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磷化替代100问

发布时间:2017-06-19 11:34:38   浏览次数:1003次

磷化篇

1、磷化的目的

答:①给金属基体提供保护,在一定程度上防止金属被腐蚀;②用于涂漆前打底,提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力;③在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。

2、什么叫磷化

答:磷化即金属铁、锌、铝及其合金在酸性磷酸盐溶液中进行化学反应,形成非金属或非导体转化膜的一个过程。

3、磷化的技术及发展史

奠定磷化技术基础时期

Ø 1869英国Charles Ross获得相关的专利(B.P. N o.3119)。从此磷化工艺应用于工业生产。

磷化技术迅速发展时期

Ø 1909年美国T.W.Coslet将锌、氧化锌或磷酸锌盐溶于磷酸中制成了第一个锌系磷化液。这一研究成果大大促进了磷化工艺的发展,拓宽了磷化工艺的发展前途。将磷化处理时间提高到1小时。

Ø 1929年Bonderizing磷化工艺将磷化时间缩短至10min。

Ø 1934至今磷化处理技术在工业上取得了革命性的发展,即采用了将磷化液喷射到工件上的方法。可广泛应用于防蚀技术,金属冷变形加工工业。

磷化技术广泛应用时期

Ø 二战结束以后,磷化技术很少有突破性进展,只是稳步的发展和完善。磷化广泛应用于防蚀技术,金属冷变形加工工业。这个时期磷化处理技术重要改进主要有:低温磷化、各种控制磷化膜膜重的方法、连续钢带高速磷化。当前,磷化技术领域的研究方向主要是围绕提高质量、减少环境污染、节省能源进行。

4、磷化作用

Ø 涂装前磷化的作用:增强涂装膜层(如涂料涂层)与工件间结合力;提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性;提高装饰性。

Ø 非涂装磷化的作用:提高工件的耐磨性;令工件在机加工过程中具有润滑性;提高工件的耐蚀性。

5、磷化的分类

答:按磷化膜体系可分为锌系、锰系、铁系、锌钙系、锌锰系、非晶相铁系六大类;按促进剂的类型可分为硝酸盐型、亚硝酸盐型、氯酸盐型、有机氮化物型、钼酸盐型等;按磷化处理温度可分为常温(室温,不加热)、低温(30℃~50℃)、中温(50℃~70℃)、高温(>80℃)四类;按使用方法可分为浸渍磷化和喷淋磷化。

6、磷化的影响因素

答:温度、游离酸度、总酸度、PH值、溶液中离子浓度。

7、温度对磷化有什么影响

答:温度愈高,磷化层愈厚,结晶愈粗大。温度愈低,磷化层愈薄,结晶愈细。但温度不宜过高,否则Fe2+ 易被氧化成Fe3+,加大沉淀物量,溶液不稳定。

8、游离酸度对磷化有什么影响

答:游离酸度过高,则与铁作用加快,会大量析出氢,令界面层磷酸盐不易饱和,导致晶核形成困难,膜层结构疏松,多孔,耐蚀性下降,令磷化时间延长。游离酸度过低,磷化膜变薄,甚至无膜。

9、什么叫游离酸度

答:游离酸度指游离的磷酸。

10、游离酸度的作用

答:促使铁的溶解形成较多的晶核,使膜结晶致密。

11、什么叫总酸度

答:总酸度指磷酸盐、硝酸盐和酸的总和。

12、总酸度对磷化的影响

答:总酸度过高,膜层变薄;总酸度过低,膜层疏松粗糙。

13、总酸度的控制范围

答:总酸度一般以控制在规定范围上限为好,有利于加速磷化反应,使膜层晶粒细。

14、磷化工程中总酸度的变化

答:磷化过程中,总酸度不断下降,反映缓慢。

15、磷化液的pH值控制范围

答:锰系磷化液一般控制在2-3之间。

16、pH值对锰系磷化的影响

答:当PH>3时,工件表面易生成粉末。当PH<1.5时难以成膜。

17、溶液中Fe2+对磷化的影响

答:溶液中Fe2+浓度不能过高,形成的膜晶粒粗大,膜表面有白色浮灰,耐蚀性及耐热性下降。

18、溶液中Zn2+浓度对磷化的影响

答:当Zn2+浓度过高,磷化膜晶粒粗大,脆性增大,表面呈白色浮灰;当Zn2+浓度过低,膜层疏松变暗。

19、磷化渣形成的原因

答:磷化渣的主要成分是磷酸锌和磷酸铁的混合物,它是磷化液与金属表面发生化学反应时的必然产物之一。当钢铁件与磷化液接触时,首先铁被酸溶解,溶解下来的铁离子一部分参与成膜反应形成磷化膜成分磷酸铁锌,而另一部分铁离子则被氧化成磷酸铁沉淀,从溶液中析出形成磷化渣。另外,如果反应过程控制不当,就会造成过中和现象,导致过量的磷酸锌沉析出来,形成富锌磷化渣。

20、磷化渣的危害

答:①当磷化液中的渣含量逐渐增多时,容易吸附在车身上,这些渣容易引起涂层早期起泡和脱落,并且降低了整车涂层的附着力和抗腐蚀能力。②磷化渣被带入电泳槽后会污染电泳槽液,造成超滤膜的阻塞,降低超滤膜的使用寿命。 ③阻塞喷嘴及循环管道,造成不必要的翻槽。④易阻塞热交换器,过多的硝酸清洗不但会缩短热交换器的寿命,而且会有硝酸漏入磷化液中的危险。⑤磷化渣已列入国家危险固废名录之列。

21、磷化渣为什么要去除?

答:保证槽液始终处于动态平衡的良好状态。

22、如何控制磷化渣的形成

答:①降低磷化温度。②降低磷化液的游离酸度。③提高磷化速度,缩短磷化时间。④提高 与的比值。

23、磷化处理的缺陷

答:①磷化处理液中都含有磷酸盐、亚硝酸盐及重金属等有害物质;②处理过程中产生沉渣及有害气体;③排放的废水中含有重金属、COD含量较高④磷化处理大部分需在加温的条件下进行,能耗较大;⑤测试分析工作繁杂,每天每班要进行多次游离酸、总酸、促进剂点等测试,还需定期对槽液进行锌镍锰含量、 磷酸根含量、硝酸根含量、氟离子含量、氟硅酸含量等进行测试。

磷化替代篇

24、什么叫磷化替代

答:磷化替代是采用环保型的非磷化工艺来获得磷化处理所达到的效果,其完全摒弃磷酸盐体系而采用全新处理方法。

25、磷化替代的研究方向

答:主要有稀土盐处理、钼酸盐处理、锆酸盐处理、有机硅烷处理。

26、磷化替代早期主要研究单位

答:德国汉高公司、凯密特尔公司、日本帕卡濑精株式会社、美国依科公司。

27、稀土盐处理有哪些缺陷

答:工艺复杂、维护困难、成本高;目前工业上尚无应用案列。

28、钼酸盐处理有哪些缺陷

答:较低毒性、处理后需封闭、成本较高;离实际规模化应用还有一大段距离

29、锆系纳米陶瓷成膜技术的缺陷

答:材质适应面窄、水质要求高、成膜性能不理想、停线时间不能过长,工件死角处易返锈等;只适合材质好、工件结构简单、工艺管理规范的领域。

30、什么叫硅烷处理

答:硅烷化处理是以有机硅烷为主要原料对金属或非金属材料进行表面处理的过程。

31、有机硅烷处理的技术缺陷

答:无色成膜、膜薄、耐蚀性欠佳、对水质要求较高,成膜后耐水洗性差、溶液稳定性差、无法自愈。只适合材质好、工件结构简单、工艺管理规范的领域。

32、为什么在酸洗的冷轧板上,锆系处理和硅烷类处理仍不能替代传统磷化处理?

答:这是由于酸洗后残酸的带入会对转化膜造成破坏、残酸对工作液稳定性的降低、酸洗后产生浮锈影响转化膜结合力、转化膜耐蚀性不好等。

33、普通磷化替代应用过程中有哪些问题?

答:耐水洗性差,水质耐受性差,材质耐受性差,共线及电泳配套性差,耐蚀性差。

34、普通磷化替代为什么不能水洗

答:普通磷化替代研发机理未根本突破:膜薄、耐蚀性不够、抗疲劳性差,酸洗板不成膜,水洗后性能变差,或者积水处返锈。

35、普通磷化替代为什么要使用超纯水

答:一般的自来水中杂质含量较高,而普通磷化替代膜自身抗疲劳性较差,水中杂质会对普通磷化的性能会产生影响。

36、普通磷化替代为什么不能在酸洗板表面正常成膜

答:普通磷化替代液的游离酸度较低,溶液中氢离子浓度较低,导致钢铁表面的浮锈在工作液不能被除去。

37、为什么普通磷化替代与电泳配套性较差

答:普通磷化替代膜的耐碱性较差,而电泳涂装过程中可能会在工件表面出现瞬间高碱度的区域。

38、为什么普通磷化替代膜耐蚀性差

答:这是由于普通磷化替代膜薄,且自身的致密性较差。

39、普通磷化替代适应于哪些范围

答:适用于无锈的、低碳钢冷板、工件形状简单、配备纯水和烘干房的自动流水线。

40、目前市场上有哪些鱼目混珠的现象

答:市场上一些打着“环保型前处理工艺”旗号的水性树脂、水性防锈剂、氧化钝化剂、“四合一”、以及其它类似产品在混水摸鱼。

41、什么叫水性树脂

答:水性树脂是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型树脂体系。

42、水性树脂包括哪几类

答:水溶性高分子、高吸水树脂和水性涂料。

43、水性树脂有哪些优势

答:环保,减少火灾风险,与底材具有极高的附着力,固化后的涂膜耐腐蚀性和耐化学药品性能优异,涂膜收缩小、硬度高、耐磨性好、抗腐蚀性能、电气绝缘性能优异。

44、什么叫水性防锈剂

答:水性防锈剂是一种水基防锈溶液,可有效的保护钢、铁等材料,防止生锈。

45、水性防锈剂有哪些优势

答:以水为分散介质,环保性能优秀,不燃不爆、无污染;不含甲苯、乙苯、二甲苯等苯系物,无刺激性气味,对人体无毒害;使用简单方便,可在常温下以浸涂、喷淋、刷涂等多种方法;具有优良的施工性能等。

46、什么叫钝化

答:钝化是使金属表面转化为不易被氧化的状态,而延缓金属的腐蚀速度的方法。

47、钝化有哪些优点

答:不增加工件厚度和改变颜色,提高产品的精密度和附加值;可反复添加使用,膜层致密、性能稳定。

48、四合一的定义

答:四合一包括除油、除锈、磷化、钝化。

49、四合一有哪些优点

答:工艺节时节能,简化工序,设备投资小。

50、“三合一”、“四合一”存在哪些应用问题?

答:通过近几年大量表面处理客户的反馈,该类型的“三合一”、“四合一”磷化液存在严重的掉漆、掉粉等漆膜配套问题。

51、为什么“三合一”、“四合一”存在掉漆、掉粉等问题?

答:这是由于“三合一”“四合一”磷化工作液中的油垢、渣含量逐渐增多时,容易吸附在工件表面上,不水洗的话必将引起涂层早期起泡和脱落,降低涂层的附着力和抗腐蚀能力。

52、普通防锈剂与转化膜处理剂有哪些区别?

答:普通的防锈剂在金属表面形成一层附着力不高的覆盖膜层,有的水溶性防锈剂经烘干后在工件表面浓缩成固体膜层,不耐水洗,防锈时间短,防锈效果不佳。转化膜处理剂在常温下将钢铁表面的锈和氧化皮转化成一种与钢铁结合紧密的高抗蚀性的钢铁保护膜,从而起到除锈防锈的双重作用。

53、为什么从严格意义上来说,水性树脂、水性防锈剂、钝化剂、四合一不能替代传统的磷化?

答:水性树脂、水性防锈剂、钝化剂不能水洗,以致与对工件表面清洁度要求较高的电泳等工艺配套性较差;四合一溶液pH值较低、沉渣多、致密性差、不能水洗、废液污染环境。

什么才是真正意义上的磷化替代工艺

54、什么才是真正意义上的磷化替代工艺?

答:磷化替代新兴工艺只有完全达到传统磷化工艺的耐蚀性、耐酸、耐水洗、防锈、附着力等方面性能指标,同时无磷、不含重金属离子、无沉渣。

55、磷化替代膜为什么要肉眼可见?

答:通过传统磷化工艺处理,外观会出现明显变化,这样可以很容易辨别成膜质量,解决生产管理不便的问题。

56、磷化替代工艺成膜后为什么要耐水洗?

答:磷化替代工艺成膜后经过水洗工序,不仅可以解决生产中工件死角积水返锈的问题,并为电泳涂装等对工件表面清洁度要求较高的下道工序创造良好的施工条件。

57、为什么有酸洗板的存在?

答:有些板材表面的锈蚀以及氧化膜较重,必须通过酸洗才能去除。

58、磷化替代膜为什么要耐碱性?

答:电泳涂装过程中可能会在工件表面出现瞬间高碱度的区域,如果耐碱度不够,可能会损坏成膜性能,为后续电泳涂层的耐腐蚀性能和附着力带来质量隐患。

59、HQ2000/8处理工艺流程?

答:脱脂    水洗    除锈    水洗    表调    水洗    HQ2000/8C    水洗  钝化

其中除锈可根据现场工件表面锈蚀程度选择;钝化可根据工件需要防锈时间长短选择。

60、HQ2000/8处理工艺流程中表调有什么作用?

答:可去除工件表面的浮锈并形成一层转化膜。

无磷替代磷化重重大技术突破

61、HQ2000/8有哪些重大技术突破?

答:酸洗工艺能正常成膜,耐水洗,处理的工件可返工处理,无沉渣、调整方便,电泳工艺性能达标、多种金属及不同性质材质共线成膜、带钢彩涂前处理。

62、HQ2000/8无磷替代磷化研究过程

2006年开始研究,第一代产品以硅烷为主题,第二代产品以锆盐为主题,第三代微纳陶瓷复合膜,前后大约10年时间。

63、HQ2000/8无磷替代磷化研究具体研究内容

1、不同金属(镁合金除外)共线生产;

2、常温处理;

3、酸洗后残液允许少量带进2000/8E(无磷转化膜);

4、允许金属酸洗后出现的浮锈进入2000/8E(无磷转化膜);

5、经2000/8E(无磷转化膜)处理的工件经水洗后自然晾干无任何锈迹;

6、2000/8E(无磷转化膜)处理的工件时间小于5分钟;

7、工件积水处不返锈;

8、经钝化后的工件室内存放7天以上;

9、槽液无沉渣,不用除渣设备;

10、槽液可重复使用,倒槽时间3个月以上;

11、不改变原来生产工艺和设备;

12、不良品可简单返工;

13、2000/8系列产品无磷、无铬不含重金属、亚硝酸钠;

14、附着力一级,与喷漆、塑粉、电泳配套性良好;

15、中性盐雾试验504小时。

16、裸膜耐3%氯化钠溶液浸泡2小时膜层无变化;

17、裸膜在PH:12溶液中浸泡2小时膜层无变化;

18、综合成本上浮小于20%

以上问题是通过市场调研,依据中国工厂现场工艺、操作人员素质,客户性能要求,环保要求,成本要求,产品维护等要求制定设计要求。

64、HQ2000/8产品优势有哪些?

答:无磷、无铬,不含重金属、不含亚硝酸盐,积水处不防锈、停线时间长、耐蚀性强、无需加热、换槽时间长,可重复使用。

65、为什么HQ2000/8工艺维护简便?

答:因为HQ2000/8使用过程中只需控制溶液的pH值一个指标,而工作液的pH值范围广:pH值1.2-5,这也是产品优势之一。

66、为什么HQ2000/8成本较低?

答:因为使用HQ2000/8无需加热,工作液寿命长,且可重复使用。

67、如何实现HQ2000/8膜厚厚于一般磷化替代产品的膜厚?

答:我们在产品的配方设计过程中掺杂了改性的纳米粒子。

68、HQ2000/8产品为什么换槽时间长?

答:这是由于HQ2000/8产品使用过程中不产生沉渣,消除了前处理工序中的固体废物处理问题。

69、HQ2000/8产品使用过程中为什么没有沉渣的产生?

答:磷化过程中磷化渣的产生是由于溶液中有Fe3+,,而HQ2000/8产品中不含磷。

70、为什么HQ2000/8产品在低酸度情况下仍然达到除锈的功能?

答:这是由于我们在产品的配方设计过程中考虑了螯合剂的加入,其与铁锈反应螯合,从而达到从金属基体上剥蚀铁锈的目的。

71、为什么HQ2000/8形成转化膜的耐蚀性达到磷化的耐蚀性?

答:因为成膜剂是以超支化硅烷偶联剂以及螯合剂复合而成的,大大提高了转化膜的致密性,同时体系中还加入了多种金属化合物与有机螯合剂复合而成的缓蚀剂以及多羧酸盐来提高转化膜的耐蚀性。

72、HQ2000/8形成的转化膜为什么具有自修复功能?

答:这是由于产品配方设计过程中缓蚀剂的功效,这些缓蚀剂可以提供活性离子,这些活性离子能够进入到硅烷膜的网状结构中,当腐蚀再出现时,这些离子就能进入腐蚀区域减缓腐蚀速率。

73、为什么一般磷化替代产品不能水洗,而HQ2000/8产品可以水洗?

答:这是由于一般磷化替代产品形成的转化膜致密度以及均匀程度较差,而HQ2000/8产品配方设计过程中克服了这些缺陷。

74、针对酸洗板,目前普通磷化替代存在哪些问题?

答:残酸降低工作液的稳定性、酸洗后产生浮锈影响转化膜结合力以及耐蚀性等。

75、为什么一般磷化替代产品在酸洗板上形成的膜耐蚀性较差。

答:一般磷化替代产品形成的膜厚较薄,残余的浮锈不能被全部遮盖,疏松结构的铁锈作为连接外部空气和基体的通道会加快基体的腐蚀,从而转化膜的抗腐蚀能力下降。

76、HQ2000/8产品为什么可以处理酸洗板?

答:HQ2000/8产品可去除酸洗后表面的浮锈,同时在钢材表面生成一层结合力优良的致密转化膜,具有较好的工序间防锈能力。

77、HQ2000/8产品为什么可以重复使用?

答:这是由于产品配方设计合理,产品工作过程中各种组分发生协同反应。

78、为什么允许酸洗后残液少量进入HQ2000/8C

答:因为HQ2000/8C配方的设计过程中充分考虑了少量酸残液的影响,通过破坏性实验发现,少量酸液不会对其性能进行破坏。

79、酸洗板大部用于哪些行业?

答:主要集中在汽车、压缩机、机械制造、零配件加工、风机、摩托车行业和钢家具、五金配件、电柜货架及各种形状的冲压件等。

80、目前酸洗板环保磷化研究国内外有报导的吗?

答:未见报道,除HQ2000/8产品相关的报道。

81、目前酸洗板环保磷化研究国内外有应用的吗?

答:没有,除HQ2000/8产品得到工业化应用外。

82、酸洗板环保磷化需克服的难点在哪?

答:酸洗板表面的浮锈对成膜的影响,溶液要承受酸的污染。

83、贵公司为何要研究酸洗板环保磷化?

答:目前市场上有大量的酸洗板存在,而普通磷化替代不能在酸洗板表面正常成膜,不能替代传统磷化。

84、贵公司酸洗板上在理论上有哪些突破?

答:在有机-无机杂化膜成膜机理的基础上,将溶胶-凝胶技术,纳米锆化成膜技术、水锈防锈技术、复合硅烷技术、低表面处理技术的机理和应用实践结合起来。

85、有机—无机杂化成膜原理?

答:有机-无机杂化膜在有机网络中引入无机质点,改善网络结构,增强了膜的机械性能,提高了热稳定性,改善和修饰膜的孔结构和分布,提高膜的渗透性和分离选择性。

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