驾驶室磷化缺陷原因分析及解决措施

梁 阳，张 充，孙海豹 （陕西重型汽车有限公司，陕西西安 710200）

0 引言

涂装前表面处理的主要目的是增强涂层对被涂物表面的附着力、提高涂层对被涂物的防腐蚀保护能力、为涂层的平整性创造良好的条件，提高涂层的装饰性。

前处理过程是提高工件涂膜附着力、耐蚀性的关键环节，它直接关系到电泳涂装质量的优劣，影响涂装产品的使用寿命，而磷化则是前处理涂装中不可缺少的重要工序。工件经磷化处理后为电泳提供清洁的表面、提高电泳涂膜附着力以及提高工件的耐腐蚀性能。

通俗地讲，磷化就是将工件浸入到磷化液中，磷化液与金属表面发生化学反应，在工件表面上形成一层完整、均匀、致密的磷化膜。磷化质量受被处理钢材的表面状态、磷化液的管理和工艺参数的共同影响。磷化膜出现锈蚀、发彩、发花、斑纹、挂灰等质量缺陷，被称为磷化不良。

某公司涂装车间某段时间的被处理工件磷化不良率平均达到15.2 %，且呈持续上升趋势，超出车间的质量目标，极大地影响到被处理工件的防腐性能、外观质量和生产效率。下面对此问题原因进行分析，并提出相应的解决方案。

1 原因分析

为了更好地了解磷化不良的实际情况，首先对近3个月的磷化不良缺陷现状进行调查分析，发现影响磷化不良的主要缺陷为发花和锈蚀，占总缺陷的92.3 %，是造成磷化不良率升高的主要症结。对前处理的全过程进行分析，采取头脑风暴法对造成这一结果的各种原因反复讨论，最终确定了4个主要影响因素——脱脂液游离碱度低、表调液pH低、磷化上膜不均匀、磷化出槽喷淋压力小，并对各影响因素进行了逐一验证。

验证1：脱脂液游离碱度低。

采用对比法验证脱脂液游离碱度对磷化质量的影响，将游离碱度分为甲、乙两组，分别为：4.0～8.0、3.0～4.0。

验证结果表明：当脱脂液游离碱度低时，致使脱脂除油不彻底，易造成磷化膜锈蚀和发花，对磷化质量的影响显著。经过对脱脂液游离碱度检测记录的排查，游离碱度符合工艺要求，因此不是造成此次问题的主要原因。

验证2：表调液pH低。

采用对比法验证表调液pH对磷化质量的影响，将pH分为甲、乙两组，分别为：7.5～9.0、6.0～7.5。

验证结果表明：当表调液pH低时，磷化膜出现锈蚀，对磷化质量的影响显著。生产现场检测，表调液pH偏低，被处理工件表面出现发黄、白点等质量缺陷，因此表调效果不佳，是影响工件磷化不良的主要原因。

验证3：磷化上膜不均匀。

采用对比法验证磷化膜均匀性对被处理工件磷化质量的影响，结果见表1。

表1 磷化膜均匀性的影响Table 1 Influence of uniformity of phosphating film

由表1可见，工件各区域的磷化膜厚度差异大，磷化上膜不均匀，会造成磷化膜发花，对磷化质量的影响显著。现场检测被处理工件的磷化膜厚度，发现被处理工件各区域的磷化膜厚度分布不均，其中后围的磷化膜厚度不达标，是影响磷化不良的主要原因。

验证4：磷化出槽喷淋压力小。

采用对比法验证磷化出槽喷淋压力对主要症结的影响，将喷淋压力分为甲乙两组，结果见表2。

表2 喷淋压力的影响Table 2 Influence of spray pressure

表2结果显示，当磷化出槽喷淋压力小时，附着在工件表面的磷化液不能得到充分冲洗，造成磷化膜发花，对磷化质量的影响显著。根据现场记录，磷化出槽喷淋压力出现不达标现象，且存在局部喷淋不良或未喷状态，被处理工件表面未能得到有效冲洗，是影响此次磷化不良的主要原因。

通过上述分析，最终确定了造成此次磷化不良的主要原因是：表调pH低、磷化上膜不均匀、磷化出槽喷淋压力小。

2 改进措施及巩固方法

2.1 改进措施

针对上述验证的各因素，采用现场反复验证、正交试验等方法，对各项改进措施进行分步实施。

措施1：提高表调液pH。

验证中和剂、促进剂等碱性药剂对表调液pH的影响，制定添加标准，提升表调效果。根据现场的反复验证，最终确定：分别加入适量的中和剂、促进剂，按2次/周的频次添加，可将pH提高至7.5～9.0。

措施实施后，表调液的pH已达到工艺要求，同时被处理工件表面表调效果良好。

措施2：提升磷化上膜均匀性。

磷化膜的形成受总酸、游离酸、促进剂浓度的共同影响，针对这3个参数，采用正交试验法，设计出最优的参数配比，提升磷化上膜均匀性。因子和水平试验表如表3所示，采用3因子3水平的全因子试验，并制定出试验设计表，逐一现场验证，确定最优参数。

表3 正交试验因子表Table 3 Orthogonal test factor table

根据最终选定的参数，通过调整磷化剂、中和剂的添加量，使游离酸和总酸的点数分别控制在0.7～0.8、17.0～18.0；调整促进剂滴定泵流量，使促进剂浓度保持在2.8～3.5。

对策实施后，再次检测被处理工件不同区域的磷化膜厚度，磷化膜厚度均匀，外观致密，符合工艺标准。

措施3：提高磷化出槽喷淋压力。

某公司涂装前处理线使用的磷化出槽喷淋管路为二次加长管路，存在局部喷淋状态不良或未喷问题，造成被处理工件表面局部磷化液得不到有效冲洗。通过设计制作磷化喷淋调节系统，来提升磷化喷淋效果。选用轻便、易拆卸清理的PVC管路制作磷化喷淋调节系统，然后在原有喷淋管路上加装阀门，方便调节喷淋压力，使上下喷淋压力一致，保证被处理工件各区域得到充分冲洗。

2.2 巩固方法

为保持此次改善的有效性和持续性，在解决问题的同时制定了巩固措施。针对关键工序的工艺参数、设备运行状态制定《前处理和电泳过程排查记录表》，定期进行巡检排查，方便快速锁定问题点；总结前处理日常质量问题处理方法，编制前处理、电泳缺陷预防、控制与管理方法，并优化前处理过程参数的控制范围要求，用以指导解决现场质量问题。

3 结语

通过此次改善措施的实施，提高了磷化膜质量及被处理工件的防腐性能，同时降低了打磨工作量及辅料品消耗。在日常管理中，为确保生产的正常进行和获得稳定的磷化质量，生产现场必须对设备、槽液和生产环境进行严格的科学管理，并做好日常维护和运行记录，从中发现规律，及时找出问题并加以解决。