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楊勝奇 宜興市新新稀土應(yīng)用技術(shù)研究所 13801531749
摘要 本工藝采用了稀土和納米材料，將鋼鐵件噴塑、電泳、刷涂油漆前的除油、除銹、磷化、防銹的傳統(tǒng)工藝，減縮為“四合一”磷化工藝，著重對磷化膜層的耐腐蝕性能進行了深入的研究試驗，結(jié)果證明“四合一”磷化工藝可以在同槽、同步進行，其磷化膜耐蝕性經(jīng)硫酸銅溶液點滴試驗檢測和室內(nèi)掛片觀察，和常規(guī)磷化工藝所得磷化膜的耐蝕性相仿，達到涂裝使用要求。本工藝不但對傳統(tǒng)的磷化工藝實現(xiàn)了有效的變革，簡化了多步繁瑣的磷化操作工藝，而且大量節(jié)約用水量和廢水的排放量，減少了廢水對環(huán)境的污染，同時還減少了熱能和化學(xué)材料的消耗，節(jié)約了磷化處理的成本。對于大型鋼結(jié)構(gòu)件，在刷油漆前，將磷化液采用涂抹、擦拭的處理辦法，除去鋼鐵基體表面的油污和氧化皮、鐵銹，并將之轉(zhuǎn)化成磷化層保護膜，這對提高油漆層的結(jié)合力、防腐能力和使用壽命是非常有利的。
關(guān)鍵詞：稀土、納米材料、“四合一”磷化膜、耐腐蝕性能
0. 前言
洗衣機、電冰箱、空調(diào)、汽車外殼，以及其它小型鋼鐵工件，在噴塑、噴、刷、涂、電泳油漆前，都必須進行除油、除銹、磷化、防銹處理，工藝流程為：工件除油→水洗→除銹→水洗→表調(diào)→水洗→磷化→水洗→水洗→干燥→噴塑或噴漆，有的甚至使用有毒、氣味難聞的有機溶劑清洗，工藝因多次水清洗用水量很大，清洗污水排放量大，磷化槽中的白色沉渣量大，特別是磷化后工件清洗水中有害金屬離子的排放對環(huán)境的污染更加嚴重。納米稀土“四合一”磷化工藝的應(yīng)用，只要將工件放在同一只磷化槽中處理，實現(xiàn)除油、除銹、磷化、防銹處理一步完成，磷化后不用清洗，干燥后即可噴漆、噴塑，這樣不但簡化了磷化工藝的管理和時間，有效提高了生產(chǎn)效率，而且大量節(jié)約了用水和實現(xiàn)廢水的零排放，避免對環(huán)境的污染。
大型鋼結(jié)構(gòu)件，如鋼架、鋼橋、大型機械、機器，在焊接裝配后，外表必須涂刷油漆，傳統(tǒng)工藝是：砂皮打磨、噴砂、噴丸打磨，將工件表面的銹污除盡，然后涂刷油漆，鋼件基體在涂刷油漆之前沒有防腐蝕膜層，而且在除銹后，基體表面馬上又會生成一層輕銹，實際上鋼鐵件涂刷油漆前始終是帶銹的，這樣對工件表面的油漆層的結(jié)合力和防腐蝕性是有嚴重危害的。納米稀土“四合一”磷化工藝，只要將磷化粉配制成弱酸性的磷化液，用擦拭清洗的方法，將鋼件表面的油銹和氧化皮清洗的同時，鋼基體表面就形成了一層磷化防腐蝕膜，待膜干燥后即可刷涂油漆，對提高油漆層的結(jié)合力和防腐蝕能力是很有利的，同時也避免了操作工在噴砂打磨時的勞累和灰塵對人體的侵害。
1. 實驗
1.1. 實驗樣片材料：試樣采用100mm×60mm×2mm冷軋鋼片，100mm×60mm×5mm熱軋帶氧化皮的鋼片和100mm×60mm×5mm帶有嚴重銹蝕的熱軋鋼片。
1.2. 實驗材料和儀器：磷酸，濃度85%的工業(yè)級，各化工商店均有售;CX-20非離子表面活性劑，湖北杰棟表面技術(shù)有限公司生產(chǎn);納米稀土“四合一”磷化劑，由本所自制;1000ml燒杯一只，天平、量杯、電爐、溫度計等實驗器皿。
1.3. 樣片耐蝕性檢測方法：按GB/T5936-1986《輕工產(chǎn)品黑色金屬化學(xué)保護層的測試方法 浸漬點滴法》，采用硫酸銅溶液點蝕法，試驗用硫酸銅點蝕液的配制為：分析純CnSO4.5H2O 40g/ L，分析鈍NaCL 36 g/ L，31%濃度的分析純HCL 1.2ml/L，測試前用臘筆在試樣表面畫一個小圓圈，用滴管吸取試液，滴一滴在圓圈內(nèi)，然后觀察試樣表面出現(xiàn)紅色斑點的時間，以秒計算，出現(xiàn)斑點秒數(shù)越長，耐腐蝕性能越好。另外將磷化樣片置于室內(nèi)，觀察其出現(xiàn)產(chǎn)生銹點的時間，耐銹蝕時間以天數(shù)計算，天數(shù)越長，耐腐蝕性能就越好。
1.4. “四合一”磷化工藝
磷化液的配方：磷酸50ml/L，納米稀土磷化劑8g/L，CX-20乳化劑5 ml/L，溫度55-65℃，將預(yù)備的三種鋼片直接放入1000ml的燒杯中，這時有大量的反應(yīng)氣泡，并且油污不斷浮出液面，10分鐘后，用吸油濾紙將油污吸收完后，取出試片，不清洗，很快自然干燥，樣片表面尚有少量油污點，立即用紗布擦去，樣片分別標(biāo)號“四”，以示“四合一”磷化樣片，待檢。
1.5. 常規(guī)磷化工藝：為了便于試片耐腐蝕檢測的對比試驗，采用兩種常規(guī)磷化工藝，分別獲取相應(yīng)的樣片進行對比，只有通過對比才能得出好壞、高低的結(jié)果。
1.5.1. 鋅系磷化：工藝流程：試片→除油→水洗→除銹→水洗→表調(diào)→磷化→水洗→自然晾干。磷化液配方：氧化鋅(99%)30 g/L，磷酸60 ml/L，硝酸鋅80 g/L，硝酸鎳1 g/L，檸檬酸2 g/L，促進劑2 g/L，溫度45-50℃，時間10分鐘，取出樣片，清洗二次，自然干燥，試片標(biāo)號“鋅”字，以示鋅系磷化試片，待檢。
1.5.2. 鋅鈣系磷化：前處理工序同1.5.1.，磷化液配方：氧化鋅50g/L，磷酸60 ml/L，硝酸鈣80 g/L，硝酸鎳1 g/L，檸檬酸2 g/L，促進劑3 g/L，溫度45-50℃，時間10分鐘，取出試片，清洗，自然干燥，試片標(biāo)記“鈣”字，以示鋅鈣系磷化試片，待檢。
2. 分析和討論
