鋼鐵件常溫前處理工藝技術(shù)研究

劉洪波

摘要：本文通過對鋼鐵件磷化的常溫替代工藝進行研究，以確定替代工藝的可行性，從而達到表面處理生產(chǎn)節(jié)能減排的目的。

關(guān)鍵詞：常溫前處理;磷化替代;節(jié)能減排

1 前言

磷化是常用的前處理技術(shù)，原理上應(yīng)屬于化學(xué)轉(zhuǎn)換膜處理，是一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的過程，所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。主要應(yīng)用于鋼鐵表面磷化，有色金屬（如鋁、鋅）件也可應(yīng)用磷化。

磷化的目的主要是：給基體金屬提供保護，在一定程度上防止金屬被腐蝕;用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力;在金屬冷加工工藝中起減摩潤滑作用。本文主要針對涂漆前磷化的替代工藝進行研究。

公司現(xiàn)有磷化生產(chǎn)工藝采用低溫磷化工藝，工藝規(guī)定的溫度范圍是35～45℃。目前采用的加熱方式為蒸汽加熱，耗費能源并且加溫時間長，遇到異常情況導(dǎo)致沒有蒸汽或者蒸汽壓力不足，生產(chǎn)準(zhǔn)備需要的時間更多甚至無法生產(chǎn)，影響了生產(chǎn)效率。

通過對磷化的常溫替代工藝進行研究，可有效的減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，降低能源的消耗。

2 替代工藝

2.1 常溫磷化

常溫磷化所需溫度較低，一般為10℃～40℃，正常生產(chǎn)時無需加溫或僅需要較低的溫度即可，工藝流程為化學(xué)除油—熱水洗—冷水洗—酸洗—冷水洗—冷水洗—表調(diào)—磷化—冷水洗—熱水洗。

開展替代工藝研究前應(yīng)廣泛收集鋼鐵件常溫磷化工藝方案，通過逐個對廠家工藝方案試驗及對試驗結(jié)果檢驗，根據(jù)試件外觀質(zhì)量、磷化膜耐蝕性以及工藝特點等綜合考評，最終選擇最佳工藝生產(chǎn)方案。本人所在公司目前選用的工藝方案的工藝參數(shù)范圍如下：

總酸度：19～22點

游離酸：0.2～0.5點

促進劑濃度：3.0～5.0點

溫度：20℃以下

時間：8～12min

2.2 硅烷化處理

硅烷化處理是以有機硅烷水溶液為主要成分對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程。硅烷化處理與傳統(tǒng)磷化相比具有以下多個優(yōu)點：無有害重金屬離子，不含磷，無需加溫。硅烷處理過程不產(chǎn)生沉渣，處理時間短，控制簡便。處理步驟少，可省去表調(diào)工序，槽液可重復(fù)使用。有效提高油漆對基材的附著力。

硅烷化處理應(yīng)用于生產(chǎn)后，可有助于節(jié)約能源，減少污染物質(zhì)的排放。

硅烷化處理一般的工藝流程為化學(xué)除油—熱水洗—冷水洗—硅烷處理—冷水洗—熱水洗，通過對不同的硅烷化處理方案進行對比試驗，本人所在公司選用的工藝方案的工藝參數(shù)范圍如下：

硅烷陶化液：3%～6%

pH：3.8～5.5

溫度：10℃～40℃

時間：60s～100s

3 外觀狀態(tài)

3.1 常溫磷化

磷化膜為淺灰色，膜層連續(xù)、均勻。

3.2 硅烷化處理

成膜為淺灰色至深灰色，顏色均勻。

4 成膜性能測試

磷化膜及硅烷化膜主要根據(jù)GB/T6807-2001《鋼鐵工件涂裝前磷化處理技術(shù)條件》的要求進行耐蝕性試驗。

兩種替代工藝方案所生產(chǎn)的產(chǎn)品經(jīng)3%鹽水浸泡1h均無變化，可滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 涂層附著力測試

從試驗工件中隨機抽取若干，分別噴涂公司常用油漆種類，按正常生產(chǎn)工藝處理完畢后，按GB/T9286進行漆層附著力檢測，檢測結(jié)果需達到2級以上。

5.1 常溫磷化

經(jīng)測試，漆層與磷化膜相容良好，附著力測試結(jié)果為1級。

5.2 硅烷化處理

經(jīng)測試，漆層與磷化膜相容良好，附著力測試結(jié)果為1級。

6 社會、經(jīng)濟效益分析

6.1 常溫磷化

鋼鐵件常溫磷化工藝與現(xiàn)用工藝相對比，省去了加溫過程，可有效的減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時間和能源消耗，按照所在公司實際，槽液加溫主要選用蒸汽加熱，蒸汽消耗主要應(yīng)用在化學(xué)除油、熱水、磷化、烘干等，理想狀態(tài)下按磷化消耗蒸汽占1/5算，則每天僅磷化消耗的蒸汽可節(jié)約520元。節(jié)約生產(chǎn)成本的同時也減少了能源的消耗以及對環(huán)境的污染。

6.2 硅烷化處理

鋼鐵件硅烷處理工藝與現(xiàn)用工藝相對比，同樣省去了加溫過程，省去了酸洗及表調(diào)工序，可有效的減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時間和能源消耗，節(jié)省的蒸汽消耗與常溫磷化相同。同時，硅烷處理工藝的應(yīng)用可節(jié)約現(xiàn)工藝磷化廢水的處理成本。

7 結(jié)語

通過對鋼鐵件磷化的常溫化替代工藝的研究，產(chǎn)品的外觀、耐蝕性能、涂層附著力等各項指標(biāo)均能達到甚至超過現(xiàn)有工藝。因此，選用常溫磷化或硅烷化處理可替代常用的低溫磷化工藝，并可有效的降低能源消耗和提高生產(chǎn)效率。

（作者單位：北方華安工業(yè)集團有限公司）