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铁系磷化膜返锈与挂灰问题的解决
编辑:开思新材料(苏州)有限公司  上传时间:2020-12-17 浏览:1552 次

    1 铁系磷化概述 

 铁系磷化是含有磷酸盐、磷酸、促进剂、络合剂等基本成份的磷化液,在钢铁工件上形成以磷酸铁和三氧化二铁为主的彩色磷化膜,俗称彩膜磷化。此类磷化液具有可在室温、低温下使用,磷化速度快、控制方便、磷化沉渣少、槽液稳定性好以及成本低等特点,并且涂装后抗弯曲性、抗冲击性能好。但是铁系磷化膜普遍存在耐蚀性差的缺点,特别是雨天或环境潮湿的情况下,工件易生锈。而且磷化液处理一段时间后工件易出现挂灰。为此北京冰石科技有限公司研制出一种新型铁系磷化液(BL-101常温铁系磷化液),此磷化液应用在某电视机配件厂,很好地解决了工件返锈和挂灰等问题。

     2 .铁系磷化易返锈和挂灰的原因  

     2.1 铁系磷化机理  铁系磷化易返锈和挂灰是与其磷化的机理有关。一般铁系磷化液处理工件时,其反应分为以下几步:   2Fe+4NaH2PO4+2H2O+O2→2Fe(H2PO4)2+4NaOH 然后,磷酸二氢铁一部分变成磷酸铁,一部分变成氢氧化铁。   2Fe(H2PO4)2+2NaOH+O→2FePO4+2NaH2PO4+3H2O   2Fe(H2PO4)2+6NaOH+O→2Fe(OH)3+2NaH2PO4+2Na2HPO4+H2O 最后,氢氧化铁分解成不溶的氧化铁:  2Fe(OH3)→Fe2O3+3H2O 综合式上述各式得:   4Fe+4NaH2PO4+3O2→2FePO4+Fe2O3+2Na2HPO4+3H2O            (铁系磷化膜)  

 2.2 常见铁系磷化的应用  

此类磷化膜为FePO4和Fe2O3为主的无定型磷化膜,膜很薄,一般≤1μm,其耐蚀性差。因为Na+或K+在铁系磷化液中为主要成份,所以磷化膜中大量含有钾或钠,使得工件易挂灰,并且处理一段时间后,溶液中含有大量Fe3+,易生成FePO4沉积在工件表面,也是引起工件挂灰的一个原因,磷化时游离酸度控制过高或过低都会产生挂灰现象。  针对传统铁系磷化液的这些缺点,北京冰石科技有限公司研制出一种新型的铁系磷化液BL-101铁系磷化液,它是由锆化合物、磷酸、其它稀有元素、促进剂、络合剂、稳定剂、成膜助剂等组成。由于加入了锆化合物,锆的防腐蚀性能十分优异,在水中也不被腐蚀,具有排水性能,对多种腐蚀介质都有极好的耐蚀性能,耐各种碱性溶液腐蚀能力超过不锈钢与金属钛。同时也是耐酸耐热的首选材料,所以磷化膜中含有锆化合物,其耐蚀性大大地提高了;同时磷化液中还加入其它稀有元素,减小了Na+和K+的用量,有效地解决了因磷化膜中含有大量钠或钾等引起的挂灰;合理地控制磷化液的各种指标,能够有效地解决因游离酸过高或过低和Fe3+过多引起的挂灰问题。  

       3 新型铁系磷化液(BL-101)  

       该磷化液应用在某电视机配件厂,有效地解决了磷化后工作返锈和挂灰问题,该厂经长期使用,都取得了满意的效果。 

 3.1 该厂对磷化膜的要求  该厂磷化工件是电视机显示屏内衬筛网,其后序组装时,需要进行正压和负压处理,并且工序间的时间间隙有时达4~5天之久,这就要求磷化膜不能太厚,且耐蚀性要好。又考虑到工件是网状结构的特殊性,要求磷化后不堵网孔,网和框的磷化膜颜色要均匀一致,就选择磷化膜≤1μm的铁系磷化。然而经筛选几家铁系磷化处理液,无论是在耐蚀性、颜色的均匀性,还是在耐正压和耐负压方面都是难于满足的。而我们为其推荐新型铁系磷化液BL-101,取得了很满意的效果。 

 3.2 磷化工艺  该厂的工件是无油有微锈的工件,用北京冰石科技有限公司的新型铁系磷化BL-101,为该厂设计工艺流程为:  除锈→水洗→流水洗→磷化→水洗→干燥→下道工序 

 3.3 磷化效果 

 ①磷化膜的颜色。  磷化膜的颜色为蓝色至彩虹色,磷化的时间不同,颜色随之变化,通过实验观察,其磷化膜的颜色和磷化时间对应关系如表1。                     

 表1 磷化膜颜色与磷化时间对应表

磷化时间       2min 2min 2min 2min 2min

磷化膜的颜色 黄色 紫色 蓝色 深蓝色 淡蓝色  

 ②磷化膜的耐蚀性。磷化膜薄而致密,防锈性好。磷化后在室内挂放,可以达到10天不生锈。

 ③磷化槽液情况。磷化槽液沉渣少,根据该厂使用情况观察,磷化后网孔一个也没有堵,且寿命也比一般铁系磷化液长。  

  ④磷化的成本低。该工艺设备投资少,生产线短,占地面积少,一般不需加热装置,不需专用三废治理设备。 

 3.4 槽液的配制与维护  因磷化液是单组分,配制简单,只需向槽中加入计算量的磷化浓缩液,补足水,搅拌均匀即可。在使用过程中,一般情况下可用pH值0.5~5的精密试纸测定槽液pH值,有条件的单位也可用酸度计检测槽液游离酸度和总酸度。该磷化液最显著特点就是维护补充与配槽时用同一浓缩液。另外,若磷化液略为升温,其磷化时间可大大缩短。 

    4 前景概括

  传统铁磷化液普遍存在耐蚀性差,工件易挂灰问题,这是由于自身磷化机理原因引起的。新型铁系磷化液(BL-101常温铁系磷化液)加入了防腐性能十分优异的锆化合物和其它稀有元素,减少了钠或钾的含量有效地解决了以上问题,该磷化液长期应用在某电视机配件厂,取得满意的效果。 


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