磷化渣的形成原理与管控

盟友1256987642

2023-12-27 11:18

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磷化过程一般要发生的反应分为三个阶段：

①金属与酸作用引起金属溶解；

②金属的溶解导致零件附近溶液中的Ｆｅ２＋含量上升，ｐＨ值上升，使磷酸二氢盐发生解离；

③不溶性正磷酸盐在金属表面沉积形成磷化膜．

１磷化膜与磷化渣的形成机理
磷化处理药剂的主要组成为各类磷酸盐，也就是所谓的锌系磷化、铁系磷化和锰系磷化等．这些磷酸盐能溶于水，在氧化剂、催化剂的作用下，磷酸盐的水溶液与洁净的金属表面相接触时，将发生一系列的反应，磷化过程的总反应方程式如下：

磷化渣的主要成分是ＦｅＰＯ４，但其中也有少量的Ｍｅ３（ＰＯ４）２．磷化膜的主要成分是Ｍｅ３（ＰＯ４）２.４Ｈ２Ｏ，但也有磷酸铁与黑色的氧化铁．

２磷化过程中沉淀反应的特性
磷化液的沉淀反应一般只在磷化过程中发生，并且大部分沉淀反应发生在金属机体与磷化液接触的界面，少部分沉淀反应也在远离界面的区域发生．在金属机体与磷化液接触的界面区域，反应向形成沉淀的方向进行，其表现形式主要有３类：第一类最终在金属表面以结晶的形式析出而形成磷化膜；第二类由于反应速度快，且沉淀一般表现为无定型，此类沉淀物难以参加成膜而最终以沉渣的形式存在；第三类反应的沉淀一般只在瞬间形成，只要离开界面马上会被溶解，所以一般不参加成膜，也不会在沉渣中出现．在远离界面区域发生的沉淀反应，其形成的沉淀均以沉渣的形式存在．

3 磷化渣的控制方法和措施
磷化渣可分为正常沉渣和非正常沉渣两种．其中，正常沉渣是指严格按照磷化液规定的工艺条件和工艺规程进行磷化时产生的沉渣；非正常磷化是指由于外界条件的影响，从而导致工艺条件发生变化，或由于磷化过程自身消耗导致槽液成分变化的情况下产生的沉渣．我们在民权冰熊冷柜涂装生产线改造时，针对涂装成品率低、涂层质量差进行了全工序诊断，并采取多种处理措施进行比较，通过对磷化工段进行改造，磷化工序中磷化沉渣量减少了约５９％，最终涂装成品率由原７８％提高到９７％，涂层质量也得到了极大的提高．对该项目实践的总结认为，减少磷化沉渣的产生及控制磷化渣对磷化工艺危害的方法和措施有３个方面．

3．１正确选择磷化液，切实保证磷化条件
正常沉渣是由磷化液自身的特性所决定的，沉渣量基本上与磷化的处理面积成正比．所以要减少正常沉渣，选择或配置低渣磷化液是减少磷化渣的关键．不同的磷化液产生的磷化沉渣数量大不相同，有的中温磷化液沉渣量可达３０ｇ／ｍ２，而有的低温低渣磷化液沉渣量只有２～３ｇ／ｍ２．因此我们选择磷化液时，在满足磷化质量要求的前提下，尽量选择沉渣量少的磷化液．大致可以遵循以下规律：中低温磷化比高温磷化沉渣量少；浸渍磷化比喷淋磷化的沉渣量少．降低磷化温度，降低磷化液中的ＰＯ４３－的浓度、减少Ｆｅ３＋的生成，都可以减少磷化液的产生．

3．２设备上采取的措施
设备是为工艺服务的．虽然工艺上在磷化温度、时间等方面对磷化设备都已提出了较高的要求，但要减少磷化渣的产生，还应采取以下措施：①加强磷化液的温度控制，避免磷化液温度过高，破坏槽液的平衡而产生大量的沉淀；②加强磷化时间的控制，避免磷化时间过长而增加磷化沉渣；③不能使用蒸汽直接加热磷化液，也不能采用蒸汽加热管加热磷化液，避免磷化液加热过程中局部过热而产生大量的沉淀；④在不生产时，避免长时间加热而增加磷化渣的产生；⑤由于磷化渣是磷化过程的必然产物，在采取以上措施的同时，还可以采用磷化除渣设备，将产生后的磷化渣去除，比如利用高位沉降、斜管斜板沉降等设备，既可以离线又可以在线减少槽液中的磷化渣．

3．３加强磷化液的使用管理
磷化液中存在多种电解质的多相离子平衡，只要温度、游离酸度、总酸度等稍有变化，就有可能导致大量的各种非正常磷化渣产生，因此磷化液的使用管理，在工艺、设备、槽液管理等方面都有严格的要求．只有工艺配套完善、设备配置合理、槽液管理细致，才能最大程度地减少非正常磷化沉渣的产生．

一般，磷化工艺总是需要除油或除锈等工艺与之配套，只有除油、除锈完全的工件，才能具有良好的磷化效果．所以，除油、除锈对磷化成膜是必需的．如果除油、除锈工艺不完善，除油、除锈中所含有的酸碱离子被带入磷化液，就可能会对磷化液造成大的污染，并使磷化渣大量产生．禁止酸、碱处理后的工件不经过水洗就直接进入磷化槽．ＯＨ－和Ｈ＋的带入，会破坏槽液中的离子平衡，最终会导致大量的沉淀出现．因此，自动生产线上的酸碱处理后的工件，一般需经过两道以上的水洗，每道水洗时间不少于３０ｓ，方可进入磷化槽．非自动生产线上，经过酸碱处理后的工件必须经过一道以上的水洗，才能进入磷化槽．在除油和除锈时使用强碱和强酸时，必须采用相应的中和工序，并水洗之后才能进入磷化槽．工件吊装时，应避免工件积液，以防止积液部位清洗不净，并将大量杂质离子带入磷化槽．在生产线上，磷化之前的最后一道工序应考虑足够的沥液时间，以防沥液不净而将杂质离子带入磷化槽．

在磷化生产过程中，由于磷化液中有效成分的不断消耗，磷化液的游离酸度、总酸度等都在不断地变化，所以需要对磷化液中的有效成分不断地进行检测，并不断地添加．为减少磷化渣的产生，槽液维护应遵循以下原则：①磷化液的检测和定期定量添加可以保证槽液始终处于正常的生产状态，以减少非正常沉渣的产生；②磷化液的添加以少量多次为原则。

关键词：磷化、磷化渣

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