梁 陽(yáng)，張 充，孫海豹 （陜西重型汽車有限公司，陜西西安 710200）

0 引言

涂裝前表面處理的主要目的是增強(qiáng)涂層對(duì)被涂物表面的附著力、提高涂層對(duì)被涂物的防腐蝕保護(hù)能力、為涂層的平整性創(chuàng)造良好的條件，提高涂層的裝飾性。

前處理過(guò)程是提高工件涂膜附著力、耐蝕性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到電泳涂裝質(zhì)量的優(yōu)劣，影響涂裝產(chǎn)品的使用壽命，而磷化則是前處理涂裝中不可缺少的重要工序。工件經(jīng)磷化處理后為電泳提供清潔的表面、提高電泳涂膜附著力以及提高工件的耐腐蝕性能。

通俗地講，磷化就是將工件浸入到磷化液中，磷化液與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在工件表面上形成一層完整、均勻、致密的磷化膜。磷化質(zhì)量受被處理鋼材的表面狀態(tài)、磷化液的管理和工藝參數(shù)的共同影響。磷化膜出現(xiàn)銹蝕、發(fā)彩、發(fā)花、斑紋、掛灰等質(zhì)量缺陷，被稱為磷化不良。

某公司涂裝車間某段時(shí)間的被處理工件磷化不良率平均達(dá)到15.2 %，且呈持續(xù)上升趨勢(shì)，超出車間的質(zhì)量目標(biāo)，極大地影響到被處理工件的防腐性能、外觀質(zhì)量和生產(chǎn)效率。下面對(duì)此問(wèn)題原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決方案。

1 原因分析

為了更好地了解磷化不良的實(shí)際情況，首先對(duì)近3個(gè)月的磷化不良缺陷現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)影響磷化不良的主要缺陷為發(fā)花和銹蝕，占總?cè)毕莸?2.3 %，是造成磷化不良率升高的主要癥結(jié)。對(duì)前處理的全過(guò)程進(jìn)行分析，采取頭腦風(fēng)暴法對(duì)造成這一結(jié)果的各種原因反復(fù)討論，最終確定了4個(gè)主要影響因素——脫脂液游離堿度低、表調(diào)液pH低、磷化上膜不均勻、磷化出槽噴淋壓力小，并對(duì)各影響因素進(jìn)行了逐一驗(yàn)證。

驗(yàn)證1：脫脂液游離堿度低。

采用對(duì)比法驗(yàn)證脫脂液游離堿度對(duì)磷化質(zhì)量的影響，將游離堿度分為甲、乙兩組，分別為：4.0～8.0、3.0～4.0。

驗(yàn)證結(jié)果表明：當(dāng)脫脂液游離堿度低時(shí)，致使脫脂除油不徹底，易造成磷化膜銹蝕和發(fā)花，對(duì)磷化質(zhì)量的影響顯著。經(jīng)過(guò)對(duì)脫脂液游離堿度檢測(cè)記錄的排查，游離堿度符合工藝要求，因此不是造成此次問(wèn)題的主要原因。

驗(yàn)證2：表調(diào)液pH低。

采用對(duì)比法驗(yàn)證表調(diào)液pH對(duì)磷化質(zhì)量的影響，將pH分為甲、乙兩組，分別為：7.5～9.0、6.0～7.5。

驗(yàn)證結(jié)果表明：當(dāng)表調(diào)液pH低時(shí)，磷化膜出現(xiàn)銹蝕，對(duì)磷化質(zhì)量的影響顯著。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，表調(diào)液pH偏低，被處理工件表面出現(xiàn)發(fā)黃、白點(diǎn)等質(zhì)量缺陷，因此表調(diào)效果不佳，是影響工件磷化不良的主要原因。

驗(yàn)證3：磷化上膜不均勻。

采用對(duì)比法驗(yàn)證磷化膜均勻性對(duì)被處理工件磷化質(zhì)量的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 磷化膜均勻性的影響Table 1 Influence of uniformity of phosphating film

由表1可見(jiàn)，工件各區(qū)域的磷化膜厚度差異大，磷化上膜不均勻，會(huì)造成磷化膜發(fā)花，對(duì)磷化質(zhì)量的影響顯著?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)被處理工件的磷化膜厚度，發(fā)現(xiàn)被處理工件各區(qū)域的磷化膜厚度分布不均，其中后圍的磷化膜厚度不達(dá)標(biāo)，是影響磷化不良的主要原因。

驗(yàn)證4：磷化出槽噴淋壓力小。

采用對(duì)比法驗(yàn)證磷化出槽噴淋壓力對(duì)主要癥結(jié)的影響，將噴淋壓力分為甲乙兩組，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 噴淋壓力的影響Table 2 Influence of spray pressure

表2結(jié)果顯示，當(dāng)磷化出槽噴淋壓力小時(shí)，附著在工件表面的磷化液不能得到充分沖洗，造成磷化膜發(fā)花，對(duì)磷化質(zhì)量的影響顯著。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)記錄，磷化出槽噴淋壓力出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象，且存在局部噴淋不良或未噴狀態(tài)，被處理工件表面未能得到有效沖洗，是影響此次磷化不良的主要原因。

通過(guò)上述分析，最終確定了造成此次磷化不良的主要原因是：表調(diào)pH低、磷化上膜不均勻、磷化出槽噴淋壓力小。

2 改進(jìn)措施及鞏固方法

2.1 改進(jìn)措施

針對(duì)上述驗(yàn)證的各因素，采用現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)驗(yàn)證、正交試驗(yàn)等方法，對(duì)各項(xiàng)改進(jìn)措施進(jìn)行分步實(shí)施。

措施1：提高表調(diào)液pH。

驗(yàn)證中和劑、促進(jìn)劑等堿性藥劑對(duì)表調(diào)液pH的影響，制定添加標(biāo)準(zhǔn)，提升表調(diào)效果。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的反復(fù)驗(yàn)證，最終確定：分別加入適量的中和劑、促進(jìn)劑，按2次/周的頻次添加，可將pH提高至7.5～9.0。

措施實(shí)施后，表調(diào)液的pH已達(dá)到工藝要求，同時(shí)被處理工件表面表調(diào)效果良好。

措施2：提升磷化上膜均勻性。

磷化膜的形成受總酸、游離酸、促進(jìn)劑濃度的共同影響，針對(duì)這3個(gè)參數(shù)，采用正交試驗(yàn)法，設(shè)計(jì)出最優(yōu)的參數(shù)配比，提升磷化上膜均勻性。因子和水平試驗(yàn)表如表3所示，采用3因子3水平的全因子試驗(yàn)，并制定出試驗(yàn)設(shè)計(jì)表，逐一現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，確定最優(yōu)參數(shù)。

表3 正交試驗(yàn)因子表Table 3 Orthogonal test factor table

根據(jù)最終選定的參數(shù)，通過(guò)調(diào)整磷化劑、中和劑的添加量，使游離酸和總酸的點(diǎn)數(shù)分別控制在0.7～0.8、17.0～18.0；調(diào)整促進(jìn)劑滴定泵流量，使促進(jìn)劑濃度保持在2.8～3.5。

對(duì)策實(shí)施后，再次檢測(cè)被處理工件不同區(qū)域的磷化膜厚度，磷化膜厚度均勻，外觀致密，符合工藝標(biāo)準(zhǔn)。

措施3：提高磷化出槽噴淋壓力。

某公司涂裝前處理線使用的磷化出槽噴淋管路為二次加長(zhǎng)管路，存在局部噴淋狀態(tài)不良或未噴問(wèn)題，造成被處理工件表面局部磷化液得不到有效沖洗。通過(guò)設(shè)計(jì)制作磷化噴淋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，來(lái)提升磷化噴淋效果。選用輕便、易拆卸清理的PVC管路制作磷化噴淋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，然后在原有噴淋管路上加裝閥門，方便調(diào)節(jié)噴淋壓力，使上下噴淋壓力一致，保證被處理工件各區(qū)域得到充分沖洗。

2.2 鞏固方法

為保持此次改善的有效性和持續(xù)性，在解決問(wèn)題的同時(shí)制定了鞏固措施。針對(duì)關(guān)鍵工序的工藝參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)制定《前處理和電泳過(guò)程排查記錄表》，定期進(jìn)行巡檢排查，方便快速鎖定問(wèn)題點(diǎn)；總結(jié)前處理日常質(zhì)量問(wèn)題處理方法，編制前處理、電泳缺陷預(yù)防、控制與管理方法，并優(yōu)化前處理過(guò)程參數(shù)的控制范圍要求，用以指導(dǎo)解決現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)此次改善措施的實(shí)施，提高了磷化膜質(zhì)量及被處理工件的防腐性能，同時(shí)降低了打磨工作量及輔料品消耗。在日常管理中，為確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行和獲得穩(wěn)定的磷化質(zhì)量，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)必須對(duì)設(shè)備、槽液和生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格的科學(xué)管理，并做好日常維護(hù)和運(yùn)行記錄，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，及時(shí)找出問(wèn)題并加以解決。