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    鍍鋅板磷化膜發花問題解決

    作者: 長沙固特瑞  瀏覽量:514  發布時間:2018-06-28

    隨著汽車行業不斷發展,汽車用戶對車輛的耐腐蝕性能及耐久性能的要求也越來越高。現今鍍鋅板已成為汽車行業普遍采用的板材,在鍍鋅板的應用過程中必然會出現各種問題。我公司為提高汽車產品的防腐性能,提升公司品牌價值,對車身原材料進行了改進,將原來的冷軋鋼板切換為鍍鋅板。在切換使用過程中出現了鍍鋅板車身磷化后磷化膜均勻泛黃、發花現象,針對電泳前處理生產過程中引起鍍鋅板磷化膜發花的原因從各方面進行調查分析,最終確定主要影響因素,解決磷化膜發花問題,從而保證產品質量。

    1 前言

    磷化是指將鋼鐵、鋁、鋅及鍍鋅鋼板等在某些以酸式磷酸鹽為主,同時含有多種復合添加劑的溶液中經過化學處理,在固體材料或零件的表面上生成一定厚度以磷酸鹽為主要成分,難溶于水的覆蓋層的化學處理工藝過程。鍍鋅板材具有很好的耐蝕性能,但鍍鋅板不宜直接進行涂裝,需進行適當的前處理。因為鋅比較活潑,如果磷化過程處理不當就會造成鍍鋅層的過度腐蝕,導致磷化膜性能變差、磷化膜表面泛黃、發花等現象。本文結合我公司現有的生產及工藝條件從以下幾個方面分析了引起磷化膜發花的原因。

    2 脫脂槽雜質離子污染

    (1)由于熱水洗換槽周期為一周,而預脫脂槽換槽周期為兩周到一周生產到后兩天時槽液含油量增加雜質離子也較多。

    (2)由于鋅為兩性金屬,酸和堿都會對其造成腐蝕,鍍鋅板在堿性脫脂劑中會發生反應,而被腐蝕掉的鋅離子會在脫脂槽中不斷累積。由于鋅離子對鍍鋅板腐蝕有無影響的機理目前還未有完善的研究說明,所以未進行更進一步的探究。現場試驗采用槽液薄膜吸附法和用新鮮自來水沖洗脫脂各槽出槽車身的方法效果均不明顯。

    3 正常鍍鋅板材與異常鍍鋅板材的理化試驗分析

    經過試驗正常鍍鋅板材的鍍鋅層厚度比異常鍍鋅板鍍鋅層厚約大約1-2 m而且正常鍍鋅板的鋅含量比異常鍍鋅板要高即單位面積含鋅多,說明鍍鋅層厚。

    4 脫脂劑中緩蝕劑的影響

    (1)在實驗室條件下模擬出生產現場磷化膜不上膜及大面積發花的現象,通過在脫脂劑中額外補加0.5%的緩蝕劑,能夠解決該問題。

    (2)在實驗室條件下模擬出生產現場磷化膜不上膜及大面積發花的現象,通過在脫脂劑中補加3ml的促進劑,能夠解決該問題。

    (3)現場在鍍鋅板磷化膜發花時補加促進劑也有一定的效果。

    (4)以上試驗說明鍍鋅板在堿性脫脂液中會被腐蝕,促進劑等氧化劑或緩蝕劑能起到一定的緩解腐蝕的作用。

    5 脫脂液游離堿度的影響

    (1)溫度、濃度、反應時間是影響化學反應速率的幾個重要因素。由于生產線鏈速固定,我們主要考慮通過降低游離堿度來緩解鍍鋅板的腐蝕。在保證脫脂效果的前提下盡可能降低游離堿度,在保證原工藝溫度不變的前提下,我們只減少以無機鹽為主要原料的脫脂劑,而以活性劑為主要原料的脫脂劑用量保持不變,在這種條件下配制不同濃度的脫脂液來進行脫脂除油試驗。

    (2)前處理脫脂一槽的清槽周期為一周一次,當前幾個工作日蝕槽液較干凈,當生產幾個工作日后槽液含油量增加,除油能力下降。在第一周我們將熱水洗槽游離堿度由原工藝值(15-18)pt降至(14-15)pt,發花現象輕微減少但生產至第三個工作日時仍出現發花現象;第二周將游離堿度降至(8-11)pt,生產至第四個工作日時仍出現發花現象;第三周將游離堿度降至(5-6)pt生產至第四個工作日時仍出現發花現象。

    (3)在脫脂溫度為(52-55)℃時,我們不減少甚至適量增加以活性劑為主要原料的脫脂劑用量的前提下,游離堿度為5.4 pt,時能夠保證全部除油干凈,而且低堿度處理的鍍鋅板對磷化膜發花問題的確有改善,但是這又引發了磷化后鍍鋅板出現白銹及黑點的問題。

    6 脫脂液溫度的影響

    (1)通過電化學腐蝕試驗驗證了溫度對鍍鋅板的腐蝕相對于堿度的影響更大,通過不同堿度和不同溫度交叉條件下的脫脂除油試驗得出鍍鋅板在溫度為(50-51)℃時會出現腐蝕曲線斜率急劇增加的情況。

    (2)將槽液溫度由工藝值(52-55)℃降至(50-52)℃,游離堿度為(10-12)pt,發花現象輕微減少但效果不明顯再次將溫度降至(48-50)℃,由于溫控儀控制精度無法保證將溫度范圍調整為(47-50)℃,游離堿度為(15-17)pt,此時一周當中當生產至第五個工作日時才出現磷化膜發花現象。

    (3)為了保證鍍鋅板的處理質量脫脂溫度的上限應在50℃以下,由于對溫度的監測存在誤差,再結合脫脂除油的情況,我們將脫脂的最佳溫度設定為(43-48)℃,游離堿度設定為(13-19 )pt,為避免出現白繡及黑點問題,我們將熱水洗及預脫脂游離堿度控制為(15-18)pt,脫脂控制在(13-15)pt。

    7 磷化方面的調整

    (1)取現場槽液,向磷化液中補加磷化液添加劑,無明顯效果。

    (2)取現場槽液,向磷化液中補加含氟離子磷化液添加劑,效果較好。

    (3)取現場槽液,提高磷化液溫度,無明顯效果。

    (4)取現場槽液,提高磷化液促進劑濃度,效果略好。

    (5)取現場槽液,向磷化液中補加硝酸根離子,無明顯效果,過量是甚至效果更差。

    (6)現場槽液中金屬陽離子較為平衡單純補加鋅、錳、鎳都無明顯效果,補加硝酸根離子效果也不明顯;小幅度的調高溫度或促進劑濃度對于磷化上膜有好處,但對于發花的改善并不明顯,反而會使磷化渣增多,所以暫時不考慮、而補充氟離子反而有改善,說明氟離子對鍍鋅板的過腐蝕可能有一定的修復作用,當然其主要還是處理槽液中的非成膜鋅、鋁等無效或有害離子。隨著鍍鋅板用量越來越大,消耗的氟離子液越來越多。因此我們每天向磷化槽加入約25Kg磷化添加劑,發花現象有明顯減少。將添加劑加入量提高至每天50Kg左右時,磷化膜更加完好。

    8 表調液方面的試驗

    (1)新配制的表調液及使用幾天后的表調液在試驗室中都無法重現現場磷化膜發花大面積不上膜的現象,當然表調液污染越小表調活性越好,磷化膜越均勻致密。

    (2)現場試驗:不管是縮短表調槽換槽周期,還是把被雜質離子污染嚴重的表調液稀釋或是加入促進劑或中和劑(污染不是太嚴重時有效),對解決發花問題都不明顯,但對于冷軋板與鍍鋅板搭接位置冷軋板發黃的狀況,可以很好的改善和解決。

    9 其它試驗

    (1)車身在熱水洗槽出槽后,用新鮮自來水沖洗,無明顯效果,說明此問題不是由于車身出槽后未及時轉入下序脫脂劑干燥腐蝕造成。

    (2)車身在熱水洗槽、預脫脂槽及脫脂槽出槽后都用新鮮自來水沖洗,無明顯效果,說明此現象不是由于車身附帶雜質離子污染脫脂槽液造成。

    (3)在驗室模擬出脫脂每道工序后,晾干后再水洗、表調、磷化,無明顯效果;按工藝順序制板,無明顯效果。

    (4)在試驗室內適當延長脫脂時間,按工藝順序制板,無明顯效果。

    (5)在試驗室內適當提高脫脂溫度,按工藝順序制板,無明顯效果。

    (6)在試驗室內提高脫脂溫度按工藝順序制板,有發花現象,當熱水洗、預脫脂及脫脂溫度分別為60℃、65℃、70℃時發花現象更為嚴重。

    (7)在試驗室進行試驗時我們只能盡量模擬現場,但兩者間難免存在差異,有些現象難以模擬出來,但總體來說溫度是鍍鋅板在脫脂液中被過腐蝕的最重要的影響因素。

    10 結束語

    綜上所述鍍鋅板磷化后發花問題,主要還是鋅在脫脂液中的過腐蝕反應,從試驗數據得出其中溫度因素起主導作用(理論上:溫度每升高10℃,化學反應速率調高原來的2-4倍)所以我們在保證脫脂槽液除油效果的前提下,降低脫脂溫度。

    磷化方面由于鍍鋅板的使用量在不斷增加處理掉的不上膜的鋅離子和不利于磷化沉積上膜反應的鋁離子的積累,就需要加大氟離子的用量來起到絡合沉降作用,所以目前應加大含氟離子添加劑的用量。

    各槽工藝參數設定如下:

    (1)熱水洗、預脫脂游離堿度設定為(14-16) pt,脫脂游離堿度設定為(13-15)t pt。

    (2)溫度為(45-48)℃(熱水洗/預脫脂/脫脂)。

    (3)表調工序對鍍鋅板磷化膜發花問題影響不明顯不做調整。

    (4)磷化槽現有加料比例不變,保持槽液各離子平衡。

    (5)目前每天每天補加(25-50)Kg含有氟離子磷化液添加劑。

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