唐春華
(泉州創(chuàng)達(dá)金屬表面處理有限公司,福建 泉州 362000)
在磷化過程中,以及磷化結(jié)束或涂膜完成后,都有可能出現(xiàn)質(zhì)量問題。處理好質(zhì)量問題,降低故障率,成為磷化質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)之一。但是影響磷化質(zhì)量的因素太多,解決起來比較棘手。本文針對(duì)幾種常見的磷化工藝,分析了引起各種質(zhì)量故障的原因,并給出了相應(yīng)的處理方法。
(1) 促進(jìn)劑濃度低:應(yīng)補(bǔ)加促進(jìn)劑或磷化濃縮劑。
(2) FA(游離酸度)過低:應(yīng)補(bǔ)加磷酸或磷化濃縮劑(凡工件未經(jīng)除銹,F(xiàn)A偏高為好)。
(3) 工件表面呈鈍態(tài)(工件未經(jīng)酸洗):應(yīng)在磷化前增加活化工序(采用稀磷酸)。
(4) 雜質(zhì)累積過多:應(yīng)更換槽液。
(1) FA低:應(yīng)控制FA為2~3點(diǎn)。
(2) 溫度太低(<5 °C):應(yīng)稍為加熱;若無加熱條件,增加微量(0.5 g/L)銅離子作促進(jìn)劑,或增加適量(0.13 g/L)硝酸鎳。
(1) FA太高(FA≥3.5點(diǎn)):應(yīng)降低FA至2點(diǎn)。
(2) 促進(jìn)劑濃度低:處理同前。
(3) 溫度低:處理同前。
(4) 時(shí)間短:應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)間。
(5) 增加適量磷酸二氫鈉或磷酸鈉,可提高膜層耐蝕性,但應(yīng)注意磷酸二氫鈉有降低膜層結(jié)合力的不良影響。
(1) 磷化前工件生銹:應(yīng)盡量縮短工件空停時(shí)間,加快工序間進(jìn)度。
(2) Fe2+積累過多:應(yīng)更換槽液。
(3) 沉渣黏附:應(yīng)加強(qiáng)清洗,減少沉渣。
(4) FA過高(FA≥3.6點(diǎn)):應(yīng)降低FA。
(1) FA高:可加入適量碳酸鈉降低FA。
(2) 溫度過高:應(yīng)降溫。
(3) 時(shí)間過長(zhǎng):應(yīng)縮短時(shí)間。
(4) Cu2+過高:可將廢鋼鐵放入槽中,消耗Cu2+。
溶液中加入植酸雖可提高膜層防銹性,但又易使溶液變渾濁。宜棄用植酸,改進(jìn)溶液配方。
可適量增加氯酸鈉。
(1) 工件銹蝕嚴(yán)重,除銹后表面有殘酸:除銹要徹底,充分中和及水洗。
(2) 工件除銹后空停時(shí)間過長(zhǎng):應(yīng)盡量縮短空停時(shí)間。
(3) 表調(diào)液不良:應(yīng)提高表調(diào)液的Ti濃度和pH。
(4) TA(總酸度)低和FA高:補(bǔ)加磷化濃縮劑來升高TA;用中和劑降低FA,將酸比控制在(20~40)∶1。
(5) 溫度低,時(shí)間短:應(yīng)提高溫度(≥40°C),延長(zhǎng)時(shí)間。
(6) NO3?濃度低(多發(fā)生在新配槽時(shí)):應(yīng)補(bǔ)加適量硝酸或適量提高磷化濃縮劑中的硝酸濃度。
(7) 促進(jìn)劑濃度低:應(yīng)補(bǔ)加促進(jìn)劑。
(8) 受Cl?污染:應(yīng)在除銹后充分水洗。
(9) 磷化后水洗不干凈或烘干前受到酸的污染:應(yīng)水洗干凈,以及避免磷化膜受到酸污染。
(1) 除油不徹底:應(yīng)調(diào)整或更換脫脂液,提高除油后的水洗質(zhì)量。
(2) 表調(diào)不良:應(yīng)補(bǔ)加表調(diào)劑或更換表調(diào)液,延長(zhǎng)時(shí)間。
(3) TA太低和FA偏高:處理同前。
(4) 促進(jìn)劑過量,且在溶液中分布不均勻:應(yīng)減少促進(jìn)劑用量,改每日添加為隔日添加,且促進(jìn)劑加入后充分?jǐn)嚢琛?/p>
(5) 溫度低:應(yīng)適當(dāng)升高溫度。
(1) 前處理不良:應(yīng)保證除油、除銹干凈。
(2) TA太低,F(xiàn)A太低或FA偏高:處理同前。
(3) 促進(jìn)劑濃度過量(氣點(diǎn)5~7點(diǎn)):處理同前。
(4) 槽液雜質(zhì)太多,老化嚴(yán)重:應(yīng)更換槽液。
(5) 鏈速慢:應(yīng)提高鏈速。
(1) 除油未凈,或溫度過高,液中表面活性劑析出后附在工件上:應(yīng)加強(qiáng)除油;改用濁點(diǎn)高的低泡表面活性劑,并控制溫度不高于表面活性劑的濁點(diǎn)。
(2) 酸比太大(FA太低):添加一定量的磷酸或磷化濃縮劑,適當(dāng)升高FA,如添加85%磷酸1 ml/L,F(xiàn)A升高1.2點(diǎn)。
(3) 促進(jìn)劑濃度高:處理同前。
(4) 水洗不干凈:應(yīng)更換水槽,漂洗干凈。
(5) 槽液沉渣過多,除渣效率低:應(yīng)保證磷化液中有足量的防沉渣劑(又稱絡(luò)合劑);勤過濾沉渣(最好采用高位槽沉淀除渣),勤洗過濾布(每周卸過濾機(jī)一次,用稀磷酸洗凈過濾布,并備用 2套過濾布,更換陳舊過濾布);規(guī)范過濾條件,循環(huán)泵壓力不能過大,提前6 h啟動(dòng)過濾機(jī);縮短清渣周期,視溶液體積和生產(chǎn)量而定,如幾十噸槽液,有連續(xù)過濾條件的,大約半年清槽一次。
除油不徹底所致。應(yīng)提高除油液濃度和溫度,經(jīng)常除去液面浮油(最好配備油水分離機(jī))。
(1) 除油不凈:應(yīng)加強(qiáng)除油。
(2) TA偏低:應(yīng)提高到TA≥30點(diǎn)。
(1) 表調(diào)液老化:應(yīng)更換表調(diào)液。
(2) 促進(jìn)劑濃度低:應(yīng)補(bǔ)加促進(jìn)劑。
(3) FA高:加稀碳酸鈉溶液降低FA。
(1) TA和酸比低(FA高):處理同前。
(2) 促進(jìn)劑濃度偏低(氣點(diǎn)≤0.5點(diǎn)):補(bǔ)加濃縮促進(jìn)劑(0.5~1.0 mL/h)。
(3) 時(shí)間短,溫度太低:處理同前。
(4) 表調(diào)效果差:處理同前。
(5) 工件酸洗后泛黃:減少工件空停時(shí)間,并在酸洗液中加入適量的緩蝕劑。
(1) 除油不凈及除油后清洗不良:應(yīng)保證除油溫度和時(shí)間,調(diào)整或更換除油液,提高除油后水洗質(zhì)量。
(2) 除銹后有流掛痕跡(多見于硫酸除銹件):應(yīng)改進(jìn)酸洗液性能,可使用筆者專門研究的除銹添加劑。
(3) 工序間停留時(shí)間長(zhǎng):應(yīng)縮短酸洗件空停時(shí)間。
(1) 輸送鏈滴油:應(yīng)清理設(shè)備,可在懸鏈下安裝接油盤加以保護(hù)。
(2) 工件重疊:應(yīng)改進(jìn)工件裝掛或擺放,磷化過程中晃動(dòng)工件。
(3) 表面有硬化層:可用機(jī)械法(噴砂或拋丸)或強(qiáng)酸除去。
(4) 除油不徹底:處理同前。
(5) 槽液溫度低:應(yīng)升高溫度。
(6) 表調(diào)效果差:處理同前。
(1) 工件酸洗后用高濃度碳酸鈉溶液中和,減弱了表調(diào)效果,并干擾了磷化反應(yīng)的有效進(jìn)行。應(yīng)采用低濃度碳酸鈉溶液中和。
(2) 工件未清洗干凈:應(yīng)加強(qiáng)清洗。
(3) 工件磷化前返銹:應(yīng)重新除銹。
(4) 表調(diào)失效:應(yīng)更換表調(diào)液。
(1) 水洗不干凈,或純水水質(zhì)差:應(yīng)加強(qiáng)水洗,更換水質(zhì)好的純水。
(2) 表調(diào)劑溶解不完全,膠鈦顆粒附在工件上:應(yīng)采用溫水溶解表調(diào)劑。
(3) 后處理溶液濃度過高:應(yīng)降低濃度。
(4) 工件未烘干透:應(yīng)烘透。
(5) 吊架或傳送帶上滴水,造成二次污染:應(yīng)清理設(shè)備。
(1) 磷化膜過厚(>4 μm):應(yīng)降低酸度,縮短時(shí)間。
(2) 前處理水洗不徹底:應(yīng)保證工件在前處理出口處的滴水電導(dǎo)率<50 μS/cm。
(3) 助溶劑太少:應(yīng)經(jīng)常補(bǔ)加適量的正丁醇。(4) 雜質(zhì)離子濃度增加:應(yīng)處理電泳槽。
(5) 電壓太高或電導(dǎo)率太大:應(yīng)降低電壓和電導(dǎo)率(包括降低原漆電導(dǎo)率)。
(1) 除油、除銹不徹底:處理同前。
(2) 表調(diào)液濃度低或失效:處理同前。
(3) 酸比值過低或過高,即FA過高(此時(shí)基體侵蝕速度磷化成膜速度,膜層薄)或TA過低(此時(shí)磷化難以成膜):處理同前。
(4) 磷化溫度低,時(shí)間短:處理同前。(5) 工件局部油未除凈:處理同前。(6) 促進(jìn)劑濃度過低:處理同前。
(1) 底材銹蝕物未除凈,涂層固化時(shí)銹蝕物會(huì)失去結(jié)晶水,水汽沖破涂層,形成凸出:應(yīng)在工件上線前手工清除銹物,以300#以上的細(xì)砂紙打磨,或用稀磷酸(5%~10%)擦洗。
(2) 工件表面殘留前處理液,殘物在高溫條件下分解,氣體沖破涂層形成凸起顆粒(顆粒出現(xiàn)在流痕的兩側(cè)):應(yīng)加強(qiáng)前處理,每道工序的清洗保持水潔凈;裝掛時(shí)上層工件避開下層工件,防止殘液滴落。
(3) 掛具、掛頭有攜帶物、鐵銹、前處理殘液、殘留涂層皮等:掛具、掛頭要盡可能干凈,新掛具經(jīng)水洗或清掃后再用。
(4) 涂層厚度與磷化膜厚度比失控:應(yīng)控制涂層厚度大于磷化膜厚度,才能保證涂層平整、光滑。
(1) 磷化時(shí)間過短或溫度過低:處理同前。
(2) TA、FA過高或過低(TA = 12,F(xiàn)A = 0):當(dāng)溶液蒸發(fā)過多時(shí),應(yīng)加適量水稀釋;若水平面正常,應(yīng)降低TA、FA。升高TA、FA時(shí),可補(bǔ)加磷化濃縮劑或磷酸二氫鋅5 g/L、磷酸0.5 mL/L,使TA升至42點(diǎn),F(xiàn)A升到2點(diǎn)左右。
(3) Fe2+濃度低:新配溶液可用工件或廢鐵件作熟化處理,增加Fe2+;也可適當(dāng)增加硝酸根。
(4) 硝酸鋅不足:應(yīng)補(bǔ)加磷化濃縮劑或適量硝酸鋅,也可調(diào)整磷化濃縮劑中硝酸鋅的濃度。
(5) 磷酸二氫鋅不足:補(bǔ)加適量磷酸二氫鋅或調(diào)整配方,提高成膜速度。
(1) 前處理不良:處理同前。
(2) TA偏低:處理同前。
(3) 磷酸二氫鋅不足:處理同前。
(1) 工件表面過腐蝕:應(yīng)控制酸洗液濃度和酸洗時(shí)間,除盡工件(包括返工件)表面的酸洗黑膜,或改用拋丸、噴砂等方式除銹。
(2) 工件表面有殘酸未洗凈:處理同前。
(3) 硝酸鋅不足:處理同前。
(4) FA過高:降低FA。
(1) FA過高:處理同前。
(2) 工件過腐蝕:處理同前。
(3) 主鹽濃度低:應(yīng)補(bǔ)加磷化濃縮劑。
(4) 磷化液老化:部分或全部更換磷化液。
(5) 膜層太薄:增加膜層厚度。
(6) 后處理不良:改善后處理(中和、防銹、油封等)的綜合效果。
(1) 磷化液中沉渣過多,并被翻起:應(yīng)清渣,磷化液加熱后靜置片刻再放入工件。
(2) 硝酸鋅不足:處理同前。
(3) 結(jié)晶粗大、疏松:調(diào)整TA與FA的比值,增加硝酸鋅濃度,或降低硝酸根濃度。
(4) 磷化后未清洗干凈:重新處理。
(1) 前處理不凈或后處理不良:提高前處理(除油和拋丸)質(zhì)量;改善后處理防銹效果,尤其內(nèi)孔螺帽及活動(dòng)螺紋連接件,應(yīng)加熱清洗、防銹,浸油極為重要。
(2) 淬火表面質(zhì)量差,氧化皮厚實(shí):應(yīng)改進(jìn)淬火條件。
(3) 溶液主成分濃度不足:應(yīng)適當(dāng)增加磷酸二氫鋅、硝酸鋅等濃度。
(4) 酸度不足:應(yīng)提高TA、FA至規(guī)定值。
(5) 膜層過?。簯?yīng)將溫度和時(shí)間控制在工藝范圍。
(1) 磷酸鹽濃度和鋅離子濃度偏低:應(yīng)改進(jìn)配方,適當(dāng)增加兩者的濃度。
(2) TA、FA過高及酸比值過?。簯?yīng)調(diào)整酸度,螺栓磷化時(shí)TA ≈ 40點(diǎn),螺帽磷化時(shí)TA ≈ 45點(diǎn),而FA均應(yīng)為0~2點(diǎn)。
(3) 溫度和時(shí)間不夠:應(yīng)控制溫度60~70 °C,時(shí)間5~10 min。
(1) 工件表面淬火質(zhì)量差:應(yīng)提高淬火爐膛的清潔程度(如縮短清爐周期),使用優(yōu)質(zhì)的甲醇燃料。
(2) 拋丸質(zhì)量差:根據(jù)工件種類及表面狀態(tài),選用合適的拋丸機(jī)和拋丸材料。拋丸機(jī)分小、中、大3類,精度要求高的工件需使用小型拋丸機(jī),并配備變頻器,降低轉(zhuǎn)速,同時(shí)要使用不銹鋼丸;其他工件選用中型拋丸機(jī)居多。以合適的鋼丸、鋼砂按比例配料使用。在相同拋丸條件下,中型拋丸機(jī)的拋丸質(zhì)量?jī)?yōu)于大型機(jī)。
(3) 材質(zhì)差異:應(yīng)針對(duì)不同材質(zhì),改進(jìn)拋丸和磷化工藝,甚至更換材質(zhì)。
(4) 表調(diào)液誤加料(如將除油粉誤加入表調(diào)液中,造成膜層明顯粗糙):應(yīng)更換表調(diào)液。
(1) 磷化膜質(zhì)量差:應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行除油、除銹等前處理,規(guī)范工藝條件,細(xì)化操作過程:優(yōu)化膜層結(jié)構(gòu)(以Zn–Ni–Mn 系膜、Zn–Ni–Ca 系膜為優(yōu),晶粒平狀堆積緊密為佳)。
(2) 膜層厚度不足,且孔隙率高:應(yīng)在規(guī)范條件下,保證膜層有足夠厚度;優(yōu)化膜層填孔法,采用浸硫酸銅液封閉再磷化法,皂化封閉法,硅酸鈉封閉法,碳酸鈉中和法等。
(3) 油封效果差:應(yīng)在優(yōu)化油封材料的基礎(chǔ)上控制油封條件,溫度70 °C左右,時(shí)間5~7 min。
(1) 磷化膜質(zhì)量差:處理同前。
(2) 膜層厚度不夠:處理同前。
(3) 膜層結(jié)合力偏低:應(yīng)改善前處理(除油、拋丸等)的質(zhì)量;規(guī)范槽液管理,如合理設(shè)置藥劑補(bǔ)加時(shí)間和計(jì)量,適時(shí)進(jìn)行沉渣處理等。
(1) 工件表面有硬化層:應(yīng)加強(qiáng)酸洗前處理。
(2) 磷酸鹽濃度不足:應(yīng)補(bǔ)加磷酸鹽。
(3) 溫度過低:處理同前。
(4) 溶液雜質(zhì)離子過多:處理同前。
(1) 前處理不當(dāng)或過腐蝕:應(yīng)加強(qiáng)水洗,控制酸洗條件(如濃度、時(shí)間)。
(2) 硝酸鹽濃度過低:補(bǔ)加硝酸鋅。
(3) FA過高:應(yīng)控制酸比(10~15)∶1。
(1) 沉渣多:處理同前。
(2) 后處理不凈:應(yīng)加強(qiáng)水洗。
(1) 溫度低,時(shí)間短:處理同前。
(2) FA過高:處理同前。
(1) 膜中夾有硬物:應(yīng)保證磷化液干凈和工件表面清潔。
(2) 皂化膜干燥不好:應(yīng)烘干。
(3) 皂化膜過厚或不均勻:應(yīng)按工藝操作。
(1) 溶液濃度較低(TA、FA均偏低):處理同前。
(2) Mn2+濃度不足:應(yīng)提高M(jìn)n2+濃度。
(3) 溫度偏低(尤其在高溫磷化時(shí)),時(shí)間過短:處理同前。
(4) 材質(zhì)有差異:應(yīng)更換材質(zhì)或增加增黑處理。
(5) 增黑效果差:應(yīng)調(diào)整或更換增黑液,延長(zhǎng)時(shí)間。
(1) TA低或FA過高:先升高TA,再降FA。
(2) 溫度低:處理同前。
(3) Fe2+濃度過高(≥7 g/L):應(yīng)加雙氧水加降低Fe2+至 0.5~1.0 g/L。
(1) 錳鹽濃度偏低:應(yīng)適量增加錳鹽濃度。
(2) 鋅離子濃度偏高:應(yīng)適當(dāng)降低鋅離子濃度或不加鋅鹽(對(duì)高溫錳系磷化液而言)。
(1) 前處理不良:應(yīng)加強(qiáng)前處理。
(2) 溶液中硼酸濃度過高:應(yīng)稀釋氧化液。
(3) 濃度太低:應(yīng)添加處理劑。
(4) pH太高:應(yīng)降低pH。
(5) F?/CrO3比值不在工藝范圍內(nèi):應(yīng)調(diào)整 F?和CrO3的濃度。
(6) 時(shí)間過短:應(yīng)延長(zhǎng)時(shí)間。
(8) 處理液缺少機(jī)械攪拌:應(yīng)增加攪拌,但不能過度攪拌或采用空氣攪拌。
(1) 氟化物濃度過高:應(yīng)降低氟化物濃度。
(2) 硼酸濃度低:應(yīng)提高硼酸濃度。
(3) 磷酸濃度高:應(yīng)降低磷酸濃度。
(4) pH不當(dāng):應(yīng)調(diào)整pH。
(5) 鋁材質(zhì)有問題:應(yīng)改用優(yōu)質(zhì)鋁材。
(6) 氧化液組分失調(diào):應(yīng)調(diào)整氧化液組分。
(7) 溫度太低或時(shí)間過長(zhǎng):應(yīng)升高溫度或縮短時(shí)間。
(1) 氧化膜過厚:應(yīng)縮短氧化時(shí)間。
(2) 氟化物濃度過大:應(yīng)稀釋氧化液。
(3) 氧化溫度過高:應(yīng)降低溫度。
(4) 氧化膜未經(jīng)老化處理:應(yīng)進(jìn)行老化處理。
(1) 工件堿洗后沖洗不徹底:應(yīng)加強(qiáng)沖洗。
(2) 工件表面有油污未除盡:可在堿洗液中增加表面活性劑的乳化能力。
(1) 軋制板材表面有致密的焦糊物:應(yīng)在堿洗前用細(xì)砂紙打磨,除去焦糊物。
(2) 工件在硝酸中出光不徹底:應(yīng)充分出光。
(3) 堿洗液中積累過多的鋁離子:應(yīng)更換堿洗液。
(1) 氧化溶液濃度大,溫度較高,時(shí)間過長(zhǎng):應(yīng)降低濃度和溫度,縮短時(shí)間。
(2) 氧化后清洗不干凈:應(yīng)將工件表面吸附的鹽類物漂洗干凈。
(3) 氧化后放置時(shí)間過長(zhǎng),出現(xiàn)自然老化:應(yīng)在氧化后24 h內(nèi)涂裝。
(1) 除油不徹底或殘留除油的化合物:應(yīng)加強(qiáng)除油,徹底清洗。
(2) 處理液含Al3+太多:應(yīng)更換處理液,預(yù)防Al3+的污染。
(3) 處理時(shí)間過長(zhǎng):應(yīng)縮短時(shí)間。
(4) 溫度太高,濃度太大,導(dǎo)致氧化速度太快:應(yīng)降低溫度和濃度。
(5) F-濃度太高(>1 g/L):應(yīng)減少氟化物添加量,改進(jìn)工藝配方。
(6) 水槽酸度過高:應(yīng)測(cè)定pH,保持水質(zhì)中性,改善水的流動(dòng)性,保持清潔度;工件清洗時(shí)應(yīng)反復(fù)擺動(dòng),防止工件中間部位殘留槽液。
(1) 氟濃度偏低或膜?。簯?yīng)補(bǔ)加氟化物,增大膜厚。
(2) Al3+太少:應(yīng)以廢鋁材處理新配溶液,使Al3+達(dá)到所需量。
(3) 鉻酐濃度太低(<2.5 g/L):應(yīng)補(bǔ)加鉻酐。