磷化是常用的前處理技術(shù),原理上應(yīng)屬于化學(xué)轉(zhuǎn)換膜處理,主要應(yīng)用于鋼鐵表面磷化,有色金屬(如鋁、鋅)件也可應(yīng)用磷化。磷化是一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的過程,所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。磷化的目的主要是:給基體金屬提供保護(hù),在一定程度上防止金屬被腐蝕;用于涂漆前打底,提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力;在金屬冷加工工藝中起減摩潤滑作用。
1、磷化有哪些優(yōu)點(diǎn):
(1)降低能耗,節(jié)省能源。根據(jù)資料顯示,磷化溫度從70降到50一般可節(jié)能50%以上,從55降到30則可節(jié)能30%以上,而常溫磷化處理則根本不需要熱源。
(2)化學(xué)成分的消耗大幅度下降。常溫磷化不僅大大降低能耗而且各種化學(xué)成分的消耗量也明顯下降,從而降低了成本。
(3)磷化液更加穩(wěn)定,便于控制。在涂裝用鋅系磷化液中,一般含亞硝酸鈉,這是一種加速成膜成分,也是不穩(wěn)定的成分,隨溫度和酸度的降低其穩(wěn)定性提高。
(4)減少沉渣,結(jié)垢疏松。沉淀是磷化工藝的必然產(chǎn)物,但由于常溫磷化的酸度降低,基體腐蝕量低,所以沉淀的生成量也明顯降低。
(5)磷化膜更加均勻。與中、高溫磷化相比,常溫磷化膜更加均勻和細(xì)密,這可能與低溫條件下反應(yīng)動(dòng)力小,平均腐蝕反應(yīng)緩慢有關(guān)。
2、磷化的影響因素
磷化和傳統(tǒng)磷化一樣,鑒別其好壞仍然是看磷化膜的質(zhì)量。磷化膜質(zhì)量主要指膜的耐蝕性、抗堿性、漆膜附著力等物理化學(xué)性能。
(1)基底金屬:不同基底金屬上形成的磷化膜質(zhì)量差別很大,如在電解鐵和低碳鋼上容易形成良好的磷化膜;反之,在高碳鋼上較難。隨著基底金屬中碳含量的提高,磷化膜將變粗、變暗。對(duì)于不同的金屬材質(zhì),最好選用相對(duì)應(yīng)的磷化工藝,這樣才能保證磷化膜的質(zhì)量。
(2)脫脂效果:脫脂就是除去金屬表面油污的過程。如果脫脂不良,磷化時(shí)會(huì)出現(xiàn)不上膜、磷化膜發(fā)花等問題,影響油漆與底材的附著力,所以脫脂是影響磷化膜質(zhì)量的重要因素。影響脫脂效果的因素有以下幾個(gè)方面:
脫脂劑的濃度:脫脂液的堿度偏低,皂化反應(yīng)會(huì)停止;偏高皂化反應(yīng)生成的肥皂溶解度降低,容易使金屬表面發(fā)生氧化生成褐色膜,而不溶解的肥皂會(huì)附著于金屬上,使除油過程難以進(jìn)行。因此,必須嚴(yán)格控制堿度。
處理溫度:溫度可改變油污的物理特性(如降低其粘度,減弱其與金屬界面的附著力而便于除去),促進(jìn)化學(xué)反應(yīng),加速表面活性劑分子的運(yùn)動(dòng),從而促進(jìn)浸潤、乳化、分散等作用;隨著溫度的提高,鹽類水解增加從而提高了溶液的堿度,加快了皂化反應(yīng)以及乳化過程。所以在脫脂允許的溫度范圍內(nèi),適當(dāng)提高溫度有利于提高脫脂效果。
處理時(shí)間:適當(dāng)延長時(shí)間可以充分除去油污。
機(jī)械攪拌,并提高清洗壓力,可使油污受到機(jī)械沖擊,從而更容易脫離金屬表面進(jìn)入溶液。
以上因素處理的好壞都會(huì)影響除油效果。除油要求油污去除干凈,應(yīng)達(dá)到均勻潤水,無破水條紋。
(3)表面調(diào)整。表面調(diào)整可消除除油除銹等造成的表面狀態(tài)的不均勻性,增加磷化晶核的數(shù)目,使晶粒變得更細(xì),降低膜重,還可縮短磷化時(shí)間,降低磷化溫度,對(duì)于常溫磷化工藝來說,這是一道必不可少的工序。
(4)[Zn2+]、[PO43-]/[NO3-]、pH值對(duì)成膜的影響。由文獻(xiàn)可知,在常溫磷化體系中,Zn2+是以 Zn(H2PO4)2和 Zn(NO3)2的形式引入的。
(5)促進(jìn)劑。良好的促進(jìn)劑不僅能夠加速磷化反應(yīng),降低磷化溫度,而且能夠提高磷化膜質(zhì)量。
(6)其他手段。近幾年新型材料的出現(xiàn)又提供了一些新的方法與手段,如通過向原磷化體系中引入納米顆粒來提高磷化膜耐蝕性等。