匯誠化工

           磷化處理是在金屬表面通過(guò)化學(xué)反應生成一層不溶于水的結晶型多孔磷酸鹽轉化膜，磷化膜作為涂層的基底，可以有效地提高涂層的耐腐蝕性能，但磷化過(guò)程會(huì )伴隨磷化渣的產(chǎn)生。大量磷化渣的存在，會(huì )影響磷化膜的質(zhì)量，降低工件的耐腐蝕性能，從而增加不合格品的比率，嚴重時(shí)甚至會(huì )影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行；磷化液中的磷化碴會(huì )導致磷化液使用壽命的縮短，直接增加了磷化工序的加工成本；磷化渣的增加還會(huì )增加磷化倒槽及清洗頻次，增加污水處理的負荷和成本；磷化渣的增加也會(huì )影響設備的正常運轉，加大循環(huán)泵的負荷，阻塞噴嘴、管道和閥門(mén)等設備，造成設備維護及維修成本的增加。

             磷化渣的形成主要在磷化反應過(guò)程中發(fā)生，沉淀反應一般發(fā)生在基體與溶液接觸界面。在該區域，反應向生成沉淀的方向進(jìn)行，主要表現為以下三類(lèi)：第一類(lèi)最終在基體表面以結晶的形式析出而形成磷化膜；第二類(lèi)由于反應速度快，且沉淀主要表現為無(wú)定型，此類(lèi)沉淀物難以參加成膜而最終以沉渣的形式存在；第三類(lèi)反應的沉淀一般只在瞬間形成，只要離開(kāi)界面馬上會(huì )被溶解，一般不參加成膜，也不會(huì )在沉渣中出現。在遠離界面區域，磷化液也會(huì )發(fā)生沉淀反應，所形成的沉淀均以沉渣的形式存在。

              本文針對上汽依維柯紅巖商用車(chē)有限公司涂裝磷化線(xiàn)所使用的漢高鋅-鎳-錳三元磷化體系（Granodine?1994E）及磷化液生產(chǎn)工藝溫度要求（50℃），通過(guò)實(shí)驗對磷化液加熱水浴溫度與磷化液產(chǎn)渣量的關(guān)系進(jìn)行了驗證；采用稱(chēng)重和讀數的方式對磷化渣體積濃度與質(zhì)量濃度間的換算關(guān)系進(jìn)行了分析；還采用SEM電鏡對磷化渣與磷化膜的成膜質(zhì)量關(guān)系進(jìn)行了對比。

     2 實(shí)驗

    2.1磷化液加熱水浴對產(chǎn)渣量的影響

                   磷化液溫度及磷化液參數是影響磷化產(chǎn)渣量的主要因素，在生產(chǎn)過(guò)程中應該控制磷化液的工藝溫度及磷化液的促進(jìn)劑、游離酸及總酸的指標，確保磷化膜致密的同時(shí)磷化產(chǎn)渣少，磷化液中含渣量一般要求控制在300-400ppm以下[3]；而磷化液溫度的控制主要通過(guò)熱交換的方式進(jìn)行加熱，本文針對加熱所使用的熱水溫度對磷化升溫過(guò)程產(chǎn)渣的影響這一問(wèn)題進(jìn)行了實(shí)驗對比。

                   對于間歇生產(chǎn)的汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)，為了更高效的使磷化槽液溫度升至工藝范圍，磷化升溫過(guò)程一般采用溫度較高的熱水對其進(jìn)行換熱，通常情況認為高溫會(huì )產(chǎn)生更多的磷化渣，同時(shí)還會(huì )損耗更多的能源；為了驗證熱水溫度對磷化液產(chǎn)渣量和換熱效率是否有影響，本文采用實(shí)驗方法為：根據磷化液現場(chǎng)工藝的溫度，設定兩種水浴溫度（分別為65℃和80℃）對磷化液進(jìn)行升溫，升溫及恒溫過(guò)程均對磷化液進(jìn)行攪拌；升溫至工藝溫度（50℃）后在50℃水浴中恒溫4小時(shí)，恒溫結束后對磷化液產(chǎn)渣量測量；根據測量結果判定不同水浴溫度對磷化液產(chǎn)渣量的影響。

                 現場(chǎng)取磷化液6L，將磷化渣過(guò)濾，均分過(guò)濾后磷化液為六杯待用（1L/杯）；恒溫水浴箱升溫至設定溫度后，將冷卻至室溫并過(guò)濾后的磷化液進(jìn)行水浴加熱至50℃，并記錄升溫段時(shí)間；采用加冷水的方式對水浴箱降溫至50℃，設定水浴箱溫度為50℃，對50℃磷化液恒溫4小時(shí)；恒溫結束后對磷化液含渣量進(jìn)行測量并記錄，記錄結果如表1所示：

               根據表1中數據可知，水浴溫度越高，升溫段耗時(shí)越短，磷化液產(chǎn)渣量越少，根據實(shí)驗結果表明，在升溫段使用加熱水浴溫度高越高，熱水與磷化液間換熱效率越高，升溫段時(shí)間越短，因此，升溫段磷化液產(chǎn)渣量更低，而整個(gè)實(shí)驗過(guò)程產(chǎn)渣量主要集中在升溫段。在80℃條件下最終產(chǎn)渣量低于65℃條件時(shí)的渣量，產(chǎn)渣量比65℃時(shí)的渣量低25.77%。

   根據以上數據，可以結合生產(chǎn)線(xiàn)的能量消耗、生產(chǎn)節拍以及換熱器換熱效率，可對磷化液升溫使用的熱水溫度進(jìn)行合理的調整，從而減少換熱器累積磷化渣量，減輕磷化渣在換熱器上的堆積，可以提高了換熱器的換熱效率，同時(shí)也能減少換熱器的清洗頻次。

2.2磷化渣體積濃度與質(zhì)量濃度的關(guān)系

             為了解槽液中的含渣量，需要定時(shí)進(jìn)行監測。目前對磷化液含渣量的監控主要采用的方式為：用一種特別的帶有刻度的1000ml錐形量筒，取1000ml槽液于錐形量筒，在規定的時(shí)間內對磷化渣進(jìn)行讀數，從而判定磷化液中的含渣量。該方法監控磷化渣含量操作簡(jiǎn)單，但只粗略的估算了磷化渣的體積濃度，對磷化渣的真實(shí)含量存在較大偏差，為了避免判斷誤差，我們采用對磷化液含渣量同時(shí)進(jìn)行體積濃度與質(zhì)量濃度的檢測，得出二者對應的數據值，建立磷化渣體積濃度與質(zhì)量濃度的關(guān)系圖及關(guān)系式，根據關(guān)系式我們可以通過(guò)體積濃度得出真實(shí)的質(zhì)量濃度，從而更準確的監控磷化液含渣量。

  2.3磷化渣對磷化膜的影響

                大量磷化渣的存在，會(huì )影響磷化膜的質(zhì)量，降低工件的耐蝕性能，為了更直觀(guān)的磷化渣對反應磷化膜形成的影響，采用在不同渣量狀態(tài)下制作磷化板，并對磷化板進(jìn)行SEM分析。

                采用JEOL-JSM6390LA型掃描電子顯微鏡對磷化后的試樣進(jìn)行表面形貌分析，加速電壓為15kV；分別在X500和X1500的倍數下對磷化膜狀態(tài)進(jìn)行分析。比較相同倍數下的磷化膜掃描電鏡照片，冷軋板在含渣量少的磷化液中形成的磷化膜較致密，而含渣量多的磷化液中形成的磷化膜松散而且磷化膜呈支晶狀，支晶長(cháng)度在8-20μm，明顯高于含渣量少時(shí)磷化液中磷化膜的支晶長(cháng)度（3-9μm）。

3 結論

          1、磷化加熱水浴對磷化產(chǎn)渣量的影響為：磷化液加熱水浴溫度高，磷化液產(chǎn)渣量低，換熱效率高；磷化液加熱水浴溫度低，磷化液產(chǎn)渣量高，換熱效率低；

          2、磷化渣體積濃度與質(zhì)量濃度的關(guān)系驗證實(shí)驗得出，磷化渣體積濃度與質(zhì)量濃度的關(guān)系為：y=1232.7x-61.745；

          3、通過(guò)SEM金相照片得出，磷化膜的致密程度與磷化液含渣量成反比關(guān)系。