王祥波 （浙江長(zhǎng)華汽車零部件有限公司，浙江寧波 315000）

0 引言

磷化膜的質(zhì)量直接影響著工件的防腐效果，用于電泳前的涂裝磷化膜質(zhì)量會(huì)影響電泳涂膜的結(jié)合力；用于活塞環(huán)、軸承支座、壓縮機(jī)等零部件的錳系磷化膜質(zhì)量會(huì)影響減摩、耐磨的效果。如何使工件在磷化過(guò)程中形成結(jié)晶均勻、完整致密、晶粒尺寸細(xì)小、表面微觀多孔結(jié)構(gòu)的細(xì)結(jié)晶磷化膜是磷化工藝的關(guān)鍵。在磷化過(guò)程中，工件的強(qiáng)酸腐蝕程度、表面調(diào)整劑的選擇及參數(shù)控制、磷化劑的選擇及參數(shù)控制均對(duì)細(xì)結(jié)晶磷化膜的形成有著直接的影響。本研究中磷化工藝的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證過(guò)程將從這3個(gè)方面進(jìn)行研究及討論。

1 磷化工藝的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證

1.1 工藝流程

磷化工藝流程如下：

上料→脫脂→（水洗）→酸洗/拋丸→（水洗）→表調(diào)處理→磷酸鹽皮膜處理→（水洗）→防銹處理→離心烘干→下料。

1.2 重要工序的藥劑選擇

酸洗：HCl；

表調(diào)處理：錳系表面調(diào)整劑A；

磷酸鹽皮膜處理：錳系磷化液B。

1.3 工藝驗(yàn)證目的

（1） 驗(yàn)證不同前處理方式對(duì)工件形成細(xì)結(jié)晶磷化膜的影響；

（2） 驗(yàn)證表面調(diào)整劑不同濃度對(duì)工件形成細(xì)結(jié)晶磷化膜的影響；

（3） 驗(yàn)證磷酸鹽皮膜處理劑總酸與游離酸的不同酸比對(duì)工件形成細(xì)結(jié)晶磷化膜的影響。

1.4 細(xì)結(jié)晶磷化膜判定標(biāo)準(zhǔn)

此次工藝研究參考標(biāo)準(zhǔn)——大眾TL 235。500倍電鏡分析中單個(gè)磷化結(jié)晶平面幾何尺寸滿足長(zhǎng)2～12 μm、寬1～6 μm，且零件（樣件）表面形成均勻、完整、致密的細(xì)結(jié)晶磷化膜層。

2 驗(yàn)證過(guò)程及結(jié)論

2.1 前處理方式對(duì)工件形成細(xì)結(jié)晶磷化膜的影響

在錳系表面調(diào)整劑A（質(zhì)量濃度4 g/L）、錳系磷化液B（質(zhì)量濃度13.5 g/L，酸比5.75，［Fe2+］2 g/L，溫度（95℃）不變的條件下，采取4種不同的前處理方式（工件分別標(biāo)記為1#、2#、3#、4#），考察其對(duì)工件表面形成磷化膜的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，1#、2#、3#工件均不合格，這說(shuō)明在工件的前處理方式中，拋丸處理方式較鹽酸酸洗方式更合理、更可行。在采用鹽酸酸洗的工件前處理方式時(shí)，HCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～12%時(shí)，對(duì)磷化結(jié)晶的影響相對(duì)較小。

2.2 錳系表面調(diào)節(jié)劑A對(duì)工件形成細(xì)結(jié)晶磷化膜的影響

在錳系磷化液B（質(zhì)量濃度13.5 g/L，酸比5.75，［Fe2+］2 g/L，溫度95℃）不變的條件下，調(diào)整錳系表面調(diào)整劑A的濃度，考察其對(duì)工件形成細(xì)結(jié)晶磷化膜的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，僅有9#工件磷化合格，這說(shuō)明細(xì)結(jié)晶磷化工藝適宜采取拋丸的前處理方式，且錳系表面調(diào)節(jié)劑A濃度偏高會(huì)使磷化結(jié)晶產(chǎn)生不均勻的疊加現(xiàn)象，而低濃度下可形成均勻的細(xì)結(jié)晶磷化膜。

表2 錳系表面調(diào)節(jié)劑A的濃度對(duì)磷化膜形成情況的影響Table 2 The effect of concentration of manganese surface conditioner A on the formation of phosphating film

2.3 錳系磷化液B中總酸與游離酸的酸比對(duì)工件形成細(xì)結(jié)晶磷化膜的影響

在錳系表面調(diào)節(jié)劑A質(zhì)量濃度4 g/L不變，錳系磷化液B中部分條件（質(zhì)量濃度13.5 g/L，［Fe2+］2 g/L，溫度95℃）不變的情況下，研究后者總酸與游離酸的酸比對(duì)工件形成細(xì)結(jié)晶磷化膜的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn)，11#和13#工件磷化合格，這說(shuō)明兩者所實(shí)施的細(xì)結(jié)晶磷化膜工藝設(shè)計(jì)可行，均應(yīng)采取磷酸鹽皮膜處理劑總酸與游離酸酸比的控制下限，而上限酸比的工藝會(huì)使得磷化膜結(jié)晶偏大。

表3 錳系磷化液B中的酸比對(duì)磷化膜形成情況的影響Table 3 The effect of acid ratio of manganese phosphating solution B on the formation of phosphating film

3 工藝驗(yàn)證結(jié)果

（1） 拋丸/酸洗（質(zhì)量分?jǐn)?shù) ：10%～12%HCl）+表面調(diào)整處理劑（下限濃度至中線濃度）+磷酸鹽皮膜處理劑（酸比偏下限）工藝條件下可獲得合格的細(xì)結(jié)晶磷化膜。

（2） 拋丸/酸洗（質(zhì)量分?jǐn)?shù) ：10%～12%HCl）+表調(diào)處理劑（偏下限濃度）+磷酸鹽皮膜處理劑（酸比下限至中限）工藝條件下可獲得合格的細(xì)結(jié)晶磷化膜。

4 結(jié)語(yǔ)

（1） 采用拋丸和低濃度HCl酸洗的前處理方式對(duì)獲得細(xì)結(jié)晶磷化膜比較重要。

（2） 在獲得細(xì)結(jié)晶磷化膜工藝中，表面調(diào)整劑的濃度不宜過(guò)高。

（3） 在獲得細(xì)結(jié)晶磷化膜工藝中，磷酸鹽皮膜處理劑的酸比不宜過(guò)高。