磷化液（yè）中磷化渣的控製及磷化渣對磷化膜的影響

磷化處（chù）理是在（zài）金屬表麵通過化學反應生成一層不溶於水的（de）結晶型多孔（kǒng）磷酸鹽（yán）轉化膜，磷化膜作為塗層的基底，可以有效（xiào）地提高（gāo）塗層（céng）的耐腐蝕性能，但磷化（huà）過程會伴隨磷化渣的產生。大量磷化渣的存在，會影響磷化膜的質量，降低（dī）工件的耐腐蝕性能，從而增加不合格品的比率，嚴重時甚至會影響生產的正常進行；磷化液（yè）中的（de）磷化碴（chá）會導致磷化液使用（yòng）壽命的縮短，直接增加了磷化工序的加工成本（běn）；磷化渣的增加還會增加磷化倒槽及清洗（xǐ）頻次，增（zēng）加（jiā）汙水處理的負荷和成本；磷化渣的增加也（yě）會（huì）影（yǐng）響設備的正常運轉，加大循環泵的負荷，阻塞噴嘴、管道和閥門等設備，造成設備維護及維（wéi）修成本的增加^[1-4]。

磷化渣的形成主要在磷化反應過程中發生，沉澱反應一般發（fā）生在基體與溶液接觸界麵。在該區域，反應向生成沉澱的方向進（jìn）行，主要表現為（wéi）以下三類：第一類最終在（zài）基體表麵以結晶的形式析出而形成磷化膜；第二類由於反應速度快，且（qiě）沉澱主要表現為無定型，此（cǐ）類沉澱物難以參加成（chéng）膜而最終（zhōng）以沉（chén）渣的形式存在；第三（sān）類反應的沉澱一般隻在瞬間（jiān）形成，隻要離開界麵馬上會被溶解，一般不參加成膜，也不會在沉（chén）渣中出現。在（zài）遠離界麵區域，磷化液也會發生（shēng）沉澱反應，所形成的沉澱均以沉渣的形式存在。

本文針對（duì）上汽依維柯紅岩商用車有限公（gōng）司塗裝磷化線所使用的漢高鋅-鎳-錳三元磷化體係（xì）（Granodine®1994 E）及磷化液生產工藝溫度要求（50℃），通過實驗對磷化液加熱水浴溫度與磷化液產渣量的關係進行（háng）了驗證；采用稱（chēng）重和讀數的方式對磷化渣體積濃度與質量濃（nóng）度間的換算關係進（jìn）行了分析；還采用（yòng）SEM電鏡（jìng）對磷化渣與磷化膜的成膜質量（liàng）關係進行了對比。

2　實驗

2.1　磷化液加熱水浴對產渣量的影響（xiǎng）

磷化液溫度（dù）及磷化液參數是影響磷（lín）化（huà）產渣量的主要因素，在生產過程中應該控製磷化液的工藝溫度及磷化（huà）液的促進（jìn）劑、遊離酸及總酸的指標，確保（bǎo）磷（lín）化膜致密的同（tóng）時磷化產（chǎn）渣少，磷化液中含渣量一般要（yào）求控製在300-400ppm以下^[3]；而磷化液溫度的控製主要通過熱交（jiāo）換的方（fāng）式進行加熱，本文針對加熱（rè）所使用的熱水溫度對磷（lín）化升溫過程產渣的影響這一問題進行了實驗對比。

對於間歇生產的（de）汽車生產線，為了更高效的使磷化槽液溫（wēn）度升至工藝範圍，磷化升溫過程一般采用溫（wēn）度較高（gāo）的熱水對（duì）其進行換熱（rè），通常情況認為高溫會產生更多的磷化渣，同時還會損耗更（gèng）多的能源；為了驗證熱水溫度對磷（lín）化液產渣（zhā）量和換熱效率是（shì）否有影響，本文（wén）采用實驗方法（fǎ）為：根據磷化液（yè）現場工（gōng）藝的溫度（dù），設定（dìng）兩種水浴溫度（分別為65℃和80℃）對磷化（huà）液（yè）進行（háng）升溫，升溫及恒溫過程（chéng）均對磷化液（yè）進行攪拌；升溫（wēn）至工（gōng）藝溫度（50℃）後（hòu）在50℃水浴中恒溫4小時（shí），恒溫結束後對磷化液產渣量測量；根據測量結果判定不同水（shuǐ）浴溫度對磷化液產渣（zhā）量的影響。

現場取磷化液6L，將磷化渣過濾，均分過濾後磷（lín）化液為六杯待用（yòng）（1L/杯（bēi））；恒溫水（shuǐ）浴箱升溫至設定溫度後，將冷卻至室溫（wēn）並過濾後的磷化液進行水浴加熱至50℃，並記錄升溫段（duàn）時間；采用（yòng）加冷水的方式對水浴（yù）箱降溫（wēn）至50℃，設定水（shuǐ）浴箱溫度為50℃，對50℃磷化（huà）液恒溫（wēn）4小時；恒（héng）溫結束後（hòu）對磷化液含渣量進行（háng）測量並記錄，記錄結果如表1所示：

表1　水浴溫度對磷化（huà）液升溫過程影響

根據表1中數據可知，水浴溫度越高，升溫段（duàn）耗時越（yuè）短，磷化液產渣量越少，根（gēn）據實驗結果表明，在升溫段（duàn）使（shǐ）用加熱水浴溫度高越（yuè）高，熱水與磷化（huà）液間換（huàn）熱效率越高，升溫段時間越短，因此，升溫段磷化液產（chǎn）渣（zhā）量更低，而整個實驗過程產渣量主要集（jí）中在升溫段。在（zài）80℃條件下最終產渣量低於65℃條（tiáo）件時的渣量，產渣量比（bǐ）65℃時的渣量低25.77%。

根據以上數據，可以結（jié）合生產線的能（néng）量消（xiāo）耗、生產節拍以及換熱器換熱效率，可對磷化液升溫使用的熱水溫（wēn）度進行合理（lǐ）的調整，從而減少換（huàn）熱器累積磷化渣（zhā）量，減輕磷化渣在換熱器上的堆積，可以提高（gāo）了換熱（rè）器的換熱效率，同時也能減少換熱（rè）器的清洗頻次。

2.2　磷化渣體積濃度與質量濃度的關係（xì）

為了解槽液中的（de）含渣量，需要定時進行監測。目前對磷化液含渣量（liàng）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（qǔ）1000ml槽液於錐（zhuī）形量筒，在（zài）規定的時間內對磷化渣進行讀數，從而判定磷化液中的含渣量^[5]。該方（fāng）法監控磷化渣含量操作簡單，但隻粗略的估算了磷化渣的體積濃度，對磷化渣的真實含量存（cún）在較大偏差，為了避免（miǎn）判斷誤（wù）差（chà），我們采用對磷化液含（hán）渣量（liàng）同時進行體積濃（nóng）度與（yǔ）質量濃（nóng）度的檢測，得出（chū）二（èr）者對應的數據值，建立磷（lín）化渣體積濃度與質量濃度的關係圖及關係式，根據（jù）關係式我們可以通過體積濃度（dù）得出真實的質量濃度，從而更準確（què）的監控磷化液含渣量。

每天現場取磷化液2杯，每杯體積均為1L。其（qí）中一杯采（cǎi）用錐形杯靜置4h後讀取磷化渣體積的方式讀數並（bìng）記錄；另一杯將其分別過濾，過濾前後對濾紙烘幹稱重並記（jì）錄，通過每天過濾前後稱重求其磷化渣含量的（de）方式；連續記錄一段時間後，兩種方式得到磷化渣對應數（shù）據如圖1。

根據圖1可知，磷化渣體積與質量相關（guān）係數達（dá）到0.9972，認（rèn）為通過該（gāi）方法所得到的（de）磷化渣對應值是具（jù）有可靠度的。因此（cǐ），根據y=1232.7x-61.745該關係式，我們可（kě）以便捷的對磷（lín）化渣體積與質量之間的（de）關係進（jìn）行換算，從而更準確的得知磷化液中含渣量。

2.3　磷化渣對磷（lín）化膜的影響

大量磷化渣的存在，會影響磷化膜的質量，降（jiàng）低工件的（de）耐蝕性（xìng）能，為了更直觀的磷化渣對反（fǎn）應磷化膜形成的影（yǐng）響，采用在不同（tóng）渣量狀態下製作磷化板，並（bìng）對磷化板進行SEM分（fèn）析。

采用JEOL-JSM 6390LA型掃描電（diàn）子顯（xiǎn）微鏡對磷化後的試樣進行表麵形貌（mào）分析，加速電壓為（wéi）15kV；分別在X500和X1500的倍數下對磷化膜（mó）狀態（tài）進（jìn）行分析。比較相同倍數下的磷化膜掃（sǎo）描電鏡照片（圖2），由圖可知，冷軋板在含渣量少的磷化液中形（xíng）成的磷化膜較致密，而含渣（zhā）量多的磷化液中（zhōng）形成的磷化膜鬆散而且磷化膜呈支晶（jīng）狀，支晶長度在8-20μm，明顯高於含渣量少時磷化液中磷化膜的支晶長度（3-9μm）。

3　結論

1、磷化加熱（rè）水浴對（duì）磷化產渣量的影響為（wéi）：磷化（huà）液加熱水浴溫度高，磷化液產渣量低（dī），換熱效率高；磷化液加（jiā）熱水浴溫度低，磷化液產渣量高，換熱效率低；

2、磷化（huà）渣體積濃度與質量濃度的關係驗證實驗得出，磷化（huà）渣（zhā）體（tǐ）積濃度與質量濃度的（de）關係為：y=1232.7x-61.745；

3、通過SEM金相照（zhào）片得出，磷化膜的致（zhì）密程度與磷化液含渣（zhā）量成反比關係。