防止磷化异常沉渣

防止磷化异常沉渣沉渣成因与危害磷化沉渣是磷化液与钢铁基体反应的产物FePO4,Zn3(P04)2。沉渣分为正常和异常两种，即人们把在工艺控制条件下产生的一定量沉渣称为正常沉渣，换句话说，只要有磷化膜的形成，就必然有磷化渣的产生(沉渣含水率50%-60%)，这并不影响磷化效果；另外，由于外界条件的影响而使工艺条件变化或由于磷化过程中自身的消耗导致槽液成分变化所产生的沉渣(含水率80%-90%,Zn/Fe在0.5以上)，称为异常沉渣，不仅影响磷化膜的形成和促进剂去极化作用，并吸附于磷化膜，不易水洗掉，使磷化膜挂灰、泛黄等，影响涂层的耐蚀性和装饰性。还会过多地消耗磷化槽液的有效成分，缩短使用寿命，增加磷化的生产成本。并会堵塞喷淋磷化的喷嘴和管道，影响磷化的正常进行。磷化沉渣产生有四个原因：一是铁离子的氧化作用，产生磷酸铁沉渣。钢铁磷化时溶解下来的Fe2+，除一部分参与了成膜外，另一部分则被氧化为Fe3+，与磷酸根结合形成不溶性磷酸铁从溶液中析出。二是投槽时加入碱性物质降低酸度，2h被沉渣化，形成碱性磷酸锌沉渣。三是促进剂补给，增大沉渣量；四是槽液酸比失调(FA过低)，槽液整体过饱和，磷酸锌盐大量析出变为沉渣。影响沉渣量的因素温度温度升高，，会降低FeP04和Zn3(P04)。的溶度积，促进H3P04.H2PO4和HPO4.2-离解为P04.3-，加速沉渣的形成。另外，温度高，铁的溶解加速，界面处pH急剧上升，加剧了Zn3(P04)2与FeP04沉渣。可见，温度越高，沉渣越多。这便是中温磷化沉渣量高于常(低)温磷化沉渣量的原因。浓度PO4.3-浓度由TA和FA等因素决定。根据槽液中磷酸的离解平衡反应。当FA一定时，TA过大，PO4.3-浓度高，成膜速度快，相应沉渣越多；反之，TA降低，沉渣减少。当TA一定时，FA小，磷酸根浓度高，成膜速度快，相应沉渣多；反之，FA大，磷酸根浓度低沉渣较少。但是FA过大时工件与H+的置换反应加快，成膜反应又很慢，大量的Fe2+来不及形成磷化膜，就被促进剂氧化为Fe3+，接着转化为富铁磷化渣(FeP04)。硝酸根磷酸根比值当硝酸根磷酸根比值升高，由于盐效应相当于降低了磷酸根的脓度，从而减少沉渣的生成量，对成膜无影响。促进剂浓度促进剂浓度过高，因阴极去极化作用导致阳极上铁的溶解加快，将大量的Fe2+氧化为Fe3+，加速沉渣的生成；反之，促进剂浓度过低，成膜速度慢，Fe2+来不及转化为Zn3Fe(P04)2，而是被促进剂氧化成Fe3+，从而形成富铁磷化渣。总之，影响磷化沉渣量的因素非常复杂，有些因素具有两面性。如促进剂浓度减少，既能减少富铁磷化渣，又会使富锌磷化渣增多；又如FA升高，会降低磷酸根的浓度，利于降低磷化渣；同时，工件溶解加快，又会使沉渣增加。降渣方法改进工艺配方降低磷化液浓度通常高、中温磷化液的金属离子浓度高达几十g/L，这样不仅导致药剂、能源消耗大，而且沉渣多。以处理面积计算，高锌液产渣量为7-10g/m2,低锌液的产渣量为3g/m2。所以，冷轧钢板的常温锌系磷化液大多采用金属离子浓度为1一3g/L的低浓度。调整酸度比提高FA与TA比值，以及硝酸根与磷酸根比值（对常温磷化更重要）。实践表明，硝酸根与磷酸根比值由0.78依次提高到1.16和1.55时，生成的磷化膜与渣之比值由原来的1.10提高至1.9-2.0，沉渣量减少，但硝酸盐不易过量，否则，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使用缓蚀剂当磷化液中加人苯并三氮唑，能减少磷化沉渣。这是因为借助有机酸活化金属表面，可改善苯并三氮唑在铁表面的吸附性，使磷化膜结品致密，沉渣减少。发挥添加剂的协同效应加入较好的络合剂，与Fe2+在溶液中形成稳定的络合物，可控制Fe2+、Fe3+的增加量，防止产生磷酸铁沉渣，产渣量可望减少至2-2.5g/m2。如柠檬酸、酒石酸、EDTA等，不仅有促进磷化的作用，还兼有减渣、细化结品、降低膜重和疏松垢物等功能。但由于EDTA对Fe2+有较强的络合作用，能加速铁的溶解，从而能增加膜重。降低温度降低低温度能减少磷化沉渣的原因：一是使氧化反应速率变慢，Fe3+减少，不利于磷化渣的生成；二是溶液中磷酸根离子的水解平衡向左移动使得溶液中的磷酸根浓度降低，也不利于磷化沉渣的形成。要严格控制磷化温度，使它尽量不超过工艺规范的要求。严格操作过程禁止酸、碱处理后的工件不经水洗或水洗不干净直接进入磷化槽。一般在自动线上，经过酸、碱处理后的工件，必须经过2道以上的水洗后方可进人磷化槽（每道水洗不少于0.5min）;非自动生产线、经酸、碱处理后的工件必须经过1道以上的水洗，方可进人磷化槽。工件吊装时，应避免工件积液以防止积液部位清洗不净，而将大量的杂质离子带人磷化槽而造成灾难性的污染。如OH一的带入，引起磷化液中FA降低，溶液中原有的离子平衡受到破坏，磷酸根浓度增加，导致大量沉渣产生。或由于H十的带入，引起FA升高，金属腐蚀加剧，产生大量的Fe2+，也会形成大量沉渣。磷化前的最后一道工序，应考虑足够的沥液时间。以防沥液不净将杂质离子带人磷化槽。电葫芦手动操作时，通过电葫芦在槽内上下抖动工件，减少沉渣在工件表面附着。注意药剂补加方法计量补加药剂补加药剂的最好时机是每天开始生产前，并根据当天的生产量，计划好补加次数和每次补充量。补加时，应用滴加泵（或手动）把磷化剂、促进剂或中和剂（碱液）缓慢逐滴加人到槽液湍流处（或借助压缩空气搅拌），使之迅速扩散，防止局部浓度过高而产生沉淀（特别要避免中和剂加人过急，防止产生大量磷化渣）。少加勤加促进剂事先将浓缩促进剂稀释至10%溶液，切忌一次性加人过多，防止因碱性过大而导致磷酸锌析出。改进加热方式禁止使用蒸汽或蒸汽加热管以及电热管直接加热磷化液（无条件的手工线仍有使用），避免磷化液因局部过热而产生大量的沉渣。可以改用间接加热法，即采用比磷化高20-25°C的热水间接加热。自动线的磷化液用槽外加热法或两级加热法。即蒸汽管首先对水箱中的水质加热，水介质再通过板式换热器对槽液加热（热喷嘴均匀地分布在磷化槽的底部两侧，使经过板式换热器的加热槽液搅拌均匀，热气迅速扩散到整个槽中。一台BSR15P-3板式换热器加热面积16m2，液流流速在0.4m/s以下。为了控温，需要在磷化液循环管道上装一铂热电阻测温仪或PID自动温度控制仪，当槽温低于工