亞硝酸鹽對磷化金屬件防銹的探討

摘要：在涂裝前把金屬件表面附著的各種異物（油污、銹蝕、灰塵等）去除，進(jìn)行表面磷化技術(shù)處理，生成磷化膜，為涂裝提供適合要求的良好基底，并確保磷化膜具有良好的附著力和耐蝕性。

關(guān)鍵詞：磷化；亞硝酸鹽；防銹磷化是一種表面處理技術(shù)，旨在提高金屬表面的耐蝕性、涂裝性、防銹性能。在這一過程中，通過在金屬表面形成一層不溶性的磷酸鹽膜。這層膜通常只有幾μm厚，但能有效增強(qiáng)涂層與底材之間的附著力，同時還能提供更好的防銹保護(hù)。

磷化處理可以分為不同類型，包括化學(xué)磷化和電化學(xué)磷化?；瘜W(xué)磷化工藝是用含有磷酸、磷酸鹽和其他化學(xué)藥劑的溶液處理金屬材料，金屬件材料表面與上述溶液中的磷酸、磷酸鹽介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成完整的、具有中等防蝕作用的不溶性磷酸鹽層。這種磷酸鹽層不但在防止金屬腐蝕方面起作用，而且在金屬塑性變形加工、減少金屬零件的摩擦阻力、防止金屬零件擦傷磨損、提高金屬零件使用壽命等方面起到良好的作用［1］。電化學(xué)磷化則是在磷化液中，在金屬件上通入正負(fù)極進(jìn)行磷化。

磷化的分類方法很多，但一般按照磷化成膜體系、磷化膜重量、磷化溫度進(jìn)行分類。按照磷化膜體系主要分類：（1）鋅系、鋅鈣系、鋅錳系、鐵系、錳系。（2）按照磷化膜重量分類：次輕量級（0.1～1.0 g/m2）、輕量級（1.1～4.5 g/m2）、次重量級（4.6～7.5 g/m2）、重量級（＞7.5 g /m2）。（3）按照磷化處理溫度分類：常溫（不加溫磷化）、低溫（30～45 ℃）、中溫（60～70 ℃）、高溫（＞80 ℃）。

磷化前工序同等重要。整個磷化工序包括除油、除銹、磷化3個部分，磷化是中心環(huán)節(jié)，除油和除銹是磷化之前的準(zhǔn)備工序。因此，在生產(chǎn)實(shí)踐中，既要把磷化工作作為重點(diǎn)，又要從磷化質(zhì)量的要求出發(fā)，抓好除油和除銹工作，尤其要注意它們之間的相互影響。優(yōu)質(zhì)的磷化膜只能在徹底去除了油物、銹、氧化皮等異物的工件表面上形成。因為殘留在工件表面的油污、銹蝕、氧化皮等會嚴(yán)重阻礙磷化膜的生長。此外，還會影響涂膠的附著力、干燥性能、裝飾性能和耐蝕性能，所以徹底去除這些異物是磷化的必要條件。除油和除銹是磷化之前的兩個基本工序，相對而言，油比銹的危害性大，而且有油的工件直接影響除銹速度。所以，除銹應(yīng)在除油的基礎(chǔ)上進(jìn)行，但對于油少銹多的工件也可以將除油與除銹兩個基本工序合二為一，在一個槽中同時完成除油除銹工序，可縮短生產(chǎn)線，降低設(shè)備和廠房投資費(fèi)用，但處理質(zhì)量不如分槽好，對要求不高的場合可采用。除油除銹后的水洗，雖然屬于涂裝前的輔助工序，但同樣需引起足夠的重視。除油除銹后工件表面易附著某些非離子表面活性劑，這些物質(zhì)若清洗不徹底，就可能引起磷化膜變薄，產(chǎn)生缺陷，甚至磷化不上。因此，要提高除油除銹后的水洗質(zhì)量。磷化后水洗同樣重要，磷化液屬于酸性液體，酸性液體帶入水洗槽，造成水洗槽內(nèi)水質(zhì)呈酸性，酸性液體殘留在金屬件表面，導(dǎo)致磷化后金屬件不能長時間停放，停放后易生銹。所以在最后一道熱水中加入亞硝酸鹽，調(diào)整水質(zhì)pH，調(diào)整成堿性，降低生銹概率，提高防銹能力。使用亞硝酸鹽為防銹劑，其主要機(jī)理：（1）鈍化保護(hù)。因為亞硝酸鹽與金屬表面基層進(jìn)行反應(yīng)，在基層表面生產(chǎn)一種鈍化保護(hù)膜，這種鈍化保護(hù)膜可以阻止空氣中的水分、氧氣接觸金屬件表層，減少表面氧化，起到保護(hù)作用；（2）抑制腐蝕。亞硝酸鹽能夠減緩、抑制電化學(xué)腐蝕，亞硝酸鹽可以改變金屬件表面的磷化膜狀態(tài)，使磷化膜表面孔泡、縫隙防銹性能提高；（3）形成保護(hù)膜。亞硝酸鹽與金屬件表面反應(yīng)后形成鈍化膜致密，具有附著力和防銹能力，這層保護(hù)膜長期附在金屬件表面，起防銹保護(hù)作用。亞硝酸鹽作為一種防銹劑，用在合適的場所有一定的防銹保護(hù)能力，但在使用過程中需要考慮對環(huán)境的污染以及人員操作安全。

通過深入研究與多輪試驗驗證對比，調(diào)整亞硝酸鹽的添加量，防銹能力會有所不同。

1實(shí)驗

1.1主要原材料

清洗劑514A、配制劑5008、補(bǔ)給劑5008、中和劑亞硝酸鹽（昆山恒捷化工有限公司）。

1.2主要設(shè)備與儀器

全自動磷化線（蘇州安捷倫精密機(jī)械有限公司）。

1.3工藝流程與控制指標(biāo)

1.3.1工藝流程

超聲波清洗→水洗1→脫脂→水洗2→磷化→水洗3→水洗4→熱水洗→烘干。

1.3.2驗證過程

在熱水中加入不同比例亞硝酸鹽，進(jìn)行防腐蝕能力停放對比。序號添加亞硝酸鹽比例pH自然空氣中停放防腐蝕能力105.812 h20.10%6.386 h30.20%6.518 h40.30%6.7210 h50.40%6.9712 h60.50%7.2518 h70.60%7.4520 h80.70%7.6830 h90.80%7.9136 h100.90%8.0348 h111.00%8.3560 h121.10%8.6575 h131.20%8.8290 h141.30%9.21105 h151.40%9.65120 h161.50%10.1140 h171.60%10.4145 h181.70%10.7150 h191.80%10.8160 h201.90%11.02165 h212.00%11.05170 h

1.3.3控制要點(diǎn)流程123456789超聲波清洗水洗1脫脂水洗2磷化水洗3水洗4熱水洗干燥溫度50±10 ℃/50±10 ℃/70±10 ℃//70±10 ℃90±10 ℃時間180 s30 s180 s30 s300 s30 s30 s30 s300 s控制

項目游離堿：17～28游離堿：17～28游離酸：1～2.5

總酸：15～25pH值：8～10

2結(jié)論

1. 不添加亞硝鹽，磷化后骨架存放過程中，生銹速度加快。

2. 隨著亞硝酸鹽量增加，磷化后骨架在存放過程中，防銹能力在快速提升。

3. 亞硝酸鹽量增大到一定程度后，磷化后骨架在存放過程中，防銹能力提升不明顯。

4. 需要對熱水洗的水質(zhì)pH值進(jìn)行嚴(yán)格控制在0.5%～1.5%之間。

參考文獻(xiàn)：

［1］李新立，李安忠，萬軍.金屬磷化技術(shù)的回顧與展望［J］.材料保護(hù)，2000（1）：71.