清洁型低温低磷磷化工艺

储荣邦 *，万云生

（1.南京虎踞北路4 号6 幢501 室，江苏 南京 210013；2.南京华天精细化工研究所，江苏 南京 210009）

钢铁和锌、铝及其合金的金属零件经磷化处理后，其表面生成一层难溶于水的磷酸盐转化膜。由于磷化膜微小细孔多，因此很少将其作为金属的最终保护层，但也正因为这一特性，漆膜、喷塑能很好地植入其中，可大大增强其与基体之间的结合力。所以，磷化膜广泛应用于喷漆或喷塑前的底层。

磷化必须在磷酸盐溶液中处理。由于环境保护需要，国家对含磷污水的排放有严格要求。GB 21900–2008《电镀污染物排放标准》规定总磷的允许含量在1.5 mg/L 以下。HJ-148 磷化工作液中磷含量仅为1.2 mg/L，是目前国内磷化液中含磷量最低的一种，其处理后的工件经清洗产生的污水中磷含量远低于国家的排放标准。这是该工艺的突出特点，也符合清洁生产的要求。

1 HJ-148 磷化工艺的主要特点

(1)环保：废水排放低于国家标准。

(2)用途广：可用于钢铁与锌、铝及其合金的磷化。

(3)工序少：与一般磷化生产线相比，磷化前不需要进行表面调整预处理，磷化线设备投资费用低。

(4)磷化方式灵活：可采用喷淋或浸渍处理方式。

(5)成本低：用量极省，原液与工作液的体积比为1∶100。

(6)沉渣少：与其他磷化液配方相比，工作液中的沉渣极少。

(7)温度低：一般适合在25～35°C 温度内操作。

(8)速度快：喷淋1.5～3.0 min，浸渍5.0～10.0 min。

(9)磷化液维护方便：无需频繁地测量和控制游离酸度。

(10)膜层厚度：0.8～1.0 μm。

(11)磷化膜特性：具有很好的附着力，特别适合于喷塑前的底层。

2 工艺流程

零件在上生产线之前，先进行除油除锈前处理。上生产线之后的工艺流程为：化学除油─热水洗─磷化─热水洗─烘干。最后进行喷塑或油漆工序。

3 HJ-148 磷化工作液(以1 000 L为例)的配制

(1)测定磷化槽1 000.0 L 自来水时的工作液位，然后注入约750.0 L 的自来水。

(2)加热到30°C。

(3)加入9.9 L(13.3 kg)HJ-148磷化原液，充分搅拌。

(4)补加自来水到工作液位，再加热到30°C，并充分搅拌。

(5)测试工作液的总酸度，大多数控制在4.5～5.0 点范围内(还可用HJ-148 磷化原液进行微调)；当需要磷化膜较厚时，可调到5.0～8.0 点。

工作液配制好后，工件不经表调预处理就可直接进行磷化处理。

4 磷化操作和磷化液维护

(1)取10.0 mL 工作液，加入10 滴酚酞指示剂，用0.1 mol/L 氢氧化钠试液滴定，试样从无色变为粉红色，即为滴定终点。依上述标准配制的工作液，需要4.5 mL 0.1 mol/L 氢氧化钠，称为4.5 点。在1 000 L 磷化液中补加2.2 L(3.0 kg)HJ-148 磷化原液，可使浓度提高1.0 点。由于磷化处理液是补加调整的，而且循环使用，因此会有一些不溶性的泥渣沉积于槽底，必须将其清除，否则会影响磷化膜的质量。

(2)用25～35°C 的工作液喷淋工件时，时间一般为1.0～3.0 min，直到金属表面得到均匀的磷化膜；也可浸渍处理，时间为2.0～5.0 min。采用按上述方法配制的工作液在规范的操作条件下可得到合格的磷化膜。

(3)如果在20°C 以下进行磷化，工作液的浓度应增加一倍以上并适当延长磷化时间。磷化后不用水洗，干燥后仍可获得合格膜层。

(4)如果工作液的温度太低，得到的磷化膜就薄；太高，磷化膜上就会出现浮灰。这些都不合格。

(5)在磷化过程中，只需控制工作液总酸度在4.5～5.0 点范围内，无需测量和控制游离酸度，因此维护和操作十分简便，常被用户戏称为“傻瓜磷化液”。

5 应用实例

某企业利用HJ-148 磷化液对冷轧钢板冲压件──热水器上盖先进行磷化处理，后粉末喷涂。

5.1 热水器上盖磷化处理及磷化膜质量

操作条件为：温度30～35°C，总酸度4.5～5.0 点，喷射时间1.5～3.0 min。

磷化膜质量：膜型为轻质磷酸铁，膜重0.2～0.5 g/m2，膜厚 0.8～1.0 μm，膜外观呈浅紫红色。

5.2 热水器上盖粉末喷涂后的质量检验

5.2.1 外观检验要求

在100 W 灯光下距离500 mm 平视目测。

(1)涂膜要求平整，色泽一致，无露底现象。

(2)有下列缺陷之一者为不合格品：严重橘皮(手摸有严重橘皮，有阻挡感觉)、粉堆、陷坑、流挂、起泡、粗粒(颗粒直径大于1 mm 可判定为粗粒)、瘪塘和针孔。

有下列情况可定为合格品。

情况一：面板、装饰带和不干胶标贴处允许有上述(1)项、(2)项轻微缺陷。

情况二：外壳外露正面允许直径不大于1 mm 不破头颗粒1～3 粒，且颗粒间距不小于50 mm；侧面在100 mm×100 mm 面积内允许直径不大于1 mm 不破头颗粒有1～2 粒。

情况三：外壳内表面允许有(1)、(2)项轻微缺陷，且不得有露底现象。

5.2.2 理化性能要求

(1)涂膜亮度：80%以上(用光电检测仪测)。

(2)涂膜硬度：>2H(2H 铅笔划过不留伤痕)。

(3)附着力：100%(划格胶带检测)。

(4)耐撞击：>40 kg·cm(用冲击强度测定仪测)。

(5)耐酸性：3%盐酸浸泡240 h，涂膜不得有起泡、剥离等缺陷。

(6)耐碱性：25% NaOH 浸泡240 h，涂膜不得有起泡、剥离等缺陷。

(7)耐水性：室温下在自来水中浸泡240 h，涂膜不得有起泡、剥离等缺陷。

(8)耐汽油性：在120 号汽油中浸泡240 h，涂膜不得有起泡、剥离等缺陷。

(9)耐盐雾：1 000 h 中性盐雾试验后，涂膜不得有起泡、剥离等缺陷。

5.2.3 检测结果

经HJ-148 磷化处理和粉末喷涂成膜后的热水器上盖经质检部门检测，符合该企业上述的理化性能要求。

6 结语

HJ-148 磷化液已广泛应用在火车(动车)、热水器、自行车、门窗和货架等零部件的磷化上，其中，在火车的窗框、面板等零部件上已连续应用20 多年。此外，对很难磷化的铸铝(含硅量较高)零部件也能顺利进行磷化处理。