涂装用磷化膜锈蚀的原因及预防.pdf

0引言磷化膜锈蚀是涂装磷化发生的比较严重的问题之一。在锈蚀的磷化膜上涂装，会导致漆膜附着力、抗冲击性、耐腐蚀性等不合格，甚至造成漆膜鼓泡、脱落。我国相当数量的中小涂装企业为了节省占地和生产线投资，不了解工件的材质及表面状态，照搬照抄或想当然地制定工艺流程，再加上这些企业管理混乱或基本无管理，致使磷化膜质量几乎处于失控状态，为涂装质量埋下了无穷的隐患。原则上，对于已经锈蚀的磷化膜应重新酸洗后再磷化，而不能带锈涂装。磷化膜的缺陷有很多，如发黄、发蓝、挂灰、粗糙等1-2，人们已经进行了讨论，但不系统也不详细。本文在调查国内数家涂装企业的基础上，结合作者的亲身实践，详细分析了涂装用磷化膜发生锈蚀的原因指出工艺设计不合理是主因，其次是工艺操作和管理，再次是前处理药剂质量差。1磷化膜锈蚀机理在高温、中温、低温、常温磷化处理中，磷化膜发生锈蚀的直接原因是空气通过水膜接触到铁基体，发生电化学反应，生成黄色的 Fe2O3nH2O。质量合格的磷化膜很致密，在水分烘干或自然晾干时，空气无法接触到铁基体，因而不会出现锈蚀现象，但是如果无磷化膜、磷化膜不连续、疏松、粗糙等就会出现锈蚀现象。钢铁是铁和碳（石墨或 Fe3C）的合金，当空气和水接触到基材时，就相当于铁和碳浸在一个有电解质的溶液中，形成了很多微小的原电池，这些微小的原电池叫微电池。在微电池中，铁作为阳极，石墨或 Fe3C 作为阴极。阴极和阳极是直接接触的，电子可在其中自由流涂装用磷化膜锈蚀的原因及预防张洪波1，王恩生2，杨波2，王宇2（1.江苏建筑职业技术学院建筑工程技术学院，江苏 徐州 221000；2.中化化工科学技术研究总院，北京 100043）摘要：分析了涂装用磷化膜锈蚀的原因，指出工艺流程设计不合理、工装不合理、磷化液配比不合理、现场操作混乱、工艺用水不合格等都可能导致磷化膜发生锈蚀。为了获得良好的磷化膜，合理的生产线设计、规范的现场操作、使用质量上乘的前处理药剂等是关键。针对磷化膜锈蚀的不同原因，提出了不同的解决办法和预防措施。关键词：磷化液；脱脂剂；转化膜；涂装；表面处理中图分类号：TQ639文献标志码：B文章编号：1007-9548（2013）06-0043-12Causes and Prevention of Corrosion on Phosphating CoatingZHANG Hong-bo1,WANG En-sheng2,YANG Bo2,WANG Yu2(1.Jiangsu Jianzhu Institure,School of Construction Engineering Technology,Xuzhou Jiangsu 221000,China；2.Central Research Institute of China Chemical Science and Technology,Beijing 100043,China)Abstract:The cause of the corrosion coating phosphate coating was analyzed,and factors which could leadto the corrosion on phosphating film such as the unreasonable process design,unreasonable frock,theunreasonable phosphating solution ratio and process water,and the chaos field operation were pointed out.Inorder to get favourable phosphating film,reasonable production line design,specification of site operationsand superior quality pre-treatment chemicals were the key to quality.Different solutions and preventivemeasures were proposed according to different corrosion reasons of phosphate coating.Key words:phosphating solution;degreasing agent;conversion coating;coat;surface treatment收稿日期：2 0 1 3-0 3-1 1Modern Finishing现代涂装MPFMPF第 16 卷 第 6 期2013年6月43动。阳极的铁失去电子成为 Fe2+进入水膜，电子转移到石墨或 Fe3C 上。水膜中的 H+可以从阴极获得电子成为 H2，但也可能是溶解在水膜中的氧获得电子。在一般情况下，由于 H+浓度很低，水膜接近于中性，所以氧获得电子的能力比 H+大，氧获得电子生成 OH-。阳极：Fe-2e-=Fe2+阴极：O2+2H2O+4e-=4OH-如果在钢铁附近有较多的酸性气体存在，水膜吸附了酸性气体后，酸性增强，H+浓度增大，这时从石墨上夺取电子的主要是 H+。阳极：Fe-2e-=Fe2+阴极：2H+2e-=H2无论是 O2还是 H+获得电子，其结果都是水膜中OH-的浓度相对地增加，OH-和 Fe2+结合生成 Fe（OH）2，Fe（OH）2又可进一步氧化成 Fe（OH）3。4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3铁的氢氧化物与空气中的 CO2作用，又可转变为各种碱式碳酸铁，氢氧化铁又可失去水分而变成氧化铁，所有这些物质就构成了铁锈的主要成分。由于其结构复杂，一般简略地用 Fe2O3nH2O 表示。当各种离子参与到电解质中，便增加了电解质溶液的导电性，加快了腐蚀速度。2磷化膜锈蚀的原因21磷化液质量差钢铁只有在接触到磷化液时才能完成磷化并获得磷化膜。磷化膜质量的优劣与磷化液质量密切相关。实践中，一些中小企业贪图价格便宜，从市场上购买“三无”产品，导致磷化膜锈蚀或者根本无磷化膜。一般情况下，表面被水润湿的质量差的磷化膜或表面无污物的钢铁短时间内不会生锈，也就是说钢铁磷化并经过纯水洗后，即使磷化膜很差或者无磷化膜，进入电泳前也不会发生锈蚀。如果是粉末涂装或者喷漆，磷化膜需要干燥，则不合格的磷化膜锈蚀明显。有些情况下，不一定是磷化液质量差，而是用户的选择错误，譬如当钢材杂质含量高或表面锈蚀严重时，选择三元磷化液或者薄膜磷化液，磷化膜覆盖不佳导致生锈，最好选择普通锌系磷化液等。2.1.1无磷化膜有的磷化液刚建槽时就无磷化膜，有的则是使用一段时间后无磷化膜，湿润的工件表面特征是基本保持基材原色或略暗，用指甲划无划痕。浸泡工艺流程：预脱脂脱脂水洗水洗表调磷化水洗纯水洗电泳。工艺参数：预脱脂和脱脂游离碱度 1834 点，总碱度 4078 点，pH 1213，温度 4555，预脱脂时间3 min，脱脂时间 3 min；表调 pH 8.0，常温，时间 60 s；磷化游离酸度 1.4 点，总酸度 1825 点，促进剂 2.5 点，温度 40，时间 3 min。工件材质及表面状况：无锈蚀冷轧板。磷化膜外观：润湿状态时工件基本保持原色或略暗，用指甲划无划痕，除边角棱外，其他部位不发生锈蚀。当磷化膜烘干或自然晾干时，工件表面变成均匀的金黄色，可擦掉并露出基材，见图 1。原因：尽管磷化液的各项操作参数都在磷化液供应商要求的范围内，但就是无法得到磷化膜。后来分析磷化液得知，磷化液内无 Zn2+。解决办法：使用正规厂家的磷化液。预防措施：磷化液在使用前一定要经过小试试验；不要简单相信供应商的宣传，使用前最好到相关企业考察；建立磷化液及磷化膜的企业标准。2.1.2磷化液配比不合理锌系磷化液中不可缺少的 3 种离子是 Zn2+、H2PO4和 NO3-，其中前两种离子用于成膜，后一种离子用于协助促进剂氧化磷化液中的 Fe2+。如果磷化液中的 NO3-不足，不能促使 NO2-及时将Fe2+氧化成 Fe3+除去，而是导致 Fe2+累积，进而形成Fe（NO）2+使磷化液变黑3。虽然在弱酸性条件下，NO3-不能氧化 Fe2+，但是 NO3-与 NO2-配合使用，可以促进NO2-把一部分 Fe2+氧化成 Fe3+。如果磷化液中的 NO3-过高，会促进 NO2-把大部分的 Fe2+氧化成 Fe3+，形成大量沉渣，并部分附着在磷化膜上，导致发黄。浸泡工艺流程：脱脂水洗酸洗水洗表调磷化水洗晾干转运储存上件水洗纯水洗电泳。工艺参数：脱脂游离碱度 10 18 点，总碱度 20 40 点，pH 12 13，温度 40 45，时间 10 min；表调pH 9.0，常温，时间 90 s；磷化游离酸度 0.61.2 点，总酸度 16 22 点，促进剂 2.5 点，温度 30 35，时间15 min。工件材质及表面状况：拉伸后的锈蚀冷轧板。图 1 无磷化膜Modern Finishing现代涂装MPFMPF第 16 卷 第 6 期2013年6月44磷化膜外观：磷化膜薄、不完整。磷化膜晾干后，发黄、蓝彩色。一般在工件的上部呈蓝彩色，下部发黄较严重，尤其是沿水流方向出现水锈黄，拉伤部位更严重，见图 2。原因：尽管磷化液的参数都在工艺规定的范围内，但是磷化后的工件很快发彩、发黄，经多次调整，仍无好转。对磷化液分析后发现，磷化液的组成不合理，如Zn2+浓度低、NO3-浓度高等。解决办法：使用正规厂家的磷化液。预防措施：磷化液在使用前一定要经过小试试验；不要简单相信供应商的宣传，使用前最好到相关企业考察；发生磷化问题时及时请供应商来调整。根据工件的材质和表面状态选择合适的磷化液。2.1.3磷化液适应性不强质量上乘的磷化液，都能满足同槽处理不同组成的钢铁工件或组合件，磷化膜的外观可能有所差异（如颜色等），然而当磷化液出现质量差时，杂质含量高的工件或组合件磷化膜不完整，就会发生锈蚀现象。浸泡工艺流程：预脱脂脱脂水洗水洗表调磷化水洗纯水洗电泳。工艺参数：预脱脂和脱脂游离碱度 1834 点，总碱度 4078 点，pH 1314，温度 4555，预脱脂时间 3 min，脱脂时间 6 min；表调 pH 8.5，常温，时间 60s；磷化游离酸度 0.8 1.0 点，总酸度 18 25 点，促进剂 2.1 点，温度 40，时间 4 min。工件材质及表面状况：无锈蚀冷轧板。磷化膜外观：组合工件不同部位可能由于材质的差异导致发黄。这种情况往往在磷化膜还没有沥干时就会出现。无发黄部位磷化膜的质量也比较差。实际上这是水锈，可以擦掉，见图 3。原因：磷化液的适应性不强。对于组成有差异的材料，有的材料磷化膜好，有的材料磷化膜差。虽然对磷化液进行了调整，但是效果不大。这种情况下，只有大幅提高磷化温度及磷化液总酸度和游离酸度才能起作用。解决办法：使用正规厂家的磷化液。预防措施：不要简单相信供应商的宣传，使用前最好到相关企业考察；发生磷化问题时及时请供应商来调整。根据工件的材质和表面状态选择合适的磷化液。2.2磷化液选择错误钢材表面严重锈蚀，仍然选用三元磷化液或薄膜磷化液处理，导致磷化膜锈蚀。涂装企业不懂，加之前处理药剂供应商擅自推荐，是导致这一问题的根本原因。浸泡工艺流程：脱脂水洗酸洗水洗中和水洗表调磷化水洗晾干转运贮存上件打磨粉末涂装。工艺参数：脱脂游离碱度 13 10 点，总碱度 20 40 点，pH 12 13，温度 40 45，时间 10 min；表调pH 9.0，常温，时间 70 s；磷化游离酸度 0.61.0 点，总酸度 16 20 点，促进剂 2.3 点，温度 38 43，时间15 min。工件材质及表面状况：焊点及夹缝多的带锈热轧板。磷化膜外观：磷化膜薄、较完整。磷化膜晾干后，发黄、蓝彩色。一般在工件的上部呈蓝彩色，下部发黄较严重，厚重工件尤为如此，发黄处有磷化膜，见图 4。原因：尽管磷化液的参数都在工艺规定的范围内，但是磷化后的工件很快发彩、发黄，尤其是厚重工件更为严重，经多次调整，仍无好转。了解得知，涂装企业使用的是三元磷化液。解决办法：使用同一供应商的普通锌系磷化液。预防措施：涂装企业应根据工件的材质和表面状态选择合适的磷化液；尽量选择技术力量雄厚的磷化液供应商。2.3工艺流程不合理结构复杂的热轧板或带锈的冷轧板，焊点多、夹缝图 2 磷化液配比不合理图 3 磷化液适应性不强图 4 厚重工件使用三元磷化液处理Modern Finishing现代涂装MPFMPF第 16 卷 第 6 期2013年6月45多的工件，除锈水洗后需要有中和工序，以中和工件表面及夹缝中残留的 H+并尽可能多地除掉 Fe2+，否则焊点及夹缝处很容易生锈。若中和后无水洗工序或水洗不彻底，则很快会使表调变黄而失去作用（此时表调的 pH 可能正常或略有上升），不但会将 Fe（OH）2带入磷化液中，还会将OH-也带入磷化液中。这样，一方面可大幅降低磷化液的游离酸度，另一方面 Fe（OH）2与游离酸作用生成 Fe2+，从而生成额外沉渣4。反应原理如下：Fe（OH）2+2H+=Fe2+2H2O2OH-+H2PO4-=PO43-+2H2O3Zn2+2PO43-=Zn3（PO4）若流程中既无中和又无中和后的水洗，则一方面磷化生成的沉渣会很多，磷化液浪费严重，另一方面不仅焊点、夹缝处发黄、生锈，而且正常表面的磷化膜也容易发黄生锈。若流程中无中和，但是增加了酸洗后的水洗次数，则效果比既无中和又无水洗的情况稍好一些。若流程中有中和，但是无中和后的水洗，则效果最差。我国中小涂装企业的前处理工艺流程五花八门，因而导致磷化膜质量千差万别，涂装质量参差不齐。工艺流程不合理是导致磷化膜发生锈蚀的主要原因，也是导致涂装缺陷的主要原因。浸泡工艺流程：脱脂水洗酸洗水洗表调磷化水洗晾干转运贮存上件打磨粉末涂装。工艺参数：脱脂游离碱度 610 点，总碱度 1014点，pH 1213，温度 4，时间 10 min；表调 pH 9.0，温度 4，时间 60 s；磷化游离酸度 1.1 点，总酸度 18 25 点，促进剂 2.4 点，温度 4，时间 12 min。工件材质及表面状况：焊点及夹缝多的带锈热轧板。磷化膜外观：磷化后工件整个面积均匀发黄，无发蓝、发彩现象，磷化膜粗糙，但擦不掉，见图 5。原因：工艺流程不合理。解决办法：改进工艺流程，脱脂水洗酸洗水洗中和水洗表调磷化水洗晾干转运贮存上件打磨粉末涂装。工艺流程改进后的磷化效果见图 6。预防措施：在生产线的设计阶段要综合考虑工件表面状况、工艺流程、产品质量及投入成本等因素，在保证涂装质量的前提下才能减少投资。2.4游离酸度高如果磷化浓缩液中的总酸度与游离酸度的比例不合适，如酸比值偏大，在不断添加的情况下导致工作液的游离酸度一直在低位下运行，产生额外沉渣。如果酸比值偏小，在不断添加的情况下导致工作液的游离酸度一直在高位或超过高位运行，需要不断使用中和剂来降低游离酸度。磷化工作液的游离酸度和总酸度是与其工作温度密切相关的参数，一种磷化液只能在一定的温度范围内使用，否则将会出现相当多的麻烦，甚至无法完成磷化。当温度一定时，磷化液的游离酸度和总酸度就成为定值。如果游离酸度偏高，就会有 3 种危害：1）会快速腐蚀金属，大量的 Fe2+进入磷化液中使磷化液变黑，进而增多磷化沉渣；2）加快了促进剂消耗速度，浪费促进剂；3）磷化过程中会生成大量 H2，导致磷化膜孔隙大，进而又导致磷化膜变黄。促进剂一方面将 Fe2+氧化成 Fe3+，生成 Fe3（PO4）2沉渣，另一方面促进剂挥发时会生成水，使磷化液的pH 升高，导致额外生成 Zn3（PO4）2沉渣。原理如下：NO2-+H+=HNO22HNO2=H2O+NO+NO2实际生产中，在一些企业里时常看到向磷化液中加入促进剂时冒“黄烟”的现象，就是这个道理工作液中的游离酸度高时，可加入中和剂进行调整。一定要注意中和剂不可一次性大量加入，而应遵循少量多次的原则，并且每次都应散开加入，必须等到槽中的沉淀溶解之后才可以再次加入。质量优良的磷化液，一般仅在建槽时使用中和剂，平时不使用中和剂。浸泡工艺流程：预脱脂脱脂水洗水洗表调磷化水洗纯水洗电泳。工艺参数：预脱脂和脱脂游离碱度 1220 点，总碱图 5流程中无中和工序图 6流程中有中和工序Modern Finishing现代涂装MPFMPF第 16 卷 第 6 期2013年6月46度 3045 点，pH 1213，温度 4555，预脱脂时间 3min，脱脂时间 6 min；表调 pH 8.5，常温，时间 60 s；磷化游离酸度 3.2 点，总酸度 1825 点，促进剂 2.0 点，温度 40，时间 4 min。工件材质及表面状况：无锈蚀冷轧板。磷化膜外观：晾干后工件表面大面积发黄，磷化膜可能完整也可能不完整，疏松，可擦掉但不露基材，磷化膜较为细致，见图 7。原因：游离酸度高，磷化膜孔隙大，耐腐蚀性差。解决办法：调整磷化液的游离酸度。预防措施：使用质量优良的磷化液。2.5促进剂浓度低质量上乘的磷化液，在一定温度下促进剂与游离酸度有基本确定的比例，按此操作一般不会出现问题。在生产中，促进剂低主要是操作人员未按要求及时添加造成的。促进剂的作用主要是将初生态的氢氧化成水，防止初生态的氢进一步结合生成 H2，其次是将磷化液中 Fe2+氧化成 Fe3+。浸泡工艺流程：脱脂水洗酸洗水洗表调磷化水洗晾干转运贮存上件打磨粉末涂装。工艺参数：脱脂游离碱度 38 点，总碱度 812点，pH 1112，温度 30，时间 10 min；表调 pH 9.0，常温，时间 50 s；磷化游离酸度 1.0 点，总酸度 18 23点，促进剂 1.2 点，温度 30，时间 10 min。工件材质及表面状况：带锈钢管。磷化膜外观：磷化膜整个表面呈微黄色，工件上有完整的磷化膜，手擦磷化膜有擦白现象，磷化膜较疏松，结晶粗大，见图 8。原因：促进剂浓度低。解决办法：调整促进剂浓度至规定范围内。一定要注意促进剂不可一次性大量加入，而应遵循少量多次的原则，并且每次都应散开加入，必须等到槽中的沉淀溶解之后才可以再次加入。如果不使用磷化液，则不加入促进剂。预防措施：培训操作人员；制定作业指导书和工艺卡；加强工艺管理。2.6总酸度低将磷化液的酸度定义为5：T=F+C式中，T为总酸度，F为游离酸度，C为复合酸度。游离酸度是由磷化液中的 HNO3和 H3PO4的第一级电离所生成的 H+的多少决定的，复合酸度是由H3PO4的第二级电离所生成的 H+（当 Zn2+与 PO43-物质的量的比等于 32 时，第三级电离的 H+也被滴定）以及 Zn2+、Mn2+、Ni2+等水解所生成的 H+、F-水解所消耗的H+的多少决定的。对于工作液，总酸度是磷化液使用时的重要工作参数，由于游离酸度已经被限定在某一范围内（如 0.32.5 点），所以它主要是复合酸度的函数，与磷化液中的Zn2+、Mn2+、Ni2+、F-、PO43-、NO3-的浓度以及它们之间的比值密切相关，所以磷化液质量的优劣主要是由磷化液中的 Zn2+、Mn2+、Ni2+、F-、PO43-、NO3-的浓度以及它们之间的比值决定的。总酸度低，说明磷化工作液中有效成膜物质含量低，在游离酸度一定时，磷化上膜速度慢，磷化膜不连续，也比较粗糙，耐蚀性也比较低。喷淋工艺流程：预脱脂脱脂水洗水洗表调磷化水洗纯水洗纯水洗电泳。工艺参数：预脱脂和脱脂游离碱度 815 点，总碱度 1823 点，pH 1011，温度 30，时间 1.5 min，喷淋压力 0.1 MPa；表调 pH 9.0，常温，时间 40 s，喷淋压力 0.08 MPa；磷化游离酸度 0.9 点，总酸度 12 点，促进剂 2.2 点，温度 32，时间 2 min，喷淋压力 0.08 MPa。工件材质及表面状况：带拉伸的无锈冷轧板。磷化膜外观：磷化膜不连续，粗糙，工件上端及某些部位呈蓝彩色，下端呈黄色且擦不掉，见图 9。原因：总酸度低。图 7 游离酸度高图 8 促进剂浓度低图 9 总酸度低Modern Finishing现代涂装MPFMPF第 16 卷 第 6 期2013年6月47解决办法：调整总酸度至规定范围预防措施：培训操作人员；制定作业指导书和工艺卡；严格工艺管理。2.7游离酸度低游离酸度低，说明磷化工作液中的游离磷酸含量低，在总酸度一定时，磷化上膜速度快，结晶粒子偏大，空隙率大，磷化膜比较粗糙，耐蚀性也比较低。根据磷化原理可知，游离酸度升高，基体的腐蚀迅速增加。磷化膜溶解加快，膜重降低，游离酸度过高，难以形成磷化膜；游离酸度过低，基体溶解非常慢，磷化膜的生成也慢，甚至不能生成磷化膜，还会导致磷化液不能正常工作。浸泡工艺流程：脱脂水洗酸洗水洗表调磷化水洗晾干转运上件打磨粉末涂装。工艺参数：脱脂游离碱度 20 25 点，总碱度 30 40 点，pH 13 14，温度 40，时间 15 min；表调 pH9.0，常温，时间 70 s；磷化游离酸度 0.1 点，总酸度 2530 点，促进剂 3.0 点，温度 38，时间 15 min。工件材质及表面状况：无锈热轧板。磷化膜外观：磷化膜呈蓝灰色，表面部分呈微黄色，工件上无完整的磷化膜；如果是无锈冷轧板，磷化温度高时则磷化膜结晶疏松粗大，无锈蚀且可擦掉，磷化温度低时，无磷化膜，呈钝态，容易发黄，见图 10。原因：游离酸度低。解决办法：调整游离酸度至规定范围。预防措施：培训操作人员；制定作业指导书和工艺卡；加强工艺管理。2.8磷化温度低根据磷化反应原理，升高温度可以加快磷化反应速度，有利于磷化反应的进行。原因如下：温度升高，一方面加快了磷酸二氢根电离生成大量的 PO43-，另一方面加快了基体的腐蚀。当 Zn2+含量一定时，浓度满足Zn3（PO4）2的溶度积时便生成 Zn3（PO4）2沉淀，即磷化膜。磷化温度低，基体腐蚀慢，磷酸二氢根电离少，无法生成 Zn3（PO4）2沉淀。浸泡工艺流程：脱脂水洗水洗表调磷化水洗水洗晾干转运上件吹扫粉末涂装。工艺参数：脱脂游离碱度 58 点，总碱度 812点，pH 11 12，温度 35，时间 12 min；表调 pH 9.0，常温，时间 40 s；磷化游离酸度 1.0 点，总酸度 18 21点，促进剂 2.2 点，温度 3，时间 20 min。工件材质及表面状况：无锈冷轧板。磷化膜外观：大部分无磷化膜，少部分有磷化膜。磷化膜结晶粗大，部分发黄，见图 11。原因：磷化温度低。解决办法：调整磷化温度至规定范围。预防措施：在现有的生产线上，设置加热系统，加强巡检次数并人工控制温度。长远来看，换热系统最好采用合格的自动温度控制系统，并设有温度上、下限报警装置。2.9磷化时间短磷化时间短，磷酸锌沉淀没有完全覆盖基材表面或磷化膜过薄，导致耐腐蚀性下降。浸泡工艺流程：脱脂水洗水洗表调磷化水洗水洗转运上件烘干吹扫粉末涂装。工艺参数：脱脂游离碱度 13 18 点，总碱度 19 30 点，pH 12 13，温度 35，时间 10 min；表调 pH9.0，常温，时间 60 s；磷化游离酸度 1.0 点，总酸度 1621 点，促进剂 3.0 点，温度 34，时间 1.5 min。工件材质及表面状况：无锈冷轧板。磷化膜外观：磷化膜不完整，不连续，部分无磷化膜，工件中下部部分发黄，见图 12。原因：磷化时间短。图 1 0 游离酸度低图 1 1 磷化温度低图1 2 磷化时间短Modern Finishing现代涂装MPFMPF第 16 卷 第 6 期2013年6月48解决办法：延长磷化时间至规定范围。预防措施：在满足磷化质量的条件下才能缩短磷化时间；培训操作人员；制定作业指导书和工艺卡；加强工艺管理。2.10工装不合理设计工装的目的，一是满足涂装质量，二是提高生产效率，三是降低生产成本。但是如果一味追求生产效率、降低成本，就可能损害涂装质量。更为严重的是，有些企业根本没有针对不同结构的工件设计专用工装，而是将各种工件混乱堆放在某一大型的非专用工装中。工装不合理多发生在小型工件中。2.10.1携带药剂浸泡工艺流程：除油除锈水洗水洗表调磷化水洗水洗转运上件烘干粉末涂装。工艺参数：表调 pH 9.0，常温，时间 70 s；磷化游离酸度 1.1 点，总酸度 18 25 点，促进剂 3.0 点，温度34，时间 15 min。工件材质及表面状况：无锈冷轧板。磷化膜外观：磷化膜完整，浅灰色，留有药剂部分发黄，见图 13。原因：工装不合理。解决办法：制作专门的工装。预防措施：制作专门的工装；即使无专门工装工件也应竖放；培训操作人员；制定作业指导书和工艺卡；加强工艺管理。2.10.2相互叠压浸泡工艺流程：脱脂水洗酸洗水洗表调磷化水洗晾干转运上件打磨粉末涂装。工艺参数：脱脂游离碱度 10 15 点，总碱度 20 30 点，pH 12 13，温度 35，时间 10 min；表调 pH9.0，常温，时间 90 s；磷化游离酸度 1.1 点，总酸度 1722 点，促进剂 2.8 点，温度 28，时间 15 min。工件材质及表面状况：钢管。磷化膜外观：磷化膜细致、完整、连续，浅灰色，叠压部分呈线状发黄，见图 14。原因：工装不合理。解决办法：管状工件尽量竖放，相互之间以塑料网隔开。预防措施：制作专门工装；培训操作人员；制定作业指导书和工艺卡；加强工艺管理。2.10.3喷淋线上工件无法均匀接触药剂喷淋工艺流程：预脱脂脱脂水洗水洗表调磷化水洗纯水洗纯水洗电泳。工艺参数：预脱脂和脱脂游离碱度 815 点，总碱度 1823 点，pH 1011，温度 30，时间 1.5 min，喷淋压力 0.1 MPa；表调 pH 9.0，常温，时间 40 s，喷淋压力 0.08 MPa；磷化游离酸度 0.9 点，总酸度 12 点，促进剂 2.2 点，温度 32，时间 2 min，喷淋压力 0.08 MPa。工件材质及表面状况：带折弯的无锈冷轧板。磷化膜外观：磷化膜不均匀，粗糙，工件侧面和下端彩色发黄，见图 15。原因：工装不合理，喷淋过程中工件打转，每个面不能均匀接触药剂。解决办法：至少有两点固定工件；对于小件设计专门工装。预防措施：组织技术人员设计专门工装；培训操作人员；制定作业指导书和工艺卡；严格工艺管理。2.10.4气室箱式体工件浸泡磷化时容易形成气室。工艺流程：喷淋预脱脂脱脂水洗水洗表调磷化水洗纯水洗纯水洗电泳。工艺参数：预脱脂和脱脂游离碱度 1830 点，总碱度 4055 点，pH 1314，温度 5060，时间 1.5min，喷淋压力 0.15 MPa；表调 pH 9.0，常温，时间 90 s；磷化游离酸度 0.9 点，总酸度 2025 点，促进剂 2.4点，图 1 3 携带药剂图 1 4 相互叠压图 1 5 喷淋打转Modern Finishing现代涂装MPFMPF第 16 卷 第 6 期2013年6月49温度 4045，时间 3 min。工件材质及表面状况：带焊接的无锈冷轧板。磷化膜外观：磷化膜细致、均匀、连续、浅灰色，内腔部分发黄，见图 16。原因：工装不合理，形成气室。解决办法：前处理时尽量反复向反方向倾斜工件，以减少气室，或反转工件消除气室。预防措施：对于无法预留工艺孔的工件，组织技术人员设计专门工装。2.11结构设计不合理一般情况下，涂装企业不承认结构设计有缺陷，总想通过药剂、涂料、施工、工装等来解决问题，且我国的前处理及涂料等过硬的技术人员又比较匮乏，大多数技术无法识别结构上的设计缺陷，因此该问题导致的涂装质量缺陷迟迟没有很好地得到解决。2.11.1无工艺孔浸泡工艺流程：除油除锈水洗水洗表调磷化水洗水洗转运上件烘干粉末涂装。工艺参数：表调 pH 9.5，常温，时间 80 s；磷化游离酸度 0.9 点，总酸度 16 20 点，促进剂 2.5 点，温度40，时间 10 min。工件材质及表面状况：带焊接的方管。磷化膜外观：磷化膜完整，浅灰色，管口处生锈，见图 17。原因：结构设计不合理。管状工件只有一端开口，另一端密封，不但残留药剂而且形成气室。解决办法：留有工艺孔。预防措施：培训工艺设计人员并且要求设计人员经常去施工现场查看；需要有经验的设计人员审核图纸。2.11.2未满焊浸泡工艺流程：预脱脂脱脂水洗酸洗水洗表调磷化水洗晾干转运上件打磨喷漆。工艺参数：预脱脂和脱脂游离碱度 2430 点，总碱度 5070 点，pH 14，温度：35，时间 10 min；表调pH 9.0，常温，时间 75 s；磷化游离酸度 1.0 点，总酸度2026 点，促进剂 3.2 点，温度 41，时间 15 min。工件材质及表面状况：无锈热轧板。磷化膜外观：磷化膜细致、完整、连续，浅灰色，未满焊部分发黄，见图 18。原因：工艺设计不合理，未满焊部位残留药剂。解决办法：满焊。预防措施：培训工艺设计人员并且要求设计人员经常去施工现场查看；需要有经验的设计人员审核图纸。2.12焊接技术差调查中发现，一些企业雇佣无证焊工，甚至从车间随便找人进行焊接，焊渣到处飞溅，露焊、虚焊、砂眼比比皆是，给涂装带来严重隐患。2.12.1虚焊浸泡工艺流程：除油除锈水洗水洗表调磷化水洗水洗转运晾干转运打磨上件粉末涂装。工艺参数：表调 pH 89，常温，时间 65 s；磷化游离酸度 1.5 点，总酸度 1825 点，促进剂 3.0 点，温度40，时间 12 min。工件材质及表面状况：组焊的钢管与带锈冷轧板。磷化膜外观：磷化膜完整，浅灰色，焊接处生锈，见图 19。原因：焊工水平差，存在虚焊。解决办法：使用水平高的焊工。图 1 6 气室图 1 7 无工艺孔图 1 8 未满焊图 1 9 虚焊Modern Finishing现代涂装MPFMPF第 16 卷 第 6 期2013年6月50预防措施：使用水平高的焊工或企业培训焊工。2.12.2砂眼浸泡工艺流程：除油除锈水洗水洗表调磷化水洗水洗转运晾干转运打磨上件粉末涂装。工艺参数：表调 pH 89，常温，时间 65 s；磷化游离酸度 1.5 点，总酸度 1825 点，促进剂 3.0 点，温度40，时间 12 min。工件材质及表面状况：组焊热轧板。磷化膜外观：磷化膜均匀、致密、浅灰色，砂眼部位生锈，见图 20。原因：焊工水平差，存在砂眼。解决办法：使用水平高的焊工。预防措施：使用水平高的焊工或企业培训焊工。2.13工件带锈磷化轻微锈蚀的冷轧板，需要打磨掉锈蚀物才能上线。严重锈蚀的冷轧板或热轧板，要经过酸洗除锈后才能磷化。事实上，有一些企业不具备酸洗条件或者有锈工件不打磨就上线。2.13.1酸洗除锈不彻底浸泡工艺流程：预脱脂脱脂水洗酸洗水洗表调磷化水洗晾干转运上件打磨粉末涂装。工艺参数：预脱脂和脱脂游离碱度 1525 点，总碱度 3050 点，pH 14，温度 4050，时间 15 min；表调pH 9.0，常温，时间 65 s；磷化游离酸度 1.6 点，总酸度 2026 点，促进剂 3.8 点，温度 45，时间 20 min。工件材质及表面状况：带锈热轧板。磷化膜外观：磷化膜细致、完整、连续，浅灰色，带锈部分为红褐色锈点，见图 21。原因：酸洗除锈不彻底。解决办法：延长酸洗时间或提高酸浓度。预防措施：上件前人工打磨严重锈蚀部位；制定作业指导书；强化工艺管理。2.13.2带锈上喷淋线喷淋工艺流程：预脱脂脱脂水洗水洗表调磷化水洗纯水洗纯水洗电泳。工艺参数：预脱脂和脱脂游离碱度 35 点，总碱度 8 12 点，pH 10 11，温度 35，时间 1.5 min，喷淋压力 0.15 MPa；表调 pH 9.0，常温，时间 50 s，喷淋压力 0.08 MPa；磷化游离酸度 0.8 点，总酸度 1722点，促进剂 2.9 点，温度 32，时间 2 min，喷淋压力0.08 MPa。工件材质及表面状况：无锈冷轧板与部分带锈的钢管组焊。磷化膜外观：磷化膜均匀、致密、连续，呈浅灰色，带锈部分为暗红色锈蚀物，见图 22。原因：锈蚀物未打磨上线。解决办法：打磨干净锈蚀物后上线。预防措施：严重锈蚀工件需酸洗除锈后再上线处理，轻微锈蚀的工件上线前人工打磨；制定作业指导书；强化工艺管理。2.14表调差或无表调众所周知，低温、常温磷化需要借助表调才能取得良好的磷化膜。实际中，一些企业低温、常温磷化无表调或者不重视表调，导致磷化膜粗糙、发黄。喷淋线无表调时，磷化膜呈蓝色。2.14.1无表调浸泡工艺流程：预脱脂脱脂水洗磷化水洗转运上件烘干粉末涂装。工艺参数：预脱脂和脱脂游离碱度 47 点，总碱度 1015 点，pH 1011，温度 3545，时间 15 min；磷化游离酸度 0.7 点，总酸度 1622 点，促进剂 2.1点，温度 3338，时间 15 min。工件材质及表面状况：无锈冷轧板。磷化膜外观：磷化膜结晶粗大，微黄，见图 23。原因：无表调。图 2 0 砂眼图 2 1 酸洗除锈不彻底图 2 2 锈蚀未打磨Modern Finishing现代涂装MPFMPF第 16 卷 第 6 期2013年6月51图 2 3 无表调解决办法：添加表调工序。预防措施：建立生产线时就应考虑设置表调工序。2.14.2表调与磷化不配套或质量差浸泡工艺流程：除油除锈水洗表调磷化水洗钝化转运晾干转运打磨上件粉末涂装。工艺参数：表调 pH 8.5，常温，时间 60 s；磷化游离酸度 1.1 点，总酸度 17 23 点，促进剂 2.2 点，温度40，时间 20 min。工件材质及表面状况：组焊热轧板。磷化膜外观：磷化膜结晶粗大，可擦掉但不漏底，个别部位微黄，见图 24。原因：表调质量差。解决办法：使用高质量表调剂。预防措施：前处理药剂最好都使用同一个供应商的产品。2.15夹缝残留药液夹缝处残留药液问题，一直困扰着涂装企业。一般应采取酸洗后设置中和工序或酸洗后采用热水洗，尽量排除残液。浸泡工艺流程：预脱脂脱脂水洗酸洗水洗表调磷化水洗晾干转运上件打磨粉末涂装。工艺参数：预脱脂和脱脂游离碱度 1215 点，总碱度 20 25 点，pH 11，温度 40 50，时间 15 min；表调 pH 9.0，常温，时间 60 s；磷化游离酸度 1.0 点，总酸度 1926 点，促进剂 2.6 点，温度 40，时间 15min。工件材质及表面状况：带锈冷轧板。磷化膜外观：磷化膜细致、完整、连续，浅灰色，夹缝部位流黄水，见图 25。原因：夹缝处残留药液。解决办法：在前处理工艺流程中设置中和工序或酸洗后采用热水洗，尽量排除残液。预防措施：在前处理工艺流程中设置中和工序或酸洗后采用热水洗。2.16工艺水质不合格我国航空航天部标准 HB 54721991 规定，磷化配液用水使用 A 类水，清洗用水使用 B 类水（但干燥前使用 A 类水），其中 A 类水的电阻率10105 cm，B 类水的电阻率70103 cm。实践中，一些企业无工业自来水，使用地下水，地下水成分复杂且杂质多，会恶化磷化膜。浸泡工艺流程：预脱脂脱脂水洗水洗表调磷化水洗水洗转运烘干转运上件粉末涂装。工艺参数：预脱脂和脱脂游离碱度 815 点，总碱度 20 35 点，pH 11，温度 35 45，时间 15 min；表调 pH 9.0，常温，时间 80 s；磷化游离酸度 1.0 点，总酸度 1722 点，促进剂 2.9 点，温度 35，时间 10 min。工件材质及表面状况：无锈冷轧板。磷化膜外观：磷化膜结晶粗大，轻微发黄，打磨部位发黄严重，见图 26。原因：工艺水质不合格。解决办法：使用合格的工艺用水。预防措施：建立生产线时就应考虑工艺水质问题。当使用地下水时，应先分析地下水中的杂质及其含量，尽量达到部颁标准的要求。2.17除油不彻底除油时，不仅仅要除掉工件表面的油污，还要除掉图 2 4 表调不配套图 2 5 夹缝残留药液图 2 6 工艺水质不合格Modern Finishing现代涂装MPFMPF第 16 卷 第 6 期2013年6月52表面的灰尘。工件表面残留油污和灰尘，势必降低磷化效果，引起磷化膜锈蚀。浸泡工艺流程：除油除锈水洗表调磷化水洗钝化转运晾干转运打磨上件粉末涂装。工艺参数：表调 pH 8.5，常温，时间 60 s；磷化游离酸度 1.1 点，总