表调槽液的pH值和温度对磷化膜结晶形态的影响.docx

生产现场SHOPSOLUTION表调槽液的 pH 值和温度对磷化膜结晶形态的影响摘要：优良的表面调整剂能够为磷化膜生长提供良好的晶核，从而提高磷化膜的致密性。 针对本课题组制备的新型高稳定液体表调剂 J1 进行试验，探讨了表调槽液的 pH 值和温度对磷化效果的影响，以及水质对磷化膜结晶形态及槽液稳定性的影响。结果表明，J1 表调槽液 pH为 7.25～11.93 时具有较强的活化板材的能力；室温使用的表调槽液即使因外界因素导致表调 槽液温度高达 60 ℃时，仍具有较强的表调能力；采用电导率范围为 80～230 μs/cm 的水配槽，槽 液陈放 40 天和 90 天后的表调能力未见下降。关键词：pH 值温度表调槽液磷化膜中图分类号：TQ639.1文献标识码：A武汉材料保护研究所王 群 苏 会传统固体钛系表调剂中的胶体钛易团聚而导 致表调效果下降，表调槽液的 pH 值和温度都会影响胶体钛的稳定性。为了保证表调质量，表调槽必须连续溢流，并且需要定期更换部分或全部表调槽 液，因此表调工序的用水量和废水量很大；更换槽 液过程中浪费表调剂[1]；固体钛系表调剂会对涂装 工序造成粉尘污染，影响涂层质量[2- 4]。为了克服 传统固体表调剂的缺点，使用络合剂稳定胶体钛制 备了一种新型液态表调剂[5]。该产品制备简单且耗 能低、表调剂处理能力强、更能细化磷化膜结晶、表 调槽液稳定且老化周期长。下面详细介绍表调槽 液的 pH、温度及水质对磷化膜的影响。冷 轧 钢 板（CR 板）和 镀 锌 钢 板（GA 板），尺 寸 为80 mm×80 mm×1 mm。1.1.2磷化工艺流程脱脂（45～50 ℃，3 min）→水洗→表调（室温，30 s）→ 磷 化（PA477-100 锌锰镍三元系磷化 ，FA（游 离 酸）=1.0，TA（总 酸）=20，1 mL/L 促 进 剂 ，40 ℃，3 min）→水洗→烘干。1.2 改进的钛系表调剂槽液的配制在一种能有效防止胶体钛絮凝的液体络合剂 中加入含钛的固体表调中间体，机械搅拌制成均 匀的液态混合物，并加入能使该混合物稳定存在 的稳定剂，机械搅拌得到乳白均一且有一定粘度1试验条件的表调浓缩液，命名为 J1 表调剂[5]。用以不同比例1.1 试验板材及磷化工艺流程1.1.1 试验板材试验板材为北京现代汽车有限公司提供的的自来水和去离子水混合成的不同电导率的水配制 J1 表调槽液（含 3 g/L 的 J1 表调剂）。1.2.1 J1 表调槽液参数的控制a.pH 值：用 PHS-2S 酸度计直接测试。生产现场SHOPSOLUTIONb. 水的电导率 ：用 DDS-11A 型数显电导率仪 测定水的电导率。25 ℃时，DI 水的电导率约为 8 μs/cm，自来水的电导率为 320 μs/cm。1.2.2 磷化膜的形貌特征用 S-570 型扫描电子显微镜观测磷化膜的微 观形貌，通过 SEM 图片观察结晶形貌和晶粒尺寸。2试验分析2.1 表调机理1表调是胶体钛在基体表面吸附形成表面活性 点的过程。磷化膜的质量取决于基体表面的活化 状态[6]。J 表调剂中的分散剂有效地与 Ti4+络合，形成螯合物[Na4TiO（C2H5P2O7）2]。J1 表调槽液呈均一透明浅乳白状，螯合物[Na4TiO（C2H5P2O7）2]在水溶 液中以高度分散的状态存在，有利于胶体钛均匀、快速地吸附到基体表面形成磷化活性点，从而有 利于快速形成结晶细密的磷化膜。2.2 J1 表调槽液的 pH 值对磷化膜结晶形态的影响表 1 不同 pH 值的 J1 表调槽液对 CR 板和GA 板表面磷化膜重的影响1表 1 是不同 pH 值的 J1 表调槽液对磷化膜膜重 的影响结果。由表中数据可知，随着 J1 表调槽液 pH 值的升高，磷化膜膜重有变小的趋势，但变化 不明显（±0.2 g/m2，波动在误差范围内），说明 J 表 调槽液 pH 值对磷化膜膜重的影响较小。试验结 果证实该表调槽液在 pH 值为 7.25～11.93 的范围 内使用时，均能得到均匀的浅灰色磷化膜，J1 有较 强的活化板材的能力。状，粒径为 3～5μ m，分布均匀；GA 板表面磷化膜 晶粒呈长粒状 ，粒 径为 5～10 μm，分 布均匀。 另 外，随着 pH 值的升高，CR 板和 GA 板表面磷化膜 的晶粒尺寸和分布无明显变化。表明该表调槽液在 pH 值为 7.25～11.93 的范围内都具有较强的活 化板材的能力。表调槽液 pH 值过高，会增加磷化 液沉渣量，影响磷化液的稳定；表调槽液 pH 值低 于 7.0，胶体钛易团聚，导致表调能力下降。因此， 表调槽液的 pH 值要保持在中性偏碱性，实际生产 过程中 pH 值一般控制在 9.0～10.0。2.3 J1 表调槽液的温