汽车零部件涂装前磷化处理添加剂的研究

蔡朝容

（柳州职业技术学院汽车与环境工程系，广西 柳州 545006）

汽车零部件涂装前磷化处理添加剂的研究

蔡朝容

（柳州职业技术学院汽车与环境工程系，广西 柳州 545006）

介绍了磷化液的配制，研究以低沸点卤代烃为基本组分，复合无机物为添加剂的复合活化剂其含量与膜重及膜耐腐蚀性的关系，讨论磷化温度及磷化时间对磷化膜膜重和耐蚀性的影响。此工艺配制简单，成本低，磷化速度快，磷化膜耐蚀性好，具有较好的应用价值。

磷化液;无机物添加剂;常温;磷化膜

随着汽车工业的飞速发展，磷化技术在汽车涂装工艺中的应用十分广泛。常温磷化是当前研究最活跃、技术进步最快的磷化技术，它虽然克服了中、高温磷化能耗大，槽液维护困难等缺点，但也存在着成膜速度慢、生产效率低等缺点。因此，如何提高常温磷化反应速度、覆膜层的附着力与防腐蚀能力，是磷化技术在汽车涂装工艺中需要研究的一个重点。

有机溶液磷化即非水溶液无定形磷化，属转化型磷化[1]。与目前广泛应用的假转化型磷化（即处理液中含重金属磷酸盐与基体金属形成磷酸盐膜）相比，它具有常温、快速、溶液稳定性高，溶液本身除油性强，对基体金属基本无腐蚀的优点，日益引起人们的重视。本研究以低沸点卤代烃为基本组分，复合无机物为添加剂，对汽车涂装生产中的有机磷化液及其工艺进行了试验，改进了常温、快速、磷化膜致密有机磷化液及其工艺。

1 实验部分

1．1 磷化液的基本配方及试样处理工艺

1．1．1 磷化液的基本配方

磷化液由低沸点的卤化烃为基本组分，含水磷酸为成膜剂，醇类物质为增溶剂等3大部分组成，以新研制的TY作为复合活化剂 （含无机物质）。其配方为:二氯甲烷（75%）、乙醇（20%）、水（3%～5%）、磷酸（0．15%）、硝基苯（0．7%）、硫脲（0．7%）、复合活化剂（0．3%）。 磷化液外观为无色透明液体，比重为 1．2g·cm－3。

1．1．2 试样处理

磷化可在室温下进行（5～35°C），磷化时间一般为 1～4min，干燥时间 5～7min（一般靠有机溶剂的自然挥发），除油与磷化能一次进行。

2 试验结果与讨论

2．1 磷化液基本组分含量对磷化质量的影响

2．1．1 增溶剂含量

增溶剂在有机磷化液中用于溶解磷化剂、活化剂和加速剂，它对成膜速度和质量都有影响。实验结果见表1。

由表1看出，增溶剂含量增加，成膜速度减慢，膜重减小;增溶剂含量太低，磷化液稳定性下降，易分层，膜的耐腐蚀性降低;增溶剂含量太高，会降低磷化液的溶油能力，膜的耐腐蚀性差。

2．1．2 复合活化剂TY的含量

有机活化剂在磷化过程中的作用是优先吸附在金属表面成核，无机活化剂多半是破坏金属表面的钝化膜，使之产生更多的活性点。实验中，以乙酸乙酯活化剂（LM）和复合活化剂（TY）进行了对比实验，结果见表2。实验结果表明，使用复合活化剂无论从外观到膜的质量均较单独使用有机活化剂好。

复合活化剂的含量对磷化成膜及膜的耐蚀性的影响如图1、图2所示。

由图看出，复合活化剂的用量与膜重及膜耐腐蚀性的关系是近似抛物线。经反复试验，其含量约在0．2%为宜。

2．1．3 磷化液中含水量

有机磷化液中含有一定的水，溶液能保持均一，增强磷化剂、活化剂、加速剂的作用，提高成膜速度，实验结果见表3。

由表3可看出，随着含水量的增加，膜重增大。若含水量太高，磷化液不稳定，出现分层现象，实验操作上，含水量应控制在3%～5．2%之间。

2．2 工艺条件试验

2．2．1 磷化处理时间

图3中ab区间表示膜的形成阶段，该阶段随时间的迁移，膜重随之增加;到b点，膜重达最大值;b点后，曲线平坦，膜重不再增加。

图4表明磷化膜的耐蚀性随时间的变化近似抛物线关系。随处理时间增加，膜的耐蚀性上升，到一最大值后又缓慢下降，这时由于处理时间的增加，游离酸的侵蚀使膜变得粗糙，耐蚀性下降。经反复实验，磷化处理的时间宜控制在4min左右。

2．2．2 磷化处理温度

图5中，随磷化温度的升高，膜重增加，到一最高值时，温度若继续升高，由于溶液侵蚀性增强，膜重缓慢降低。

图6中，温度上升，由于膜重增加，耐蚀性增强，到一最大值时，温度上升，耐蚀性下降。因此，磷化处理温度宜控制在25～35℃之间为宜。

3 结论

经本工艺处理后，钢材表面能形成综合性能较好的磷化膜，各项指标符合要求。在磷化液中加入新研制的TY作为复合活化剂，能降低磷化温度，加快成膜速度，提高磷化膜质量。本磷化工艺具有以下特点:

（1）有机磷化处理可在常温下进行，既可节省耗材，又可降低生产成本。

（2）磷化液具有一定的除油能力，在工件表面油污不严重的情况下，除油、磷化可同步进行。

（3）磷化时间短（约 4min），生产效益高，适于大规模生产。

（4）有机磷化液侵蚀性小，特别适用于外部尺寸要求严格的制件的处理。

[1] 曾华梁．电解和化学转化膜[M]．北京:轻工业出版社，1987．87-91．

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[4] 冯传启，丁焰．室温少渣快速磷化液及其应用[J]．适用技术市场，1997，（10）:8-9．

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Study on Phosphating Additive for Automotive Spare Parts Prior to Painting

CAIChao-rong
（Deparment of Automotive and Environment Engineering，Liuzhou Vocational&Technical College，Liuzhou545006，China）

Applied halohydrocarbon as basic components，inorganic compound as additives，the bonderizing liquid was prepared．The relationship between the compound activators，film weight and corrosion resistance was studied．The effect of bonderizing temperature and time on film weight and corrosion resistance was discussed．

bonderizing liquid;inorganic matter bonderizing liquid;normal temperature;phosphate coating

TQ126.3+3

A

1671-9905（2011）08-0022-03

蔡朝容（1964-），四川宣汉人，讲师，研究生，主要从事化学分析及有机合成化学研究，地址:广西柳州市社湾路28号柳州职业技术学院汽车与环境工程系环化教研室，邮编:545006，电话:13877251860，电子邮箱:happyoldmen＠163．com

2011-04-29