準》規(guī)定總磷的允許含量在1.5 mg/L 以下。HJ-148 磷化工作液中磷含量僅為1.2 mg/L，是目前國內磷化液中含磷量最低的一種，其處理后的工件經清洗產生的污水中磷含量遠低于國家的排放標準。這是該工藝的突出特點，也符合清潔生產的要求。

1 HJ-148 磷化工藝的主要特點

(1)環(huán)保：廢水排放低于國家標準。

(2)用途廣：可用于鋼鐵與鋅、鋁及其合金的磷化。

(3)工序少：與一般磷化生產線相比，磷化前不需要進行表面調整預處理，磷化線設備投資費用低。

(4)磷化方式靈活：可采用噴淋或浸漬處理方式。

(5)成本低：用量極省，原液與工作液的體積比為1∶100。

(6)沉渣少：與其他磷化液配方相比，工作液中的沉渣極少。

(7)溫度低：一般適合在25～35°C 溫度內操作。

(8)速度快：噴淋1.5～3.0 min，浸漬5.0～10.0 min。

(9)磷化液維護方便：無需頻繁地測量和控制游離酸度。

(10)膜層厚度：0.8～1.0 μm。

(11)磷化膜特性：具有很好的附著力，特別適合于噴塑前的底層。

2 工藝流程

零件在上生產線之前，先進行除油除銹前處理。上生產線之后的工藝流程為：化學除油─熱水洗─磷化─熱水洗─烘干。最后進行噴塑或油漆工序。

3 HJ-148 磷化工作液(以1 000 L為例)的配制

(1)測定磷化槽1 000.0 L 自來水時的工作液位，然后注入約750.0 L 的自來水。

(2)加熱到30°C。

(3)加入9.9 L(13.3 kg)HJ-148磷化原液，充分攪拌。

(4)補加自來水到工作液位，再加熱到30°C，并充分攪拌。

(5)測試工作液的總酸度，大多數控制在4.5～5.0 點范圍內(還可用HJ-148 磷化原液進行微調)；當需要磷化膜較厚時，可調到5.0～8.0 點。

工作液配制好后，工件不經表調預處理就可直接進行磷化處理。

4 磷化操作和磷化液維護

(1)取10.0 mL 工作液，加入10 滴酚酞指示劑，用0.1 mol/L 氫氧化鈉試液滴定，試樣從無色變?yōu)榉奂t色，即為滴定終點。依上述標準配制的工作液，需要4.5 mL 0.1 mol/L 氫氧化鈉，稱為4.5 點。在1 000 L 磷化液中補加2.2 L(3.0 kg)HJ-148 磷化原液，可使?jié)舛忍岣?.0 點。由于磷化處理液是補加調整的，而且循環(huán)使用，因此會有一些不溶性的泥渣沉積于槽底，必須將其清除，否則會影響磷化膜的質量。

(2)用25～35°C 的工作液噴淋工件時，時間一般為1.0～3.0 min，直到金屬表面得到均勻的磷化膜；也可浸漬處理，時間為2.0～5.0 min。采用按上述方法配制的工作液在規(guī)范的操作條件下可得到合格的磷化膜。

(3)如果在20°C 以下進行磷化，工作液的濃度應增加一倍以上并適當延長磷化時間。磷化后不用水洗，干燥后仍可獲得合格膜層。

(4)如果工作液的溫度太低，得到的磷化膜就?。惶?，磷化膜上就會出現浮灰。這些都不合格。

(5)在磷化過程中，只需控制工作液總酸度在4.5～5.0 點范圍內，無需測量和控制游離酸度，因此維護和操作十分簡便，常被用戶戲稱為“傻瓜磷化液”。

5 應用實例

某企業(yè)利用HJ-148 磷化液對冷軋鋼板沖壓件──熱水器上蓋先進行磷化處理，后粉末噴涂。

5.1 熱水器上蓋磷化處理及磷化膜質量

操作條件為：溫度30～35°C，總酸度4.5～5.0 點，噴射時間1.5～3.0 min。

磷化膜質量：膜型為輕質磷酸鐵，膜重0.2～0.5 g/m2，膜厚 0.8～1.0 μm，膜外觀呈淺紫紅色。

5.2 熱水器上蓋粉末噴涂后的質量檢驗

5.2.1 外觀檢驗要求

在100 W 燈光下距離500 mm 平視目測。

(1)涂膜要求平整，色澤一致，無露底現象。

(2)有下列缺陷之一者為不合格品：嚴重橘皮(手摸有嚴重橘皮，有阻擋感覺)、粉堆、陷坑、流掛、起泡、粗粒(顆粒直徑大于1 mm 可判定為粗粒)、癟塘和針孔。

有下列情況可定為合格品。

情況一：面板、裝飾帶和不干膠標貼處允許有上述(1)項、(2)項輕微缺陷。

情況二：外殼外露正面允許直徑不大于1 mm 不破頭顆粒1～3 粒，且顆粒間距不小于50 mm；側面在100 mm×100 mm 面積內允許直徑不大于1 mm 不破頭顆粒有1～2 粒。

情況三：外殼內表面允許有(1)、(2)項輕微缺陷，且不得有露底現象。

5.2.2 理化性能要求

(1)涂膜亮度：80%以上(用光電檢測儀測)。

(2)涂膜硬度：>2H(2H 鉛筆劃過不留傷痕)。

(3)附著力：100%(劃格膠帶檢測)。

(4)耐撞擊：>40 kg·cm(用沖擊強度測定儀測)。

(5)耐酸性：3%鹽酸浸泡240 h，涂膜不得有起泡、剝離等缺陷。

(6)耐堿性：25% NaOH 浸泡240 h，涂膜不得有起泡、剝離等缺陷。

(7)耐水性：室溫下在自來水中浸泡240 h，涂膜不得有起泡、剝離等缺陷。

(8)耐汽油性：在120 號汽油中浸泡240 h，涂膜不得有起泡、剝離等缺陷。

(9)耐鹽霧：1 000 h 中性鹽霧試驗后，涂膜不得有起泡、剝離等缺陷。

5.2.3 檢測結果

經HJ-148 磷化處理和粉末噴涂成膜后的熱水器上蓋經質檢部門檢測，符合該企業(yè)上述的理化性能要求。

6 結語

HJ-148 磷化液已廣泛應用在火車(動車)、熱水器、自行車、門窗和貨架等零部件的磷化上，其中，在火車的窗框、面板等零部件上已連續(xù)應用20 多年。此外，對很難磷化的鑄鋁(含硅量較高)零部件也能順利進行磷化處理。