新型液体表面调整剂车床
新型液体表面调整剂
新型液体表面调整剂 2011年12月04日 来源: 表面调整剂的作用机理所谓表面调整剂(简称表调剂)是一种能够改变金属表面状态、加速磷化过程、降低磷化液温度、促使形成结晶细微致密的磷化膜的复合化学材料。表面调整剂应用在磷化前表面调整工序,以微粒形式吸附在金属表面,成为一层分布均匀、数量较多的磷化结晶的晶核。由于金属表面的晶核数量多,在结晶成长过程中,晶体之间能很快互相连接,限制了晶体继续生长,因而使得磷化膜结晶细密均匀。新型液体表调剂特性试验目前,国内绝大部分表调剂是粉状形式的,主要成分是胶体磷酸钛,而配成工作液后呈乳白色胶体状。由于胶体系统属于高度分散的多相分散系统,具有巨大的表面自由焓,故是热力学不稳定的系统,会形成自动产生微粒聚结成为大颗粒的现象,使胶体很快产生沉淀而失效。这种表调剂不受生产负荷影响必须定期进行排放。一般情况下,春、秋、冬三季两周排放一次,夏天高温季节一周排放一次。频繁的重新配槽,不仅增加了水及材料的消耗,同时所产生的废水给环境保护增加了压力。新型液体表调剂以磷酸锌铁作为主要成分,完全不使用粉状表调剂中所使用的胶体钛盐。与目前广泛使用的粉状表调剂相比,槽液清澈透明接近于真溶液,具有材料消耗量低、槽液稳定性高、使用寿命长(6~8个月)、废水排放量少、磷酸盐皮膜更加细微致密等特点。为了验证新型液体表调剂的特性,我们对新型液体表调剂(简称PL-X)、粉状表调剂(简称PL-Z)进行了如下的对比试验。1、槽液消耗对比试验(1)试验条件□ 溶液体积:2L□ 溶液浓度:2g/L□ 试验板材:尺寸为150×75×0.8mm的冷扎板(2)试验工艺流程及规范□ 对于PL-X表调剂脱脂(50℃,3min,游碱12PT)→水洗(常温,30s )→表调(常温,1min,浓度2g/L,PH=8.7)→磷化(42℃,3min,总酸21.8,游酸0.8,气点1.5)→自来水洗(常温,30s )→去离子水洗(常温,30s )→干燥(110℃,10min) →评价磷化膜外观□ 对于PL-Z表调剂脱脂(50℃,3min,游碱12PT)→水洗(常温,30s )→表调(常温,1min,浓度2g/L,PH=9.5)→磷化(42℃,3min,总酸21.8,游酸0.8,气点1.5)→自来水洗(常温,30s)→去离子水洗(常温,30s )→干燥(110℃,10min)→评价磷化膜外观试验过程中,除表调液外的其他溶液,脱脂液、水洗液、磷化液,每试验5块试板都将更换新溶液。(3)试验结果用PL-Z做表调进行磷化,当表调到第91块试板时,试板表面的磷化膜开始出现轻微的发黄;当表调到第141块试板时,试板表面严重发黄,所处理的试板面积为3.15m2。这时测定表调液浓度补加新鲜表调剂,继续磷化制板,使磷化膜恢复正常,测算出PL-Z的消耗量约为2.0g/m2。而用PL-X做表调进行磷化,当进行到第161块试片时,试板表面的磷化膜开始出现轻微的发黄、发花;当表调到第381块试片时,试板表面发黄较为严重,所处理的试板面积为8.55m2。这时测定表调液浓度补加表调剂,继续磷化制板,使磷化膜恢复正常,测算出PL-Z的消耗量约为0.2g/m2。试验结果表明,PL-X的消耗量明显低于PL-Z,溶液稳定性好。2、槽液贮存耐久性对比试验 (1)试验条件□ 溶液体积:2L□ 溶液浓度:2g/L□ 试验板材:150×75×0.8mm的冷扎板(2)试验方法对新配表调溶液分别放置2~8周后的溶液,在相同的磷化规范下,进行磷化制板。对所制磷化板进行外观评价、膜重对比、拍摄晶像照片,进行晶粒尺寸对比。(3)试验结果如表1所示。
表1 槽液贮存耐久性试验结果对比
(4)试验结论通过从膜重测试和晶像照片晶粒尺寸分析对比,在新配溶液的情况下,PL-X的表调效果与PL-Z基本一致,试板磷化膜外观良好,均匀致密;从处理液放置两周后的试验结果对比,经PL-Z处理后的磷化膜重增幅较大、二次结晶多,且晶像结构疏松,表明PL-Z表调剂已经老化;而PL-X处理后的磷化膜重、晶粒尺寸、晶像结构则很稳定仍为卵石状;通过继续对PL-X更长时间的贮存耐久性跟踪试验,PL-X处理液状态仍然很稳定,所制磷化膜试板外观均匀、致密、无浮灰。由此可见,PL-X的槽液稳定性、耐久性明显优于PL-Z。3、磷化时间对比试验(1)通过对PL-X和PL-Z表调后,进行5s和120s的磷化处理所制磷化板的晶像照片对比,可以发现:经PL-X处理后的磷化成膜时间更短,结晶更加细微、致密。如图1、图2所示的晶像照片。
通过用PL-X表调与用PL-Z表调进行磷化时间与磷化膜重的关系对比试验发现:用PL-X磷化完整成膜时间约60s,而用PL-Z磷化完整成膜时间为85s以上,如图3所示。
在汽车车身的涂装生产过程中,由于车身采取入槽、出槽的连续通过方式进入磷化槽进行生产,因此车顶在磷化槽中的全浸磷化时间较短,如采用PL-X进行活化,则更有利于车顶部位的磷化成膜完整。4、不同底材、搅拌状况对比试验(1)PL-X适应于各种板材,对难磷化的板材磷化成膜性也较高,如图4、5、6、7所示的晶像照片。(2)PL-X对磷化液搅拌不苛求,如图见8、9所示的晶像照片。
生产成本核算对比近年来,我厂使用PL-Z平均单耗2.2 g/m2;通过PL-X的药剂补加消耗试验,测得PL-X表调剂单耗为0.2g/ m2。根据PL-Z两周更换一次槽液而PL-X 则6个月更换一次槽液来进行测算, PL-X的运行成本约为PL-Z的62%。同时,根据表调槽体积进行计算,我厂每年可节约3000多吨用于更换槽液、清理槽体的自来水用量,减少相应的废水处理量并相应减少清槽的人工工时,不仅实现了降本的目的,而且更有利于环保。结论通过对PL-X进行的消耗稳定性、使用耐久性等试验,以及对使用成本的预测,与PL-Z相比较,PL-X具有使用窗口宽、成膜速度快,适应多种板材、槽液使用寿命长、废液排放量少等优点,有利于 “绿色汽车” 生产的需要和环保要求。从产品质量、生产成本、环保要求三方面综合比较,新型液体表调剂明显优于粉状表调剂。 (end)
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