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 磷化涂裝生產(chǎn)線

  磷化工藝過程是一種化學(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使用,。

磷化工藝 - 涂裝工藝

  建立涂裝前處理生產(chǎn)線，先要完成工藝設(shè)計,，然后才能進(jìn)行非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計,、制造和安裝。因此工藝設(shè)計是建立生產(chǎn)線的基礎(chǔ),，正確,、合理的路線對生產(chǎn)操作及產(chǎn)品質(zhì)量將會產(chǎn)生良好的影響。工藝設(shè)計的內(nèi)容主要包括：處理方法,，處理時間,，工藝流程等。

1 處理方式

  工件處理方式，是指工件以何種方式與槽液接觸達(dá)到化學(xué)預(yù)處理之目的,，包括全浸泡式,、全噴淋式、噴淋浸泡組合式,、刷涂式等,。它主要取決于工件的幾何尺寸及形狀、場地面積,、投資規(guī)模,、生產(chǎn)量等因素的影響。例如幾何尺寸復(fù)雜的工件,，不適合于噴淋方式,；油箱、油桶類工件在液體中不易沉入,，因而不適合于浸泡方式,。

1.1 全浸泡方式

  將工件完全浸泡在槽液中，待處理一段時間后取出,，完成除油或除銹磷化等目標(biāo)的一種常見處理方式,，工件的幾何形狀繁簡各異，只要液體能夠到達(dá)的地方,，都能實現(xiàn)處理目標(biāo),，這是浸泡方式的獨特優(yōu)點，是噴淋,、刷涂所不能比擬的,。其不足之處，是沒有機械沖刷的輔助使用,，因此處理速度相對較慢,，處理時間較長，特別是象連續(xù)懸掛輸送工件時,，除工件在槽內(nèi)運行時間外,，還有工件上下坡時間，因而使設(shè)備增長,，場地面積和投資增大,。僅對磷化而言，國外比較趨向于采用全浸泡方式,，據(jù)稱全浸泡磷化易形成含鐵量較高的顆粒狀結(jié)晶磷化膜,，與陰極電泳具有好的配套性。

1.2 全噴淋方式

  用泵將液體加壓,，并以0.1～0.2Mpa的壓力使液體形成霧狀,，噴射在工件上達(dá)到處理效果,。由于噴淋時有機械沖刷和液體更新使用，因此處理速度加快,、時間縮短,。生產(chǎn)線長度縮短，相應(yīng)節(jié)首了場地,、設(shè)備,、不足之處是，幾何形狀較復(fù)雜的工件,，像內(nèi)腔、拐角處等液體不易到達(dá),，處理效果不好,，因此只適合于處理幾何形狀簡單的工件。噴淋方式也不太適合于酸洗除銹,，它會帶來設(shè)備腐蝕,、工序間生銹等一系列問題，因此在選擇噴淋酸洗時必須十分慎重,。據(jù)報道,，全噴淋磷化易形成結(jié)晶枝狀粗大、含鐵量較低的磷化膜,，國外不提倡作為陰極電泳漆前打底的前處理,。全噴淋方式主要應(yīng)用于家用電器、零部件類的粉末涂裝,、靜電涂漆,、陽極電泳等。

1.3 噴淋-浸泡結(jié)合式

  噴淋-浸泡結(jié)合式,，一般是在某道工序時,，工件先是噴淋，然后入槽浸泡,，出槽后再噴淋,，所有的噴淋、浸泡均是同一槽液,。這種結(jié)合方式即保留了噴淋的高效率,，提高處理速度，又具有浸泡過程,，使工件所有部位均可得到有效處理,。因此噴淋-浸泡結(jié)合式前處理即能在較短時間內(nèi)完成處理工序，設(shè)備占用場地也相對較少,，同時又可獲得滿意的處理效果,。在國內(nèi)外，對于前處理要求較高的汽車行業(yè)，一般都趨向于采取噴淋-浸泡結(jié)合方式,。

1.4 刷涂方式

  直接將處理液通過手工刷涂到工件表面,，來達(dá)到化學(xué)處理的目的，這種方式一般不易獲得很好的處理效果,，在工廠應(yīng)用較少,。對于某些大型、形狀較簡單的工件,，可以考慮用這種方式,。

2 處理溫度

從節(jié)省能源、改善勞動環(huán)境,、降低生產(chǎn)成本,、化學(xué)反應(yīng)速度、處理時間和生產(chǎn)速度要求出發(fā),，在生產(chǎn)應(yīng)用中普遍采用的是低溫或中溫前處理工藝,。

工件除有液態(tài)油污外，還有少量固態(tài)油脂,，在低溫下,，固態(tài)油脂很難去除，因此脫脂溫度不管是浸泡還是噴淋均應(yīng)選擇中溫范圍,。如果只有液態(tài)油脂,，選用低溫脫脂完全可以達(dá)到要求。

  對一般銹蝕及氧化皮工件,，應(yīng)選擇中溫酸洗,，方可保證在10min內(nèi)徹底除掉銹蝕物及氧化皮。除非有足夠的理由,，一般不選擇低溫或不加溫酸洗除銹,，低溫酸洗僅限于如：工件銹蝕很少、無氧化皮,；除銹時間不受限制,；允許采用鹽酸酸洗等情況。表面調(diào)整工序,，通常不需加溫,，一般就是常溫處理。

  低溫或中溫磷化,，磷化速度都沒有明顯的差別,，都可在較短的時間內(nèi)快速形成磷化膜。磷化后的工件,，如果要求有較長的工序間存放時間,，變應(yīng)該選擇中溫磷化,，才會有較好的防銹效果。整個前處理過程,，都可采用常溫不加溫洗方式,，如果最后一道水洗是熱水燙干，其水溫應(yīng)在80℃以上,。

3 處理時間

  處理方式,、處理溫度一旦選定，處理時間應(yīng)根據(jù)工件的油污,、銹蝕程度來定,。一般可參考前處理藥劑使用說明書的處理時間要求。

4 工藝流程

  根據(jù)工件油污,、銹蝕程度以及底漆要求,，分為不同的工藝流程。

4.1 完全無銹工件

  預(yù)脫脂——脫脂——水清洗——表調(diào)——磷化——水清洗——烘干（電泳底漆時可不干燥,，直接進(jìn)入電泳槽）。這是標(biāo)準(zhǔn)的四工位流程,，應(yīng)用面廣,，適合于各類冷軋板及機加工的無銹工件前處理，還可將表調(diào)劑加到脫脂槽內(nèi),，減少一道表調(diào)工序,。

4.2 一般油污、銹蝕,、氧化皮混合工件

  脫脂除銹“二合一”——水清洗——中和——表調(diào)——磷化——水清洗——烘干（或直接電泳）,。這套工藝是國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的流程，適合各類工件（重油污除外）的前處理,；如果采用中溫磷化,，還可省掉表調(diào)工序，簡單的板型工件,，也可省掉中和工序,，成為標(biāo)準(zhǔn)帶銹件的四工位工藝。

4.3 重油污,、銹蝕,、氧化皮類工件

  預(yù)脫脂——水清洗——脫脂除銹“二合一”——水清洗——中和——表調(diào)——磷化——水清洗——烘干（或直接進(jìn)入電泳槽）。對于重油污的工件,，首先應(yīng)進(jìn)行預(yù)脫脂,，除去大部分的油脂，以保證在下一步脫脂除銹“二合一”處理后,，得到完全潔凈的金屬表面,。

5 幾點注意事項

  在工藝設(shè)計中有些小地方應(yīng)該十分注意,，即使有些是與設(shè)備設(shè)計有關(guān)的，如果考慮不周,，將會對生產(chǎn)線的運行及工人操作產(chǎn)生很多不利的影響,，如工序間隔時間，溢流水洗,，磷化除渣,，工件的工藝孔，槽體及加熱管材料等,。

5.1 工序間隔時間

  各個工序間的間隔時間如果太長,，會造成工件在運行過程中二次生銹，特別是有酸洗工藝時,，酸洗后工件極易在空氣中氧化生銹泛綠,，最好設(shè)有工序間水膜保護(hù)，可減少生銹,。生銹泛黃泛綠的工件,，嚴(yán)重影響磷化效果，造成工件掛灰,、泛黃,，不能形成完整的磷化膜，所以應(yīng)盡量縮短工序間的間隔時間,。工序間的間隔時間若太短,，工件存水處的水，不能完全有效的瀝干,，產(chǎn)生串槽現(xiàn)象,，特別在噴淋方式時，會產(chǎn)生相互噴射飛濺串槽,，使槽液成分不易控制,，甚至槽液遭到破壞。因此在考慮工序間隔時,，應(yīng)根據(jù)工件幾何尺寸,、形狀選擇一個恰當(dāng)?shù)墓ば蜷g隔時間。

5.2 溢流水清洗

  提倡溢流水洗,，以保證工件充分清洗干凈,，減少串槽現(xiàn)象。溢流時應(yīng)該從底部進(jìn)水,，對角線上部開溢流孔溢流,。

5.3 工件工藝孔

  對于某些管形件或易形成死角存水的工件，必須選擇適當(dāng)?shù)奈恢勉@好工藝孔,，保證水能在較短的時間內(nèi)充分流盡,。否則會造成串槽或者要在空中長時間瀝干,，產(chǎn)生二次生銹，影響磷化效果,。

5.4 磷化除渣

  對于任何一種磷化液都會或多或少產(chǎn)生沉渣（輕鐵系彩色磷化沉渣很少）,，應(yīng)在工藝予設(shè)計時注明設(shè)有磷化除渣裝置，特別是噴淋磷化時,，除渣裝置必不可少,，典型的除渣裝置有：斜板沉淀器、高位沉淀塔,、離心除渣器,、紙布袋濾渣等都可供選擇。

5.5 槽體及加熱管材料

  雖然對于槽體加熱管材料的選擇不是工藝設(shè)計的內(nèi)容,，如果在工藝設(shè)計時不予提醒,，可能會造成設(shè)備設(shè)計人員的疏忽，而影響整個生產(chǎn)線的運行,。對于硫酸,、鹽酸酸洗時，其槽體材料只能選用玻璃鋼,、花崗巖,、塑料，加熱管只能選用鉛銻合金管,、陶瓷管，而不能選用不銹鋼材料,。如果是采用磷酸酸洗,，其槽體及加熱管材料均可選用不銹鋼材料，當(dāng)然玻璃鋼,、塑料,、花崗巖均可。

6 幾種典型前處理工藝

6.1 汽車車身類

  此類工件均為冷軋板沖壓焊接而成,，要求工件不能有銹蝕,，即使有極少量銹點也應(yīng)在上件前打磨掉。采用陰極電泳底漆,，對前處理要求較高,。典型工藝為：

（1）手工預(yù)擦；

（2）預(yù)脫脂 噴淋,，50～70℃,，1min

（3）脫脂 噴淋-浸泡-噴淋，50～70℃,，0.5～2.0～0.5min

（4）水清洗二道 噴淋,，常溫,，1min

（5）表調(diào) 噴淋，常溫,，1min

（6）磷化 噴淋-浸泡-噴淋,，50～60℃，1.0～3.0～0.5min

（7）水清洗 噴淋,，常溫,，1min

（8）循環(huán)去離子水洗 噴淋，常溫,，1min

（9）新鮮去離子水洗 噴淋,，常溫，1min

6.2 家用電器類

  一般也是由冷軋板沖壓而成,，極少量銹蝕預(yù)先打磨掉,。主要工件是冰箱、洗衣機,、空調(diào)器,、家用小電器等。前處理后是粉末涂裝,，也有部分是靜電或空氣噴漆,。典型工藝為：

（1）預(yù)脫脂 噴淋，50～70℃,，1min,；

（2）脫脂 噴淋，50～70℃,，1.5min,；

（3）水清洗 噴淋，常溫,，1min,；

（4）表調(diào) 噴淋，常溫,，0.5min,；

（5）磷化 噴淋，30～45℃,，2.5min,；

（6）水清洗二道 噴淋，常溫,，1min,；

（7）去離子水洗 噴淋，常溫,，1min,；

（8）烘干 10～140℃,，10min。

6.3 汽車零部件,、家用車,、改裝車類

  這類產(chǎn)品批量一般不是很大，因此工序間時間長,，工件帶有銹蝕,、氧化皮、油污等,。常用工藝為：

（1）脫脂除銹“二合一” 浸泡,，15～40℃，10min,；

（2）水清洗 浸泡,，常溫，1min ,；

（3）中和 浸泡,，常溫，1min,；

（4）表調(diào) 浸泡,，常溫，1min,；

（5）磷化 浸泡,，15～40℃，10min,；

（6）水清洗二道 浸泡,，常溫，1min,；

（7）烘干 110～140℃，10min,。

6.4 自行車,、摩托車、拖拉機類

  因大部分工件有銹蝕,、氧化皮,、油污，產(chǎn)量一般都較大,，要求處理速度快,。一般工藝為：

（1）除油除銹“二合一” 浸泡，60～70℃,，50～70℃,，10min,；

（2）水清洗 浸泡，常溫,，1min,；

（3）中和 浸泡，常溫,，1min,；

（4）表調(diào) 浸泡，常溫,，1min,；

（5）磷化 浸泡，30～70℃,，6min,；

（6）水清洗二道 浸泡，常溫,，1min,；

（7）烘干 110～140℃，10min,。

磷化（Ⅵ）——質(zhì)量控制及檢測方法

  磷化后的工件,，根據(jù)其用途，對其質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行分項檢驗,。主要質(zhì)量控制指標(biāo),，包括磷化膜外觀、磷化膜厚度或膜重,、磷化膜或后處理以后的耐蝕性三大共性指標(biāo),。根據(jù)磷化用途有時還要檢測：磷化與漆膜配套性、磷化膜硬度,、摩擦系數(shù),、抗擦傷性等指標(biāo)。關(guān)于磷化的三共性指標(biāo),，可參照如下標(biāo)準(zhǔn)及方法,。磷化膜外觀：采用目測法，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB 11376-89《金屬的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜》和GB 6807-86《鋼鐵工件涂漆前磷化處理技術(shù)條件》,。

  磷化膜厚度或膜重：膜厚度測量采用GB 6462《金屬的氧化復(fù)蓋層橫斷面厚度顯微鏡測量法》,，也可采用測厚儀，按照GB 4956《磁性金屬基體上非磁性復(fù)蓋層厚度測量磁性方法》或GB 4957《非磁性金屬基體上非導(dǎo)電復(fù)蓋層測量渦流方法》,。膜重測量采用重量法,，可依照GB 6807《鋼鐵工件涂漆前磷化處理技術(shù)條件》或GB 9792《金屬材料上的轉(zhuǎn)化膜單位面積上膜層質(zhì)量的測定》。

  耐蝕性：檢測磷化膜本身的耐蝕性可采用硫酸銅點滴法，氯化鈉鹽水浸泡法和鹽霧試驗法,。點滴法和鹽水浸泡法可依照GB 6807-86《鋼鐵件涂漆前磷化處理技術(shù)條件》，磷化膜經(jīng)過后處理如涂油,，涂蠟,，涂漆后一般進(jìn)行鹽霧試驗檢驗,。鹽霧試驗可依照GB 1771-79《漆膜耐鹽霧測定法》或GB 6458《金屬復(fù)蓋層中性鹽霧性試驗》。

1 涂漆前打底用磷化

  用于漆前打底的磷化處理,，其主要目的是提高漆膜的附著力和涂層系統(tǒng)的耐蝕性,，因此重點在于與漆膜的配合性能方面,。一般對磷化質(zhì)量檢測指標(biāo)包括膜外觀,、膜厚度和與漆膜配套后的性能。膜外觀應(yīng)為均勻細(xì)密完整的磷化膜,，對輕鐵系磷化,，其外觀應(yīng)為均勻細(xì)密完整的磷化膜，對輕鐵系磷化,，其外觀應(yīng)為完整的紅藍(lán)彩色膜。磷化膜不宜過厚,，一般膜重應(yīng)小于7.5g/m2,最佳為1.5～3.0g/m2,，對于輕鐵系磷化膜重0.5～1.0g/m2為宜,，過厚和粗糙的磷化膜是不利涂漆的,。耐蝕性指標(biāo)包括磷化膜本身的耐蝕性和涂漆前不應(yīng)出現(xiàn)泛黃生銹現(xiàn)象,。磷化與漆配合后的耐蝕性是最為重要的，它體現(xiàn)了磷化膜與漆協(xié)同后的整體耐蝕能力,。磷化膜與涂漆配合后除檢測耐蝕性外,，一般還需測定其漆膜的機械物理性能,，如：附著力、沖擊強度,、抗彎能力（柔韌性）等,。

  涂漆前打底用磷化的質(zhì)量指標(biāo)及檢測方法一般應(yīng)參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 6807-86《鋼鐵工件涂漆前磷化處理技術(shù)條件》，該標(biāo)準(zhǔn)對磷化膜的各項質(zhì)量指標(biāo)及檢測評價方法都有較詳細(xì)的規(guī)定,，其主要內(nèi)容如下：

（1）磷化膜外觀應(yīng)為結(jié)晶致密、連續(xù)均勻的淺灰到深灰色膜,，對于輕鐵系磷化應(yīng)為連續(xù)彩色膜,。允許出現(xiàn)下述缺陷；輕微的水跡,，鉻酸鹽痕跡,、輕微掛灰現(xiàn)象，由于熱處理焊接及加工等表面狀態(tài)不同造成的磷化膜缺陷,。對于下述則是不允許出現(xiàn)的缺陷：磷化膜出現(xiàn)泛黃生銹,、磷化膜疏松、磷化露底局部無膜,，嚴(yán)重掛灰,。

（2）涂漆用磷化膜重應(yīng)低于7.5克/m2,。

（3）磷化膜的耐蝕性采用鹽水浸泡法，磷化工件在3%NaCl水溶液中,，在15～25℃溫度下,，浸泡1h不應(yīng)出現(xiàn)銹蝕,。磷化與漆膜配合后的耐蝕性檢測是將磷化工件涂復(fù)25～35μm的A04-9白氨基漆,，劃痕后進(jìn)行鹽霧試驗（按GB 1771-79）經(jīng)24h鹽霧試驗（鐵系磷化是8h鹽霧試驗）漆膜應(yīng)無起泡、生銹,、脫落現(xiàn)象,。GB 6807-86對硫酸銅點滴法沒有作為必須檢測的項目，認(rèn)為可作為工序間磷化質(zhì)量的快速檢驗方法,，而對磷化與涂漆配合后的耐蝕性作為必檢項目。對于漆前磷化的檢驗指標(biāo)及方法也可參照GB 11376-89《金屬的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜》,。

  因此,，從標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定檢驗項目看，漆前打底用磷化應(yīng)該是致密,、均勻,、薄層磷化膜，應(yīng)著重檢驗磷化與油漆配套后的耐蝕性及機械物理性能,。

2 對防銹,、耐蝕用磷化

  對于這類磷化，其主要目的是為了耐蝕防護(hù),，其耐蝕性是最為重要的指標(biāo),。一般的質(zhì)量檢測指標(biāo)包硫酸銅點滴要大于1min，耐鹽水大于2h,，鹽霧試驗大于1.5h。有關(guān)涂油或涂蠟后的耐蝕性檢測,，最好采用鹽霧試驗,，具體應(yīng)達(dá)到的耐鹽霧時間，可由供需雙方商定,。

3 潤滑,、耐磨減摩磷化

  起潤滑作用的磷化主要用在冷加工方面,，一般是鋅系。耐磨減摩磷化是用于載荷摩擦運動的工件,，常規(guī)的是錳系磷化,。對于起潤滑作用的磷化，主要檢驗外觀,、膜重,、耐蝕性以及皂化后的滑潤性，有時要測定摩擦系數(shù),。要求磷化膜外觀應(yīng)均勻完整,，一般膜重大于5g/m2,以保證有一定的膜厚，經(jīng)皂化后,，明顯降低摩擦力,，減少模具損傷，減少工件冷作時的開裂,。

  對于耐磨減摩磷化,，一般為錳系磷化，其磷化膜外觀應(yīng)為均勻完整深灰或黑色膜,。對于配合間隙小的零部件,，其膜重應(yīng)在1～3g/m2，動配合間隙大的工件,，其膜重應(yīng)在5g/m2以上,。要求這類磷化有較高的硬度和抗擦傷性能，具體指標(biāo)可由供需雙方商定,。同時耐磨減摩磷化應(yīng)有較好的耐蝕性,，通常耐鹽霧應(yīng)在1.5h以上。對于潤滑,、耐磨減摩磷化同樣可參照GB 11976-89,。

4 其它用途的磷化

  磷化除了用上述三個領(lǐng)域外，還可用于電絕緣方面,，裝飾性方面,。其常規(guī)質(zhì)量檢測指標(biāo)為外觀、膜重和耐蝕性,。對電絕緣磷化,，要求檢測單位面積上的表面電阻。對裝飾性磷化要根據(jù)不同的要求進(jìn)行染色處理,，要求不同的顏色色度和耐蝕性,，這些指標(biāo)的檢測方法和控制范圍一般由供需雙方商定。

  磷化質(zhì)量指標(biāo)的檢測和控制,，是根據(jù)其用途的不同要有各種不同的要求,，除常規(guī)的外觀,、膜重，某些磷化的耐蝕性有標(biāo)準(zhǔn)可遵循外,，大部分指標(biāo)及檢測方法都是由供需雙方商定,。