防止磷化異常沉渣

防止磷化異常沉渣沉渣成因與危害磷化沉渣是磷化液與鋼鐵基體反應(yīng)的產(chǎn)物FePO4,Zn3(P04)2。沉渣分為正常和異常兩種，即人們把在工藝控制條件下產(chǎn)生的一定量沉渣稱為正常沉渣，換句話說(shuō)，只要有磷化膜的形成，就必然有磷化渣的產(chǎn)生(沉渣含水率50%-60%)，這并不影響磷化效果；另外，由于外界條件的影響而使工藝條件變化或由于磷化過(guò)程中自身的消耗導(dǎo)致槽液成分變化所產(chǎn)生的沉渣(含水率80%-90%,Zn/Fe在0.5以上)，稱為異常沉渣，不僅影響磷化膜的形成和促進(jìn)劑去極化作用，并吸附于磷化膜，不易水洗掉，使磷化膜掛灰、泛黃等，影響涂層的耐蝕性和裝飾性。還會(huì)過(guò)多地消耗磷化槽液的有效成分，縮短使用壽命，增加磷化的生產(chǎn)成本。并會(huì)堵塞噴淋磷化的噴嘴和管道，影響磷化的正常進(jìn)行。磷化沉渣產(chǎn)生有四個(gè)原因：一是鐵離子的氧化作用，產(chǎn)生磷酸鐵沉渣。鋼鐵磷化時(shí)溶解下來(lái)的Fe2+，除一部分參與了成膜外，另一部分則被氧化為Fe3+，與磷酸根結(jié)合形成不溶性磷酸鐵從溶液中析出。二是投槽時(shí)加入堿性物質(zhì)降低酸度，2h被沉渣化，形成堿性磷酸鋅沉渣。三是促進(jìn)劑補(bǔ)給，增大沉渣量；四是槽液酸比失調(diào)(FA過(guò)低)，槽液整體過(guò)飽和，磷酸鋅鹽大量析出變?yōu)槌猎?。影響沉渣量的因素溫度溫度升高，，?huì)降低FeP04和Zn3(P04)。的溶度積，促進(jìn)H3P04.H2PO4和HPO4.2-離解為P04.3-，加速沉渣的形成。另外，溫度高，鐵的溶解加速，界面處pH急劇上升，加劇了Zn3(P04)2與FeP04沉渣。可見(jiàn)，溫度越高，沉渣越多。這便是中溫磷化沉渣量高于常(低)溫磷化沉渣量的原因。濃度PO4.3-濃度由TA和FA等因素決定。根據(jù)槽液中磷酸的離解平衡反應(yīng)。當(dāng)FA一定時(shí)，TA過(guò)大，PO4.3-濃度高，成膜速度快，相應(yīng)沉渣越多；反之，TA降低，沉渣減少。當(dāng)TA一定時(shí)，F(xiàn)A小，磷酸根濃度高，成膜速度快，相應(yīng)沉渣多；反之，F(xiàn)A大，磷酸根濃度低沉渣較少。但是FA過(guò)大時(shí)工件與H+的置換反應(yīng)加快，成膜反應(yīng)又很慢，大量的Fe2+來(lái)不及形成磷化膜，就被促進(jìn)劑氧化為Fe3+，接著轉(zhuǎn)化為富鐵磷化渣(FeP04)。硝酸根磷酸根比值當(dāng)硝酸根磷酸根比值升高，由于鹽效應(yīng)相當(dāng)于降低了磷酸根的膿度，從而減少沉渣的生成量，對(duì)成膜無(wú)影響。促進(jìn)劑濃度促進(jìn)劑濃度過(guò)高，因陰極去極化作用導(dǎo)致陽(yáng)極上鐵的溶解加快，將大量的Fe2+氧化為Fe3+，加速沉渣的生成；反之，促進(jìn)劑濃度過(guò)低，成膜速度慢，F(xiàn)e2+來(lái)不及轉(zhuǎn)化為Zn3Fe(P04)2，而是被促進(jìn)劑氧化成Fe3+，從而形成富鐵磷化渣。總之，影響磷化沉渣量的因素非常復(fù)雜，有些因素具有兩面性。如促進(jìn)劑濃度減少，既能減少富鐵磷化渣，又會(huì)使富鋅磷化渣增多；又如FA升高，會(huì)降低磷酸根的濃度，利于降低磷化渣；同時(shí)，工件溶解加快，又會(huì)使沉渣增加。降渣方法改進(jìn)工藝配方降低磷化液濃度通常高、中溫磷化液的金屬離子濃度高達(dá)幾十g/L，這樣不僅導(dǎo)致藥劑、能源消耗大，而且沉渣多。以處理面積計(jì)算，高鋅液產(chǎn)渣量為7-10g/m2,低鋅液的產(chǎn)渣量為3g/m2。所以，冷軋鋼板的常溫鋅系磷化液大多采用金屬離子濃度為1一3g/L的低濃度。調(diào)整酸度比提高FA與TA比值，以及硝酸根與磷酸根比值（對(duì)常溫磷化更重要）。實(shí)踐表明，硝酸根與磷酸根比值由0.78依次提高到1.16和1.55時(shí)，生成的磷化膜與渣之比值由原來(lái)的1.10提高至1.9-2.0，沉渣量減少，但硝酸鹽不易過(guò)量，否則，沉渣量反而增多。硝酸根/磷酸根沉渣量（g/m2）膜重（g/m2）沉渣量/膜重0.287.48.61.10.784.26.11.51.162.75.11.91.552.44.92.0使用緩蝕劑當(dāng)磷化液中加人苯并三氮唑，能減少磷化沉渣。這是因?yàn)榻柚袡C(jī)酸活化金屬表面，可改善苯并三氮唑在鐵表面的吸附性，使磷化膜結(jié)品致密，沉渣減少。發(fā)揮添加劑的協(xié)同效應(yīng)加入較好的絡(luò)合劑，與Fe2+在溶液中形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，可控制Fe2+、Fe3+的增加量，防止產(chǎn)生磷酸鐵沉渣，產(chǎn)渣量可望減少至2-2.5g/m2。如檸檬酸、酒石酸、EDTA等，不僅有促進(jìn)磷化的作用，還兼有減渣、細(xì)化結(jié)品、降低膜重和疏松垢物等功能。但由于EDTA對(duì)Fe2+有較強(qiáng)的絡(luò)合作用，能加速鐵的溶解，從而能增加膜重。降低溫度降低低溫度能減少磷化沉渣的原因：一是使氧化反應(yīng)速率變慢，F(xiàn)e3+減少，不利于磷化渣的生成；二是溶液中磷酸根離子的水解平衡向左移動(dòng)使得溶液中的磷酸根濃度降低，也不利于磷化沉渣的形成。要嚴(yán)格控制磷化溫度，使它盡量不超過(guò)工藝規(guī)范的要求。嚴(yán)格操作過(guò)程禁止酸、堿處理后的工件不經(jīng)水洗或水洗不干凈直接進(jìn)入磷化槽。一般在自動(dòng)線上，經(jīng)過(guò)酸、堿處理后的工件，必須經(jīng)過(guò)2道以上的水洗后方可進(jìn)人磷化槽（每道水洗不少于0.5min）;非自動(dòng)生產(chǎn)線、經(jīng)酸、堿處理后的工件必須經(jīng)過(guò)1道以上的水洗，方可進(jìn)人磷化槽。工件吊裝時(shí)，應(yīng)避免工件積液以防止積液部位清洗不凈，而將大量的雜質(zhì)離子帶人磷化槽而造成災(zāi)難性的污染。如OH一的帶入，引起磷化液中FA降低，溶液中原有的離子平衡受到破壞，磷酸根濃度增加，導(dǎo)致大量沉渣產(chǎn)生?；蛴捎贖十的帶入，引起FA升高，金屬腐蝕加劇，產(chǎn)生大量的Fe2+，也會(huì)形成大量沉渣。磷化前的最后一道工序，應(yīng)考慮足夠的瀝液時(shí)間。以防瀝液不凈將雜質(zhì)離子帶人磷化槽。電葫蘆手動(dòng)操作時(shí)，通過(guò)電葫蘆在槽內(nèi)上下抖動(dòng)工件，減少沉渣在工件表面附著。注意藥劑補(bǔ)加方法計(jì)量補(bǔ)加藥劑補(bǔ)加藥劑的最好時(shí)機(jī)是每天開(kāi)始生產(chǎn)前，并根據(jù)當(dāng)天的生產(chǎn)量，計(jì)劃好補(bǔ)加次數(shù)和每次補(bǔ)充量。補(bǔ)加時(shí)，應(yīng)用滴加泵（或手動(dòng)）把磷化劑、促進(jìn)劑或中和劑（堿液）緩慢逐滴加人到槽液湍流處（或借助壓縮空氣攪拌），使之迅速擴(kuò)散，防止局部濃度過(guò)高而產(chǎn)生沉淀（特別要避免中和劑加人過(guò)急，防止產(chǎn)生大量磷化渣）。少加勤加促進(jìn)劑事先將濃縮促進(jìn)劑稀釋至10%溶液，切忌一次性加人過(guò)多，防止因堿性過(guò)大而導(dǎo)致磷酸鋅析出。改進(jìn)加熱方式禁止使用蒸汽或蒸汽加熱管以及電熱管直接加熱磷化液（無(wú)條件的手工線仍有使用），避免磷化液因局部過(guò)熱而產(chǎn)生大量的沉渣?？梢愿挠瞄g接加熱法，即采用比磷化高20-25°C的熱水間接加熱。自動(dòng)線的磷化液用槽外加熱法或兩級(jí)加熱法。即蒸汽管首先對(duì)水箱中的水質(zhì)加熱，水介質(zhì)再通過(guò)板式換熱器對(duì)槽液加熱（熱噴嘴均勻地分布在磷化槽的底部?jī)蓚?cè)，使經(jīng)過(guò)板式換熱器的加熱槽液攪拌均勻，熱氣迅速擴(kuò)散到整個(gè)槽中。一臺(tái)BSR15P-3板式換熱器加熱面積16m2，液流流速在0.4m/s以下。為了控溫，需要在磷化液循環(huán)管道上裝一鉑熱電阻測(cè)溫儀或PID自動(dòng)溫度控制儀，當(dāng)槽溫低于工