螺丝磷化工艺.doc

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螺丝磷化基本工序：
脱脂→水洗→酸洗→水洗→黑化→活化→水洗→表调→磷化→水洗→热水洗→防锈油→离心机
备注：
1、脱脂：温度在60℃以上。
2、水洗：每次水洗要求2道水洗，要有溢流，保持水洗状况良好，以下水洗要求相同。
3、酸洗：浓度保持在10~15%。
4、黑化：3%黑化剂和1%盐酸左右配槽，易自我消耗，须定时同时添加黑化剂和盐酸。
5、活化：用2%的盐酸配置而成。
6、表调：0.2%配槽，当表调剂老化后要重新配槽。
7、磷化：温度保持在85~95℃之间；游离酸控制在7~9pt;铁分控制在10以下。
8、热水洗：温度不得低于90℃，其作用是降低后道防锈油的消耗，并起钝化作用。PH值保持在6~7。
9、防锈油：温度保持在50~60℃之间，最好浸2道防锈油，后道防锈油和离心甩出的防锈油可以流入第一道循环使用，以节约成本。
（七）浓度试验方法：
全酸度→以吸量管取处理液10ml置于250ml烧杯中，加指示剂P.P约3～5滴，以滴定液0.1NNaOH滴定之，滴定至粉红色为止，所消耗之滴定之滴定液0.1NNaOH的ml数，即为全酸度（TA）。
游离酸度→以吸量管取处理液10ml置于250ml烧杯中，加指示剂B.P.B约3～5滴，以滴定液0.1NNaOH滴定之，滴定至颜色由淡黄色变为淡蓝色为止，所消耗之滴定之滴定液0.1NNaOH的ml数，即为游离酸度（FA）。
铁分→以吸量管取处理液10ml置于250ml烧杯中，加50%H2SO4约3～5ml，以滴定液0.18NKMnO4滴定之，滴定至颜色由无色变为红色为止，所消耗之滴定液0.18NKMnO4的ml数，即为铁分。
工程
管理浓度
处理温度
处理时间
注意事项
脱脂
脱脂剂6%
900C
10～15分
尽量去除工件表面的油污
酸洗
盐酸20%
常温
10～15分
必须确保工件表面的清洁
水洗
工水
常温
30～45秒
尽量去除工件表面的残酸
黑化
黑化剂1.5%
常温
5~10分
需要同时添加盐酸
活化
盐酸5%
常温
3~5分
用来活化表面的黑化剂
水洗
工水
常温
30～45秒
尽量去除工件表面的残酸
表调
表调0.2%
常温
3~5分
使表面结晶细致均一
磷化
FA7～9pt
85～950C
3～15分
必须确认反应良好皮膜
防锈油
全量建浴
50~600C
3~5分
要充分甩干，表面不能带油
2钢铁件黑色磷化
黑色磷化工艺在钢铁件上的应用也越来越广泛,要求越来越高,有的甚至要求硫酸铜点滴达到20分钟,中性盐雾(连续喷雾)达到120小时,而相同条件下普通磷化液硫酸铜的点滴一般不超过5分钟,中性盐雾(连续喷雾)离要求更是低的多,为满足客户的需求,我们又成功的研法了钢铁件黑色磷化工艺PZn-8M、PZn-89、PZn-69等一系列产品,满足了不同客户的需求。
现就某生产特种出口螺丝的企业为例,将我公司研发的钢铁件黑色磷化工艺做简单介绍。
工艺流程（钢件）：脱脂→水洗→酸洗→水洗→中和→水洗→表调→磷化→水洗→脱水→浸油
工序
工艺过程
工艺条件
质量指标
备注
1
表面预处理
对重油污、重锈进行人工预处理
去除严重油污、毛刺、重锈迹

2
装挂

根据工件结构，注意工艺孔排气液应良好
3
脱脂
POH-1脱脂剂：30~50Kg/m3
PH值：11~13
温度：60-75℃
时间：10-15min
去除表面动植物、矿物油等，参照GB/T13312-91标准

5
水洗
工业自来水
PH值：7~8
温度：RT（常温）
时间：1-2min
去除带出的除油液，工件表面形成连续水膜
生产中保持溢流，应经常更换槽液
6
酸洗
工业盐酸：300—500Kg/m3
POR-2添加剂：10Kg/m3
温度：RT
时间：10-30min
目测金属表面被水润湿，无油无锈呈金属银白色，参照JB/T6978-93标准
注意控制槽液浓度，定期清底。
7
水洗
工业自来水溢流
PH:6~7
温度：RT（常温）
时间：1-2min

保持溢流，应经常更换。
8
中和
纯碱Na2CO3：3-5Kg/m3
PH值:10~12
温度：RT（常温）
时间：1-2min

9
水洗
工业自来水溢流
PH值:6~7
温度：RT（常温）
时间：1-2min

保持溢流，应经常更换。
10
表调
PTi-2M表调剂：2-3Kg/M3
PH值：8.5~10
温度：RT
时间：1-2min

11
磷化
PZn-8M磷化剂：140Kg/M3
总酸度（TA）：50Pt
游离酸（FA）：5-6
温度：95-98℃
时间：3-12min
工件表面形成致密连续磷化膜，参照GB11376-89标准
经常清理残渣控制好工艺参数

12
水洗
工业自来水溢流
PH值：6~7
温度：RT（常温）
时间：0.5~1min
清洗带出磷化液
保持溢流，应经常更换
13
脱水
PDO-2脱水防锈油
温度：RT（常温）
时间：20-30Min

14
浸油
PSO-2超薄层防锈油
温度：RT（常温）
时间：20-30Min

15
检验
GB11376-89金属的磷酸盐转化膜
由经上述工艺处理后的工件,磷化膜薄而致密,黑而亮,具有较好的防护性和装饰性,做为直接的防护、装饰膜,无需再做其他处理,其防锈期可达一年以上,用酒精擦拭后用硫酸铜做点滴，能做20分钟以上，满足并超过了客户的要求,得到了客户的好评。
前处理对涂装质量的影响初探
涂装质量，特别是涂层的附着力、耐蚀性、柔韧性、抗冲击力，除了决定于涂料本身的性能、涂装工艺之外，还与涂装前的表面处理，尤其是磷化有关。据权威人士的统计，涂装各因素对涂层质量的影响如下：
前处理…………………………………………49.5%
涂层厚度（涂装道数）………………………19.1%
涂料品种………………………………………4.9%
其它（施工与管理等）………………………26.5%
可见，前处理质量的高低，直接关系到涂装质量的优劣，产品寿命的长短，市场竞争力的大小和价格的多少。因此，前处理是涂装生产线中不可缺少的重要环节，探索前处理对涂装质量的影响十分必要。
一、除油及水洗
金属工件在机加工和储运过程中，都会在其表面附上防锈油脂、润滑油脂、灰尘泥沙、金属粉末，焊渣手汗等油污。若不把这些油污彻底去除，就会影响后继的除锈、磷化处理效果，导致涂层附着不牢，甚至起皮或脱落。由此，除油之重要性可见一斑。
1.品种的选择
目前，国内外市场上除油（脱脂）剂的品种甚多，针对性较强，应结合被涂工件的油污状况，选择实用性好和针对性强的品种。例如：国内某轿车厂全套引进西方某国的涂装线，采用在西方数个大型汽车厂使用效果良好的除油剂。但是，投槽调试时，出现车身大面积挂水的现象，磷化膜发花和存在明显的油迹印，导致整车磷化效果差，无法进行阴极电泳。后来，发现问题出在车身冷轧钢板的表面油污状况和国外的不一样。西方大型汽车厂所用的冷轧钢板，从轧钢厂到使用时仅一周左右，冲压、焊接成形后，立即进入涂装前处理，实现无库存生产。因此，这些冷轧钢板仅涂有薄的、易去除的短暂防锈油。而该厂使用的冷轧钢板，无论是进口的，还是国产的，锡国内大多数企业一样，存放时间至少3个月，甚至有半年以上的。冲压件因模具更换等原因，存放几周很常见。为了防锈，这些钢铁上常涂厚的、不易除去但防锈性较好防锈油。由于不可能实现无库存生产，在这样长的时间里防锈油已凝固。所以在西方应用效果良好的除油剂无法清除这样的油污，就不难理解了。
2.成份
碱煮除油和强碱性中温、低温、常温除油剂往往含有不易清洗的碱金属硅酸盐和OP乳化剂。若除油水洗后，直接进入磷化工序，则易污染槽液，增加沉淀，中和工件表面的许多晶粒点，延长磷化时间，形成粗糙、孔隙率高、耐蚀性低的磷化膜，甚至局部磷化不上，不利于磷化后的涂装。
有机溶剂除油能使磷化过程析氢小、速度快，膜层致密均匀，但毒性大，污染重，不安全，成本高，不利于大规模的涂装生产流水线。
3.时间的控制
一般地说，温度越高，油污越轻，除油时间越短；反之，除油时间则越长。如果除油时间短，除油不尽，就会带走较多的除油剂的有效成份，而且水洗性差，使磷化液不能很好地与基体反应。如果除油时间过长，就会发生所谓的“过除油”除渍剂的化学药品就易被金属基体的孔隙吸收，并使工件表面受到轻度腐蚀和钝化，造成磷化困难或生成粗而疏松的磷酸盐结晶。因而，除油时间的过短或过长，都对涂装质量造成不利的影响。
祥和涂料磷化（成都）总部所属的国家级高新技术企业——成都祥和磷化有限公司从涂装工艺对除油的特别要求出发，针对上述情况，在分析研究国内外各种低温除油剂的基础上，开发生产了不含NaOH、Na2SiO3和OP-10等成份的常温微酸除油粉（XH-16、XH-16C、XH-20），不仅克服了通常除油剂适应性差，水洗性不好等缺陷，而且可以省去除油后的中和工序，提高了除油粉剂和磷化、涂装配套性。
二、除锈
由于普遍实现无库存生产配方先进国家的企业，很少遇到被涂工件严重锈蚀的情况，一般汽车厂所用冷轧钢板很少考虑除锈。而国内厂家因多种原因，所用钢材的表面往往不同程度地存在锈蚀，有的还十分严重。在涂装前，彻底地去除各种锈蚀产物和氧化皮，对磷化质量以及涂装质量是极为重要的。
1.除锈程度
若未将这些锈和氧化皮去除彻底，那么磷化膜在锈及氧化皮未除去的部分就不能形成。同时，这些附着物将涂层隔离，使其不能牢固地附着在基材表面。更为严重的是，一旦条件具备，这些涂层下的腐蚀产物将作为阴极去极化剂，使基材受到腐蚀，在电化学循环使用下，锈蚀产物逐渐在涂膜下蔓延扩大，使涂膜起泡、龟裂、脱落，进而极大地缩短了涂装产品的使用寿命。涂装实践表明，彻底去除基材表面的锈及氧化皮，有利于提高涂层的附着力和装饰性，可延长其寿命2～3倍。
2.成份
人们常用腐蚀性强，污染严重的硫酸、盐酸、硝酸等强酸除锈，且多数系用中温工艺。这些除锈方法对磷化过程和磷化膜的形成不利。因为强酸使工件表面的晶粒更多地受到破坏，并使膜层结晶粗大、厚重，氢脆倾向性加大，尤其是空腹钢（门）窗等结构复杂件的焊缝、工艺孔、边角处会留下钱酸腐蚀的隐患，使涂装质量受到极大危害。当然，强酸除锈对磷化及涂装的影响随强酸的种类、浓度、使用温度和浸渍时间的不同而各有差异。
3.时间的控制
在涂装实路中，人们通常对除锈剂的选择比较重视，却忽视或不重视除锈时间对磷化的影响。试验表明，强酸除锈的时间过长，基材表面会出现过腐蚀，表面粗糙，致使磷化膜结晶粗大厚实；反之，时间过短，不仅锈除不下来，还会使基材表面活化不够，同样会使磷化膜粗大。因此，控制除锈的时间亦同样重要，否则磷化及涂装的质量会受到影响。
祥和涂料磷化（成都）总部下属的国家级高新技术企业——成都祥和磷化有限公司结合上述情况，借鉴国内外先进技术，开发生产了不含强酸和强碱的非强酸常温除锈粉（XH-40型改性脱脂粉）。实践证明，较好地解决了与磷化配套及残酸腐蚀的问题，使涂装质量大为提高。
三、磷化及水洗
众所周知，磷化膜能显著提高涂层的附着力和耐蚀性，因而被广泛用作涂装基底。
1.膜层适应涂装方式
选择磷化液，一定要注意其膜层是否适应既定的涂装方式，这对涂装质量关系甚大。无论任何涂装方式，均要求磷化膜均匀、细致、无挂灰，这是最基本的要求。
以阴极电泳为例，它要求膜薄（约1～3.5μm）、均匀、细致、无挂灰、高P比值。若采用低锌、大酸比的常温磷化液，采取全浸渍方式并用去离子水严格清洗的工艺，就能在油锈除得干净的优质钢板上获得这样的膜层。若采用传统的厚膜中高温磷化液，无疑膜层较厚，P比值低，结晶较粗，则阴极电泳涂装后，涂层的机械性能（附着力、抗冲击力，柔韧性等）、耐蚀性和装饰性都不如前述的高。
近年流行的静电喷塑涂装方式，也要求膜薄、均匀、细致、无挂灰，否则涂装质量也不能提高。
2.工艺参数
磷化液的工艺参数应针对不同的基材状况作微调，否则会出现在一个地方使用良好而在另一个地方则很差的局面，对涂装带来不良后果。
例如：前面提到的国内某汽车厂调试原装引进磷化液时，发生整车发花并有大量黑色条印和斑块的现象。而这种磷化液在西方很多生产线上效果良好，这类质量事故罕见。连国外技术服务人员都百思不得其解，因为设备、槽液、工艺参数都一样。后来通过将游离酸度升高，将促进剂降低，才解决问题。原因何在？①这是由于国内所用的冷轧钢板存放时间长，已有一层很薄的氧化层，其活性与国外汽车厂所用的新鲜钢板差异很大。因而，所消耗的游离酸较多，必须调高才合适。②另外，国外的生产线节拍6～7米/分，而国内的生产线节拍1.2～2.5米/分。所以，促进剂点数也相应调低。
3.水洗
磷化后水洗主要是去除吸附在多孔磷化膜内的磷酸盐、酸等物质，以提高涂层的附着力、耐蚀性和防止起泡。对于薄膜型磷化，最终水洗用去离子水，有利于彻底去除磷化膜上的杂质离子。这样，才有利于电泳槽液寿命的提高和维护管理。
磷化后冲洗水水质对磷化膜的影响如下表所示：
试验水
比电阻Ωcm
点滴试验
柔韧性
备注
去离子水
500000
○
○
○→△→×表示优→劣
水道水
7000
△
△～○
车间排水
2200
×
×
祥和涂料磷化（成都）总部所属的国家级高新技术企业——成都祥和磷化有限公司为了适应新型涂装方式，在广泛分析和研究国外先进技术后，开发生产了低锌常温磷化钝化液（XH-10B）。若采取适当的工艺措施，所得的磷化膜将是薄膜、均匀、细致、无挂灰且高P值，进而能够适应阴极电泳和静电喷塑等新型涂装方式，使涂装质量得到进一步提高。
四、结论
从前处理对涂装质量影响的上述分析可知，它占各种影响因素的首位。要提高涂装质量必须着重从前处理入手，结合实际选择好前处理制剂的品种，制定切实可行的工艺措施和相应的管理措施，从而保障产品涂装质量，使产品不仅仅内在质量好，而且外观也漂亮。
高品质螺丝磷化防锈处理工艺（手动LINE）
品质要求：盐雾试验达80小时以上
处理工艺：
脫脂→水洗ｘ２→酸洗→水洗ｘ２→黑化→反应→水洗ｘ２→表调→磷化→水洗ｘ２→純水洗→熱純水→防銹油ｘ２
【说明】
一、处理槽大小可按批次生产量设计，分别为：
１．生产量300～400kg／次，处理用圆筐之直径80cm、高80cm。每格处理槽之长宽高均为120cm。
即酸洗、黑化、反应、表调槽之长为120cm，宽为120cm，高为120cm。水洗、纯水洗、防锈油槽之长为240cm，宽为120cm，高为120cm。脱脂、磷化槽之长为360cm，宽为120cm，高为120cm。
２．生产量150～200kg／次，处理用圆筐之直径60cm、高60cm。每格处理槽之长宽高均为100cm。
即酸洗、黑化反应、表调槽之长为100cm，宽为100cm，高为100cm。水洗、纯水洗、防锈油槽之长为200cm，宽为100cm，高为100cm。脱脂、磷化槽之长为300cm，宽为100cm，高为100cm。
二、周边设备：
１．油水分离装置，目的乃除去脱脂槽内的浮油。将脱脂槽内的浮油以液位差的方法，使浮油离开脱脂槽到油水分离装置，达到油与脱脂液分离的目的。再用帮浦将脱脂液打入脱脂槽内，成为循环之系统。（流程：脱脂槽→油水分离装置→脱脂槽）
２．抽气装置，目的乃除去酸雾气体。抽气１主要为抽出酸洗槽之盐酸气，次要目的为抽出脱脂槽之热气。抽气２主要为抽出黑化、反应槽之酸气，次要目的为抽出磷化槽之热气。
３．磷化处理液曝气沉降装置，目的乃除去磷化槽内的铁分及沉渣。将磷化槽之底部沉渣及处理液以流量控制阀与液位差的方法，直接流到曝气槽内进行除铁分的工作，达到降低铁分的目的。再用帮浦将此含有大量沉渣之工作液打入沉降槽内，经过沉降处理后澄清的磷化处理液，再以液位差的方法流到磷化槽内，成为循环之系统。（流程：磷化槽→曝气槽→沉降槽→磷化槽）
４．纯水装置，目的乃减少磷化污染度，提高品质。（流程：纯水装置→热纯水→纯水槽→水洗槽）
５．防锈油澄清装置，目的乃油水分离并澄清。（流程：防锈油槽→澄清装置→防锈油槽）
【注意事项】
１．每个槽内放置铁架台，放置于各处理槽之中央位置。即水洗槽之铁架台长为80～100cm，宽为80～100cm，高为30cm。脱脂、磷化槽之铁架台长为260～320cm，宽为80～100cm，高为30cm。纯水洗、防锈油之不锈钢架台长为80～100cm，宽为80～100cm，高为30cm。
注：酸洗、黑化、反应、表调槽内不放置。
２．槽体材料：不加热的槽以耐酸塑料板为材料。如酸洗、黑化、反应、表调、水洗、纯水洗。加热的槽以不锈钢或碳钢板为材料。如脱脂、磷化、防锈油。热水槽必须以不锈钢板为材料。
３．水洗槽之水洗水以溢流的方式进行。即后段水洗槽以清水注入，清水管直接插入槽底，利用液位差再进入前段水洗槽，最后排入水沟。并且于每个水洗槽底部放置空气管路，造成搅动以加大水洗效果。
注：水洗的效果与品质成正比关系，绝对不可忽视。正常处理１吨螺丝得用上２.５～３吨的清水。
４．蒸气加热是必须的，锅炉的蒸气压力要保证。脱脂80～90℃，磷化85～90℃，防锈油45～55℃。
５．蒸气管之排气后的热水可以放入后段水洗槽内使用。即脱脂槽的放入脱脂后第二个水洗槽，磷化槽的放入磷化后第二个水洗槽，热水、防锈油槽的放入磷化后第二个水洗槽。此动作可以使品质提高。
６．每日工作时，必须确定酸洗槽的温度至少有40℃以上。可以使用蒸气管直接加热，温度达到时立即拔除蒸气管。如果酸洗不良，就会直接降低磷化品质。
７．如果要加速油的干燥程度，除了选择较为快干的防锈油外，还必须在离心机的上方以热风送入，特别是室外温度低的时候。
８．特别注意渗碳热处理的工艺，这在酸洗的工程上可以很清楚的知道。不规范的渗碳热处理工艺，对磷化处理造成很大的负担，甚至导致失败的苦果
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