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摘要：介紹了適宜于鋅鐵合金電鍍后的直接磷化工藝;討論了酸比值等參數(shù)對磷化膜質量的影響;指出工藝的可行性已為生產(chǎn)所驗證。
關鍵詞：直接磷化;電鍍;鋅鐵合金;工藝
中圖分類號：TG174.4 [文獻標識碼]B [文章編號]1001一1560( 2006) 12- 0067- 03
0 前言
鋼鐵基體最初在打膩子基礎上(即去除基體表面油污)刷一層防銹漆為底層再涂裝，至20世紀70年代則已為磷化作底層所取代，到20世紀90年代，由于磷化底層不能滿足涂裝的防護要求，又以鍍鋅層取代磷化層作涂裝底層。隨著鋼鐵涂裝對防護性能要求的提高，近年來又用熱鍍鋅板代替普通鍍鋅板進行噴粉涂裝。熱鍍鋅表面有鉻鹽鈍化膜，可以不磷化直接噴粉，但鋅花較大，表面有條紋，不經(jīng)磷化處理，噴粉后條紋仍隱約可見，不適合作外觀件，所以還要磷化處理后再噴粉川。鋅鐵合金電鍍層不僅防護性能優(yōu)于普通鍍鋅與熱浸鍍鋅，而且還能提高對漆膜的粘接附著能力，具有良好的焊接加工性、抗蠕變性、易磷化性及優(yōu)良的抗蝕性(其抗蝕性為純鋅層3一5)倍[3]。鋅鐵合金電鍍后進行磷化處理，能獲得一層穩(wěn)定的保護膜，可抑制其表面活性，提高涂層與基體鍍層的結合力，是鋼鐵涂裝的最佳選擇。
磷化可分為鋅系、鐵系、錳系、鋅鈣系與鋅錳系等工藝。由于磷化是酸性溶液，pH值低于3.0，對鍍層溶解較大，從而將降低鍍層的防護性能，只有將pH值提高到3.5以上，減少鍍層在磷化過程中的溶解，減輕其對防護性能的影響，才能滿足涂裝的高防護要求。本文對鋅鐵合金電鍍后的直接磷化工藝進行了介紹。
1 工藝磷化
1.1 表調處理
表調是常溫磷化不可缺少的重要工序。在酸堿兩類表調劑中，堿性(pH=8.0 9.5)膠欽磷酸態(tài)表調劑基本不溶解電鍍層，最適用于鋅鐵合金的鍍后磷化。表調后不清洗，直接磷化，能加快磷化成膜速度。
表調劑 : 膠欽磷酸態(tài)1一3歲L,pH =8.0-9.5，溫度為室溫，時間30一60 s。配制好的表調液呈乳白渾濁狀。
1.2 磷化液組成及工藝條件
1.3 溶液配制
(1)磷化槽洗凈后，加入2/3體積30一
(2)依次將計量磷酸二氫鋅、硝酸鋅、硝酸鎳、亞硝酸鈉、磷酸二氫錳加人槽內，充分攪拌，使其溶解完全。
(3)將計量氟化鈉在另一容器內用熱水溶解后在攪拌下加人。
(4)將計量的十二烷基硫酸鈉用少量溫水調成糊狀加適量水加溫至沸騰5 min后，以2一3倍水稀釋加人槽內，攪拌均勻。
(5)將計量ZP添加劑稀釋后加人槽內，將水補加至所需體積，充分攪拌均勻。
(6)取 樣 分析，調整酸度后試生產(chǎn)。
1.4 酸度的測定、調整與標準液的配制
磷化液酸度以點計算:即用0.1 mol標準液，滴定10 mL磷化液所消耗的NaOH體積(mL)。磷酸是三元酸，其滴定曲線在pH=4.5和9.5處有兩個有突躍。pH=4.5 處用于游離酸度的測定，pH=9.5處用于總酸度的測定。根據(jù)磷化工藝確
定游離酸與總酸度的點數(shù)，新配磷化液要按此測定調整。
游離酸度如果高于上限(1.5點)，可加入
總酸 度 如 高于30.0點，可用水稀釋;如低于下限(15.0點)，可加人20一22歲L硝酸鋅或40一45留L磷酸二氫錳，總酸度升高10.0點，如果前者加
溶液總酸度和游離酸度還可用稀磷酸或碳酸鈉溶液進行調整川。
酸比是總酸度(點)和游離酸度(點)的比值，是磷化必須控制的主要參數(shù)。酸比小，意味著游離酸太高，反之則低。以本工藝為例:工藝確定總酸度15.0一30.0點為標準，隨溫度變化游離酸度、酸比和pH值都會發(fā)生改變:
1.5 清洗
磷化后的清洗至關重要，由于磷化膜多孔，容易吸附鹽類，如果表面的金屬鹽清洗不凈，滲人膜孔，便會導致膜層起泡而影響磷化膜的質量。因此工件出磷化槽后，應先經(jīng)
1.6 鈍化封閉處理
為減少膜層孔隙率與提高磷化膜的耐蝕性，以微量的鉻配稀溶液，加溫至
2 影響磷化膜質量的因素
2.1 表調
磷化前的表調能縮短成膜時間，細化膜的結晶，降低磷化過程中對鋅鐵合金鍍層的腐蝕溶解。以膠體欽作表調劑，這種效果很明顯。因膠體欽表調劑呈弱堿性(pH =8.0一9.5)，不僅對鋅鐵鍍層基本不溶解，而且表調液中的欽粒能均勻分散在溶液中，使鍍層表面能均勻沉積欽顆粒，產(chǎn)生活性點，利于磷化進行。pH值高時，導致膠體欽分解而失去活性，低時則增大欽微粒凝聚的可能性。此外，表調劑一次不宜多配，每次以10 d計，每天更換10%,10 d換完為一周期再配。新配制的表調液應呈乳白混濁狀，若呈透明狀則失敗，生產(chǎn)中應每天按10%更換新液，否則表調液很快會變成透明狀，表明其已失效，此時必須全部更換新液。
2.2 成膜物質
基本成膜物質主要指磷酸二氫鋅、硝酸鋅和磷酸。Zn2+的濃度對磷化成膜過程和磷化膜結構有重要影響，提高Zn2+濃度，可增加磷化反應速度。Zn2+濃度可控制在1.5一10.0夢L，過高時磷化膜結晶粗大，性脆;過低則磷化速度慢，膜層疏松發(fā)暗。H2PO 4直接參與成膜，在磷化反應時轉變?yōu)榱姿岣⑴cZn2+在表面反應成膜。磷化液中維持一定濃度的HZP04，可保證磷化速度及磷化膜質量。適量的磷酸根離子還可加快磷化速度，在磷化膜形成過程中促進合金鍍層溶解而形成致密的磷化膜，從而使防護性能相應提高。
2.3 輔助成膜物質
輔助成膜物質主要有Ni(I ),Mn(1[ )和亞硝酸鹽等，起促進磷化反應、穩(wěn)定磷化液、細化晶粒、提高膜層性能等作用，也稱促進劑。Mn( I)可提高磷化膜硬度，降低處理溫度川。硝酸根與亞硝酸鹽復配使用較好，對膜的形成有特殊作用。亞硝酸鈉含量應控制在工藝范圍內，含量少時，促進作用弱，磷化進度慢;含量過高，不僅磷化速度快，還影響膜層結合力，在鍍層表面形成阻礙磷化膜生長的厚鈍化層，出現(xiàn)彩色磷化，膜層泛黃。亞硝酸鈉用量控制在0.5一1.5酬L為宜。
2.4 ZP添加劑
ZP添加劑由2個以上梭基和梭基的有機酸(鹽)組成，其在磷化過程中起著減少沉淀、細化結晶、疏松垢物、加速磷化的作用。用量控制在工藝范圍內為好。
2.5 酸度與酸比
(1)游離酸度對磷化成膜及膜層的耐蝕性影響極大。酸含量過高，成膜速度慢，且膜層薄，磷化液的穩(wěn)定性與磷化膜的成膜量都相應降低;含量過低，成膜疏松，未反應的磷化晶體將沉積在鍍層表面形成白色斑點，造成后續(xù)工序處理困難，同時也降低了耐蝕性。應按工藝要求的游離酸度調整。
(2)總酸度的大小直接影響磷化膜的形成、膜的清潔度及耐蝕性。提高總酸度有助于加速磷化反應，使膜層薄而細致均勻，磷化溫度可相應降低。總酸度高，成膜離子濃度高，有助于成膜，但太高時，膜層薄，影響抗蝕性;總酸度低時成膜速度慢，膜粗糙且薄，耐蝕性低，外觀也較差。由于磷化過程中的消耗和水解，總酸度不斷變化，生產(chǎn)中應適時將總酸度調整到工藝范圍。
(3)酸比較單獨的游離酸度和總酸度更能準確地反映溶液組成對成膜過程的影響情況，使溶液的基本組成保持平衡。控制酸比的范圍，是磷化生產(chǎn)上常用的槽液控制方法。
3 結語
鋼鐵件的電鍍一磷化、涂裝組合工藝是高防護性能的涂裝技術。如何研究出更多的適用于電鍍的磷化工藝，降低磷化液的酸度，減少對鍍層的溶解，適應電鍍磷化的需要，并確保滿足涂裝的高防護要求，是今后業(yè)內努力的方向。
