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磷化是大幅度提高金屬表面耐腐蝕性的一個簡單可靠、費用低廉、操作方便的工藝方法,因此被廣泛的應用在實際生產中。 現代磷化工藝流程一般為: 脫脂→水洗→除鏽→表調→磷化→水洗→烘乾。
三、磷化處理
2、磷化膜質量評定項目與方法
2.1 外觀目視法
好的磷化膜外觀均勻完整細密、無金屬亮點、無白灰。鋅系磷化膜為灰色膜,鐵系磷化為彩虹色膜。而鋁及鋁合金則為無色或彩色鋁皮膜。
2.2 微觀結構顯微鏡法
以金相顯微鏡或電子顯微鏡將磷化膜放大到 100~1000倍,觀察結晶形狀、尺寸大小及排部情況。結晶形狀以柱狀晶為好。結晶尺寸小些為好,一般控制在幾十微米以下,排部越均勻,孔隙率越小越好。
2.3 厚度(或重量法)測定法
對於鋼板的磷化膜方法是將磷化板浸在75度,質量分數餵%的鉻酸溶液中(10~15)min以去除磷化膜,然後除去膜層前後的重量差求的膜重。
2.4 腐蝕性能測定法
最常用的是硫酸銅點滴實驗法。現在常與下道工序進行後根據用戶要求進行鹽霧試驗、耐溫熱試驗或循環周期試驗等。
2.5 抗衝擊試驗
常常是進行塗裝後一起測定,當用49N•cm對塗裝後的磷化板進行衝擊試驗時,當衝擊後的樣板的反面衝擊點不產生放射性裂紋時,即可確定該磷化膜的質量較好。
2.6 二次附著力測定
磷化膜塗裝後測定的附著力為一次附著力。在一定條件下進行耐溫水實驗後測定的附著力稱為二次附著力。一般是在耐水試驗後的樣板上用劃格法作附著力的測定,以膠帶剝離後觀察塗膜脫落等級,一般均為平行比較實驗。
2.7 磷化膜孔隙率的測定取
14%的NaCL和3%的鐵氰化鉀溶液,表面活性劑的質量分數為0.1%的蒸餾水溶液,保存在褐色瓶中24小時,用濾紙過濾。使用時將濾紙切成長、寬均為2.5 釐米的紙片,用塑料鑷子將紙片浸入上述溶液中,提出滴淨多餘試液,將它覆蓋在待測的磷化膜表面,經過一段時間(1 分鐘)後將試紙拿掉,觀察膜層表面,有蘭色斑點處表示有孔隙部分。
2.8 磷化膜的耐鹼性
比較磷化膜在浸鹼液0.1mol/L 的氫氧化鈉,25度,5分鐘前後的質量差,可以得到磷化膜在鹼液中的溶解量。
2.9 磷化膜的耐酸性
比較磷化膜在PH值位為2的酸液中的溶解量來評價磷化膜的耐酸性。
2.10 磷化膜P比
P比最初定義為 P/(P+H),其中P為磷酸二鋅鐵,H為磷酸鋅,因此P比的高低表示磷化膜中磷酸二鋅鐵所佔比率的高低。P比高的磷化膜其結晶水不易失水,也不易復水,其耐蝕性比低P比的磷化膜好。
3、影響磷化的因素
影響磷化的因素很多,當磷化膜出現質量問題時,可以從磷化工藝參數、促進劑、磷化工藝(含設備)管理以及被處理鋼材表面幾大方面考慮。
3.1 磷化工藝參數的影響
1)總酸度————總酸度過低、磷化必受影響,因為總酸度是反映磷化液濃度的一項指 標。控制總酸度的意義在於使磷化液中成膜離子濃度保持在必要的範圍內。
2)游離酸度————游離酸度過高、過低均會產生不良影響。過高不能成膜,易出現黃 鏽;過低磷化液的穩定性受威脅,生成額外的殘渣。游離酸度反映磷化液中游離H+的含 量。控制游離酸度的意義在於控制磷化液中磷酸二氫鹽的離解度,把成膜離子濃度控制在一個必須的範圍。磷化液在使用過程中,游離酸度會有緩慢的升高,這時要用鹼來中和調整,注意緩慢加入,充分攪拌,否則鹼液局部過濃會產生不必要的殘渣,出現越加鹼,游離酸度越高的現象。單看游離酸度和總酸度是沒有實際意義的,必須一起考慮。
3)酸比————酸比即指總酸度與游離酸度的比值。一般的來說酸比都在5~30的範圍內。 酸比較小的配方,游離酸度高,成膜速度慢,磷化時間長,所需溫度高。酸比較大的配方,成膜速度快,磷化時間短,所需溫度低。因此必須控制好酸比。
4)溫度————磷化處理溫度與酸比一樣,也是成膜的關鍵因素。不同的配方都有不同 的溫度範圍,實際上,它在控制著磷化液中的成膜離子的濃度。溫度高,磷酸二氫鹽的離解度大,成膜離子濃度相應高些,因此可以利用此種關係在降低溫度的同時提高酸比,同樣可達到成膜,其關係如下:
生產單位確定了某一配方後,就應該嚴格控制好溫度,溫度過高要產生大量沉渣,磷化液失去原有平衡。溫度過低,成膜離子濃度總達不到濃度積,不能生成完整磷化膜。溫度過高,磷化液中可溶性磷酸鹽的離解度加大,成膜離子濃度大幅度提高,產生不必要的沉渣,白白浪費了磷化液中的有效成分,原有的平衡被破壞,形成一個新的溫度下的平衡,如,低溫磷化液在溫度失控而升高時,H2PO4→H++PO43- 的離解反應向右進行,從而使磷酸根濃度升高,產生磷酸鋅沉澱,使磷化液的酸比自動升高。當磷化液恢復到原有的溫度時,原有的平衡並不能恢復。因此實際中,當磷化液超過一定溫度後,再降低到原來的溫度時,如果不進行調整,就有可能磷化不上。從減少沉渣,穩定槽液,保證質量來看,磷化液的溫度變化越小越好。
5)時間————各個配方都有規定的工藝時間。時間過短,成膜量不足,不能形成緻密的磷化膜層。時間過長,由於結晶在已形成的膜上繼續生長,可能產生有疏鬆表面的粗厚膜。
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