磷化篇

1、磷化的目的

答：①給金屬基體提供保護，在一定程度上防止金屬被腐蝕;②用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力;③在金屬冷加工工藝中起減摩潤滑使用。

2、什么叫磷化

答：磷化即金屬鐵、鋅、鋁及其合金在酸性磷酸鹽溶液中進行化學反應，形成非金屬或非導體轉(zhuǎn)化膜的一個過程。

3、磷化的技術及發(fā)展史

奠定磷化技術基礎時期

1869英國Charles Ross獲得相關的**(B.P. N o.3119)。從此磷化工藝應用于工業(yè)生產(chǎn)。

磷化技術迅速發(fā)展時期

1909年美國T.W.Coslet將鋅、氧化鋅或磷酸鋅鹽溶于磷酸中制成了第一個鋅系磷化液。這一研究成果大大促進了磷化工藝的發(fā)展，拓寬了磷化工藝的發(fā)展前途。將磷化處理時間提高到1小時。

1929年Bonderizing磷化工藝將磷化時間縮短至10min。

1934至今磷化處理技術在工業(yè)上取得了革命性的發(fā)展，即采用了將磷化液噴射到工件上的方法?？蓮V泛應用于防蝕技術，金屬冷變形加工工業(yè)。

磷化技術廣泛應用時期

 二戰(zhàn)結(jié)束以后，磷化技術很少有突破性進展，只是穩(wěn)步的發(fā)展和完善。磷化廣泛應用于防蝕技術，金屬冷變形加工工業(yè)。這個時期磷化處理技術重要改進主要有：低溫磷化、各種控制磷化膜膜重的方法、連續(xù)鋼帶高速磷化。當前，磷化技術領域的研究方向主要是圍繞提高質(zhì)量、減少環(huán)境污染、節(jié)省能源進行。

4、磷化作用

涂裝前磷化的作用：增強涂裝膜層（如涂料涂層）與工件間結(jié)合力；提高涂裝后工件表面涂層的耐蝕性；提高裝飾性。

非涂裝磷化的作用：提高工件的耐磨性；令工件在機加工過程中具有潤滑性；提高工件的耐蝕性。

5、磷化的分類

答：按磷化膜體系可分為鋅系、錳系、鐵系、鋅鈣系、鋅錳系、非晶相鐵系六大類；按促進劑的類型可分為硝酸鹽型、亞硝酸鹽型、氯酸鹽型、有機氮化物型、鉬酸鹽型等；按磷化處理溫度可分為常溫（室溫，不加熱）、低溫（30℃～50℃）、中溫（50℃～70℃）、高溫（>80℃）四類；按使用方法可分為浸漬磷化和噴淋磷化。 

6、磷化的影響因素

答：溫度、游離酸度、總酸度、PH值、溶液中離子濃度。

7、溫度對磷化有什么影響

答：溫度愈高，磷化層愈厚，結(jié)晶愈粗大。溫度愈低，磷化層愈薄，結(jié)晶愈細。但溫度不宜過高，否則Fe2+ 易被氧化成Fe3+，加大沉淀物量，溶液不穩(wěn)定。

8、游離酸度對磷化有什么影響

答：游離酸度過高，則與鐵作用加快，會大量析出氫，令界面層磷酸鹽不易飽和，導致晶核形成困難，膜層結(jié)構(gòu)疏松，多孔，耐蝕性下降，令磷化時間延長。游離酸度過低，磷化膜變薄，甚至無膜。

9、什么叫游離酸度

答：游離酸度指游離的磷酸。

10、游離酸度的作用

答：促使鐵的溶解形成較多的晶核，使膜結(jié)晶致密。

11、什么叫總酸度

答：總酸度指磷酸鹽、硝酸鹽和酸的總和。

12、總酸度對磷化的影響

答：總酸度過高，膜層變薄；總酸度過低，膜層疏松粗糙。

13、總酸度的控制范圍

答：總酸度一般以控制在規(guī)定范圍上限為好，有利于加速磷化反應，使膜層晶粒細。

14、磷化工程中總酸度的變化

答：磷化過程中，總酸度不斷下降，反映緩慢。

15、磷化液的pH值控制范圍

答：錳系磷化液一般控制在2-3之間。

16、pH值對錳系磷化的影響

答：當PH>3時，工件表面易生成粉末。當PH<1.5時難以成膜。

17、溶液中Fe2+對磷化的影響

答：溶液中Fe2+濃度不能過高，形成的膜晶粒粗大，膜表面有白色浮灰，耐蝕性及耐熱性下降。

18、溶液中Zn2+濃度對磷化的影響

答：當Zn2+濃度過高，磷化膜晶粒粗大，脆性增大，表面呈白色浮灰;當Zn2+濃度過低，膜層疏松變暗。

19、磷化渣形成的原因

答：磷化渣的主要成分是磷酸鋅和磷酸鐵的混合物，它是磷化液與金屬表面發(fā)生化學反應時的必然產(chǎn)物之一。當鋼鐵件與磷化液接觸時，首先鐵被酸溶解，溶解下來的鐵離子一部分參與成膜反應形成磷化膜成分磷酸鐵鋅，而另一部分鐵離子則被氧化成磷酸鐵沉淀，從溶液中析出形成磷化渣。另外，如果反應過程控制不當，就會造成過中和現(xiàn)象，導致過量的磷酸鋅沉析出來，形成富鋅磷化渣。

20、磷化渣的危害

答：①當磷化液中的渣含量逐漸增多時，容易吸附在車身上，這些渣容易引起涂層早期起泡和脫落，并且降低了整車涂層的附著力和抗腐蝕能力。②磷化渣被帶入電泳槽后會污染電泳槽液，造成超濾膜的阻塞，降低超濾膜的使用壽命。 ③阻塞噴嘴及循環(huán)管道，造成不必要的翻槽。④易阻塞熱交換器，過多的硝酸清洗不但會縮短熱交換器的壽命，而且會有硝酸漏入磷化液中的危險。⑤磷化渣已列入國家危險固廢名錄之列。

21、磷化渣為什么要去除？

答：保證槽液始終處于動態(tài)平衡的良好狀態(tài)。

22、如何控制磷化渣的形成

答：①降低磷化溫度。②降低磷化液的游離酸度。③提高磷化速度，縮短磷化時間。④提高 與的比值。

23、磷化處理的缺陷

答：①磷化處理液中都含有磷酸鹽、亞硝酸鹽及重金屬等有害物質(zhì)；②處理過程中產(chǎn)生沉渣及有害氣體；③排放的廢水中含有重金屬、COD含量較高④磷化處理大部分需在加溫的條件下進行，能耗較大；⑤測試分析工作繁雜，每天每班要進行多次游離酸、總酸、促進劑點等測試，還需定期對槽液進行鋅鎳錳含量、 磷酸根含量、硝酸根含量、氟離子含量、氟硅酸含量等進行測試。

磷化替代篇

 24、什么叫磷化替代

答：磷化替代是采用環(huán)保型的非磷化工藝來獲得磷化處理所達到的效果，其完全摒棄磷酸鹽體系而采用全新處理方法。

25、磷化替代的研究方向

答：主要有稀土鹽處理、鉬酸鹽處理、鋯酸鹽處理、有機硅烷處理。

26、磷化替代早期主要研究單位

答：德國漢高公司、凱密特爾公司、日本帕卡瀨精株式會社、美國依科公司。

27、稀土鹽處理有哪些缺陷

答：工藝復雜、維護困難、成本高；目前工業(yè)上尚無應用案列。

28、鉬酸鹽處理有哪些缺陷

答：較低毒性、處理后需封閉、成本較高；離實際規(guī)模化應用還有一大段距離

。

29、鋯系納米陶瓷成膜技術的缺陷

答：材質(zhì)適應面窄、水質(zhì)要求高、成膜性能不理想、停線時間不能過長，工件死角處易返銹等；只適合材質(zhì)好、工件結(jié)構(gòu)簡單、工藝管理規(guī)范的領域。

30、什么叫硅烷處理

答：硅烷化處理是以有機硅烷為主要原料對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程。

31、有機硅烷處理的技術缺陷

答：無色成膜、膜薄、耐蝕性欠佳、對水質(zhì)要求較高，成膜后耐水洗性差、溶液穩(wěn)定性差、無法自愈。只適合材質(zhì)好、工件結(jié)構(gòu)簡單、工藝管理規(guī)范的領域。

32、為什么在酸洗的冷軋板上，鋯系處理和硅烷類處理仍不能替代傳統(tǒng)磷化處理？

答：這是由于酸洗后殘酸的帶入會對轉(zhuǎn)化膜造成破壞、殘酸對工作液穩(wěn)定性的降低、酸洗后產(chǎn)生浮銹影響轉(zhuǎn)化膜結(jié)合力、轉(zhuǎn)化膜耐蝕性不好等。

33、普通磷化替代應用過程中有哪些問題？

答：耐水洗性差，水質(zhì)耐受性差，材質(zhì)耐受性差，共線及電泳配套性差，耐蝕性差。

34、普通磷化替代為什么不能水洗

答：普通磷化替代研發(fā)機理未根本突破：膜薄、耐蝕性不夠、抗疲勞性差，酸洗板不成膜，水洗后性能變差，或者積水處返銹。

35、普通磷化替代為什么要使用超純水

答：一般的自來水中雜質(zhì)含量較高，而普通磷化替代膜自身抗疲勞性較差，水中雜質(zhì)會對普通磷化的性能會產(chǎn)生影響。

36、普通磷化替代為什么不能在酸洗板表面正常成膜

答：普通磷化替代液的游離酸度較低，溶液中氫離子濃度較低，導致鋼鐵表面的浮銹在工作液不能被除去。

37、為什么普通磷化替代與電泳配套性較差

答：普通磷化替代膜的耐堿性較差，而電泳涂裝過程中可能會在工件表面出現(xiàn)瞬間高堿度的區(qū)域。

38、為什么普通磷化替代膜耐蝕性差

答：這是由于普通磷化替代膜薄，且自身的致密性較差。

39、普通磷化替代適應于哪些范圍

答：適用于無銹的、低碳鋼冷板、工件形狀簡單、配備純水和烘干房的自動流水線。

40、目前市場上有哪些魚目混珠的現(xiàn)象

答：市場上一些打著“環(huán)保型前處理工藝”旗號的水性樹脂、水性防銹劑、氧化鈍化劑、“四合一”、以及其它類似產(chǎn)品在混水摸魚。

41、什么叫水性樹脂

答：水性樹脂是以水代替有機溶劑作為分散介質(zhì)的新型樹脂體系。

42、水性樹脂包括哪幾類

答：水溶性高分子、高吸水樹脂和水性涂料。

43、水性樹脂有哪些優(yōu)勢

答：環(huán)保，減少火災風險，與底材具有極高的附著力，固化后的涂膜耐腐蝕性和耐化學藥品性能優(yōu)異，涂膜收縮小、硬度高、耐磨性好、抗腐蝕性能、電氣絕緣性能優(yōu)異。

44、什么叫水性防銹劑

答：水性防銹劑是一種水基防銹溶液，可有效的保護鋼、鐵等材料，防止生銹。

45、水性防銹劑有哪些優(yōu)勢

答：以水為分散介質(zhì)，環(huán)保性能優(yōu)秀，不燃不爆、無污染；不含甲苯、乙苯、二甲苯等苯系物，無刺激性氣味，對人體無毒害；使用簡單方便，可在常溫下以浸涂、噴淋、刷涂等多種方法；具有優(yōu)良的施工性能等。

46、什么叫鈍化

答：鈍化是使金屬表面轉(zhuǎn)化為不易被氧化的狀態(tài)，而延緩金屬的腐蝕速度的方法。

47、鈍化有哪些優(yōu)點

答：不增加工件厚度和改變顏色，提高產(chǎn)品的精密度和附加值；可反復添加使用，膜層致密、性能穩(wěn)定。

48、四合一的定義

答：四合一包括除油、除銹、磷化、鈍化。

49、四合一有哪些優(yōu)點

答：工藝節(jié)時節(jié)能，簡化工序，設備投資小。

50、“三合一”、“四合一”存在哪些應用問題？

答：通過近幾年大量表面處理客戶的反饋，該類型的“三合一”、“四合一”磷化液存在嚴重的掉漆、掉粉等漆膜配套問題。

51、為什么“三合一”、“四合一”存在掉漆、掉粉等問題？

答：這是由于“三合一”“四合一”磷化工作液中的油垢、渣含量逐漸增多時，容易吸附在工件表面上，不水洗的話必將引起涂層早期起泡和脫落，降低涂層的附著力和抗腐蝕能力。

52、普通防銹劑與轉(zhuǎn)化膜處理劑有哪些區(qū)別？

答：普通的防銹劑在金屬表面形成一層附著力不高的覆蓋膜層，有的水溶性防銹劑經(jīng)烘干后在工件表面濃縮成固體膜層，不耐水洗，防銹時間短，防銹效果不佳。轉(zhuǎn)化膜處理劑在常溫下將鋼鐵表面的銹和氧化皮轉(zhuǎn)化成一種與鋼鐵結(jié)合緊密的高抗蝕性的鋼鐵保護膜，從而起到除銹防銹的雙重作用。

53、為什么從嚴格意義上來說，水性樹脂、水性防銹劑、鈍化劑、四合一不能替代傳統(tǒng)的磷化？

答：水性樹脂、水性防銹劑、鈍化劑不能水洗，以致與對工件表面清潔度要求較高的電泳等工藝配套性較差；四合一溶液pH值較低、沉渣多、致密性差、不能水洗、廢液污染環(huán)境。

什么才是真正意義上的磷化替代工藝

 54、什么才是真正意義上的磷化替代工藝？

答：磷化替代新興工藝只有完全達到傳統(tǒng)磷化工藝的耐蝕性、耐酸、耐水洗、防銹、附著力等方面性能指標，同時無磷、不含重金屬離子、無沉渣。

55、磷化替代膜為什么要肉眼可見？

答：通過傳統(tǒng)磷化工藝處理，外觀會出現(xiàn)明顯變化，這樣可以很容易辨別成膜質(zhì)量，解決生產(chǎn)管理不便的問題。

56、磷化替代工藝成膜后為什么要耐水洗？

答：磷化替代工藝成膜后經(jīng)過水洗工序，不僅可以解決生產(chǎn)中工件死角積水返銹的問題，并為電泳涂裝等對工件表面清潔度要求較高的下道工序創(chuàng)造良好的施工條件。

57、為什么有酸洗板的存在？

答：有些板材表面的銹蝕以及氧化膜較重，必須通過酸洗才能去除。

58、磷化替代膜為什么要耐堿性?

答：電泳涂裝過程中可能會在工件表面出現(xiàn)瞬間高堿度的區(qū)域，如果耐堿度不夠，可能會損壞成膜性能，為后續(xù)電泳涂層的耐腐蝕性能和附著力帶來質(zhì)量隱患。

59、HQ2000/8處理工藝流程？

答：脫脂    水洗    除銹    水洗    表調(diào)    水洗    HQ2000/8C    水洗      鈍化

其中除銹可根據(jù)現(xiàn)場工件表面銹蝕程度選擇；鈍化可根據(jù)工件需要防銹時間長短選擇。

60、HQ2000/8處理工藝流程中表調(diào)有什么作用？

答：可去除工件表面的浮銹并形成一層轉(zhuǎn)化膜。

無磷替代磷化重重大技術突破

61、HQ2000/8有哪些重大技術突破？

答：酸洗工藝能正常成膜，耐水洗，處理的工件可返工處理，無沉渣、調(diào)整方便，電泳工藝性能達標、多種金屬及不同性質(zhì)材質(zhì)共線成膜、帶鋼彩涂前處理。

62、HQ2000/8無磷替代磷化研究過程

2006年開始研究，第一代產(chǎn)品以硅烷為主題，第二代產(chǎn)品以鋯鹽為主題，第三代微納陶瓷復合膜，前后大約10年時間。

63、HQ2000/8無磷替代磷化研究具體研究內(nèi)容

1、不同金屬（鎂合金除外）共線生產(chǎn)；

2、常溫處理；

3、酸洗后殘液允許少量帶進2000/8E（無磷轉(zhuǎn)化膜）；

4、允許金屬酸洗后出現(xiàn)的浮銹進入2000/8E（無磷轉(zhuǎn)化膜）；

5、經(jīng)2000/8E（無磷轉(zhuǎn)化膜）處理的工件經(jīng)水洗后自然晾干無任何銹跡；

6、2000/8E（無磷轉(zhuǎn)化膜）處理的工件時間小于5分鐘；

7、工件積水處不返銹；

8、經(jīng)鈍化后的工件室內(nèi)存放7天以上；

9、槽液無沉渣，不用除渣設備；

10、槽液可重復使用，倒槽時間3個月以上；

11、不改變原來生產(chǎn)工藝和設備；

12、不良品可簡單返工；

13、2000/8系列產(chǎn)品無磷、無鉻不含重金屬、亞硝酸鈉；

14、附著力一級，與噴漆、塑粉、電泳配套性良好；

15、中性鹽霧試驗504小時。

16、裸膜耐3%氯化鈉溶液浸泡2小時膜層無變化；

17、裸膜在PH：12溶液中浸泡2小時膜層無變化；

18、綜合成本上浮小于20％

以上問題是通過市場調(diào)研，依據(jù)中國工廠現(xiàn)場工藝、操作人員素質(zhì)，客戶性能要求，環(huán)保要求，成本要求，產(chǎn)品維護等要求制定設計要求。

64、HQ2000/8產(chǎn)品優(yōu)勢有哪些？

答：無磷、無鉻，不含重金屬、不含亞硝酸鹽，積水處不防銹、停線時間長、耐蝕性強、無需加熱、換槽時間長，可重復使用。

65、為什么HQ2000/8工藝維護簡便？

答：因為HQ2000/8使用過程中只需控制溶液的pH值一個指標，而工作液的pH值范圍廣：pH值1.2-5，這也是產(chǎn)品優(yōu)勢之一。

66、為什么HQ2000/8成本較低？

答：因為使用HQ2000/8無需加熱，工作液壽命長，且可重復使用。

67、如何實現(xiàn)HQ2000/8膜厚厚于一般磷化替代產(chǎn)品的膜厚？

答：我們在產(chǎn)品的配方設計過程中摻雜了改性的納米粒子。

68、HQ2000/8產(chǎn)品為什么換槽時間長？

答：這是由于HQ2000/8產(chǎn)品使用過程中不產(chǎn)生沉渣，消除了前處理工序中的固體廢物處理問題。

69、HQ2000/8產(chǎn)品使用過程中為什么沒有沉渣的產(chǎn)生？

答：磷化過程中磷化渣的產(chǎn)生是由于溶液中有Fe3+，，而HQ2000/8產(chǎn)品中不含磷。

70、為什么HQ2000/8產(chǎn)品在低酸度情況下仍然達到除銹的功能？

答：這是由于我們在產(chǎn)品的配方設計過程中考慮了螯合劑的加入，其與鐵銹反應螯合，從而達到從金屬基體上剝蝕鐵銹的目的。

71、為什么HQ2000/8形成轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性達到磷化的耐蝕性？

答：因為成膜劑是以超支化硅烷偶聯(lián)劑以及螯合劑復合而成的，大大提高了轉(zhuǎn)化膜的致密性，同時體系中還加入了多種金屬化合物與有機螯合劑復合而成的緩蝕劑以及多羧酸鹽來提高轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性。

72、HQ2000/8形成的轉(zhuǎn)化膜為什么具有自修復功能？

答：這是由于產(chǎn)品配方設計過程中緩蝕劑的功效，這些緩蝕劑可以提供活性離子，這些活性離子能夠進入到硅烷膜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，當腐蝕再出現(xiàn)時，這些離子就能進入腐蝕區(qū)域減緩腐蝕速率。

73、為什么一般磷化替代產(chǎn)品不能水洗，而HQ2000/8產(chǎn)品可以水洗？

答：這是由于一般磷化替代產(chǎn)品形成的轉(zhuǎn)化膜致密度以及均勻程度較差，而HQ2000/8產(chǎn)品配方設計過程中克服了這些缺陷。

74、針對酸洗板，目前普通磷化替代存在哪些問題？

答：殘酸降低工作液的穩(wěn)定性、酸洗后產(chǎn)生浮銹影響轉(zhuǎn)化膜結(jié)合力以及耐蝕性等。

75、為什么一般磷化替代產(chǎn)品在酸洗板上形成的膜耐蝕性較差。

答：一般磷化替代產(chǎn)品形成的膜厚較薄，殘余的浮銹不能被全部遮蓋，疏松結(jié)構(gòu)的鐵銹作為連接外部空氣和基體的通道會加快基體的腐蝕，從而轉(zhuǎn)化膜的抗腐蝕能力下降。

76、HQ2000/8產(chǎn)品為什么可以處理酸洗板？

答：HQ2000/8產(chǎn)品可去除酸洗后表面的浮銹，同時在鋼材表面生成一層結(jié)合力優(yōu)良的致密轉(zhuǎn)化膜，具有較好的工序間防銹能力。

77、HQ2000/8產(chǎn)品為什么可以重復使用？

答：這是由于產(chǎn)品配方設計合理，產(chǎn)品工作過程中各種組分發(fā)生協(xié)同反應。

78、為什么允許酸洗后殘液少量進入HQ2000/8C

答：因為HQ2000/8C配方的設計過程中充分考慮了少量酸殘液的影響，通過破壞性實驗發(fā)現(xiàn)，少量酸液不會對其性能進行破壞。

79、酸洗板大部用于哪些行業(yè)？

答：主要集中在汽車、壓縮機、機械制造、零配件加工、風機、摩托車行業(yè)和鋼家具、五金配件、電柜貨架及各種形狀的沖壓件等。

80、目前酸洗板環(huán)保磷化研究國內(nèi)外有報導的嗎？

答：未見報道，除HQ2000/8產(chǎn)品相關的報道。

81、目前酸洗板環(huán)保磷化研究國內(nèi)外有應用的嗎？

答：沒有，除HQ2000/8產(chǎn)品得到工業(yè)化應用外。

82、酸洗板環(huán)保磷化需克服的難點在哪？

答：酸洗板表面的浮銹對成膜的影響，溶液要承受酸的污染。

83、貴公司為何要研究酸洗板環(huán)保磷化？

答：目前市場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，不能替代傳統(tǒng)磷化。

84、貴公司酸洗板上在理論上有哪些突破？

答：在有機-無機雜化膜成膜機理的基礎上，將溶膠-凝膠技術，納米鋯化成膜技術、水銹防銹技術、復合硅烷技術、低表面處理技術的機理和應用實踐結(jié)合起來。

85、有機—無機雜化成膜原理？

答：有機-無機雜化膜在有機網(wǎng)絡中引入無機質(zhì)點，改善網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，增強了膜的機械性能，提高了熱穩(wěn)定性，改善和修飾膜的孔結(jié)構(gòu)和分布，提高膜的滲透性和分離選擇性。