簡(jiǎn)論磷化處理與電泳涂裝的配套性

王文忠

(洛陽(yáng)立微電子公司,河南洛陽(yáng) 471003）

簡(jiǎn)論磷化處理與電泳涂裝的配套性

王文忠

(洛陽(yáng)立微電子公司,河南洛陽(yáng) 471003）

0 前言

電泳涂裝是近幾年發(fā)展較為迅速的涂裝技術(shù),其以經(jīng)濟(jì)、安全、高效、高耐蝕、高泳透力等優(yōu)良特性,在家電、汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

1 電泳涂裝的機(jī)理

電泳涂裝就是借助于電解、電泳、電沉積、電滲等4個(gè)化學(xué)物理作用,在工件表面形成不溶性涂層膜的表面處理方式。

1.1 電泳

用于電泳涂裝的涂料中的有機(jī)樹(shù)脂溶于水就形成均勻、帶電荷的膠體粒子,在直流電場(chǎng)的作用下,帶電荷的膠體粒子向相反電極泳動(dòng)而進(jìn)行沉積。帶正電荷的膠體粒子沉積在作為陰極的金屬表面時(shí)稱(chēng)為陰極電泳涂裝。反之帶負(fù)電荷的膠體粒子泳向陽(yáng)極發(fā)生陽(yáng)極成膜反應(yīng),被稱(chēng)作陽(yáng)極電泳涂裝。當(dāng)然電泳所形成的涂膜還需經(jīng)烘干、固化反應(yīng)才能全部完成涂裝過(guò)程。

1.2 電泳涂裝主要電化學(xué)反應(yīng)

1.2.1 陽(yáng)極電泳涂裝時(shí)的電極反應(yīng)

陽(yáng)極電泳涂裝所用的電泳涂料是高分子羧酸經(jīng)堿中和而制得的水溶性陰離子型樹(shù)脂(RCOO-）。發(fā)生的主要反應(yīng):

陽(yáng)極電泳涂裝時(shí)被涂物金屬發(fā)生溶解,形成含金屬的有機(jī)涂膜,影響漆膜外觀,產(chǎn)生漬點(diǎn)。

1.2.2 陰極電泳涂裝時(shí)的電極反應(yīng)

陰極電泳涂裝所用的涂料是氨基樹(shù)脂經(jīng)酸中和而制得的水溶性陽(yáng)離子型樹(shù)脂(R—N H3+）。發(fā)生的主要反應(yīng)為:

陰極電泳時(shí)基體金屬無(wú)離子化析出而滲入電泳涂膜,從而提高了涂膜的耐蝕性。

1.3 電滲

當(dāng)帶電荷的膠體粒子在電場(chǎng)作用下進(jìn)行電沉積的同時(shí),水和助溶劑也穿過(guò)沉積涂膜滲往工作液,使涂膜脫水、固體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,以利于高溫固化時(shí)得到品質(zhì)優(yōu)良的涂膜。

2 陰極電泳涂裝的優(yōu)良特性

(1）泳透力高,即:在結(jié)構(gòu)復(fù)雜工件的內(nèi)、外表面可獲得較為均勻的漆膜,因此有利工件耐蝕性能的提高。

(2）耐堿性能好,這是因?yàn)榇蟛糠株帢O電泳涂料的陽(yáng)離子型樹(shù)脂多采用環(huán)氧樹(shù)脂,其耐堿性比較優(yōu)良,且對(duì)金屬工件也有較好的防護(hù)作用。

(3）作為陰極的金屬工件不會(huì)發(fā)生溶解,陰極產(chǎn)生的H2也不會(huì)與其反應(yīng),因此得到的涂膜中不會(huì)含金屬離子而影響其外觀質(zhì)量。

(4）對(duì)多種金屬適用性強(qiáng),工作液穩(wěn)定性好,使用壽命長(zhǎng)。

3 與陰極電泳相配套的磷化處理劑

通常適用于陰極電泳涂裝的磷化處理劑應(yīng)滿足以下要求:

(1）要選用耐堿性高的磷化膜,耐堿性的強(qiáng)弱與磷化膜的P比有關(guān)。P比為 P/(P+H）的值,其中,P代表Zn2Fe(PO4）2·4H2O(稱(chēng)為 P膜）;H代表 Zn3(PO4）2·4H2O。P比高時(shí),磷化膜中的Zn2Fe(PO4）2·4H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,膜的耐蝕性好,附著性好,磷化膜在電泳時(shí)溶出量小,有利于電泳工作液穩(wěn)定。

P比的大小與磷化液的組成有關(guān),也與磷化施工方式有關(guān)。據(jù)稱(chēng)采用全浸泡磷化易得到鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的磷化膜,與陰極電泳有較好的配套性。磷化時(shí),磷化膜成長(zhǎng)界面要有足夠的Fe2+。在對(duì)鍍鋅鋼板磷化時(shí)為彌補(bǔ)Fe2+不足而影響其耐蝕性,需加入Mn2+,Ni2+,形成以 ZnMe(PO4）2·4H2O為代表式的磷化膜,Me代表Fe,Ni,Mn。

(2）磷化膜厚度要求。電泳涂裝要求磷化膜細(xì)而薄,大多要求膜厚在1.5～2.5μm,膜重在1.0～3.0 g/m2范圍內(nèi),輕鐵磷化膜重≤1 g/m2。磷化膜薄,電阻小,電壓低,能耗小。

目前適用于陰極電泳涂裝用的磷化劑有兩類(lèi)。對(duì)于耐蝕性要求高的室外金屬制品,多選用低鋅的鋅-鎳-錳三元磷化液。這種磷化液中的Zn2+的質(zhì)量濃度低,磷化膜中 Zn3(PO4）2·4H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低,Zn2Me(PO4）2·4H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,因此 P比高,耐堿性好。對(duì)于耐蝕性要求低的室內(nèi)用金屬制品,可選用輕鐵系磷化液。這種磷化液成分簡(jiǎn)單,成本低,工作液常溫磷化,能耗小,電泳過(guò)程中膜的溶出量小,其主要成分為 Fe(PO4）2·8H2O,呈非晶相平面分布。

4 磷化處理工藝流程

4.1 鋼鐵件磷化

本流程適用于處理批量小、質(zhì)量要求一般的無(wú)銹鋼鐵件磷化,可用于輕鐵系磷化。

本流程適用于處理批量大、質(zhì)量要求高的無(wú)銹鋼鐵件磷化,多用于鋅-錳系磷化。

對(duì)于有銹工件應(yīng)該除油、除銹,且在表面調(diào)整前應(yīng)中和處理。

TG 174

B

1000-4742(2011）05-0049-02

4.2 鋁件磷化

2010-09-10

·經(jīng) 驗(yàn)·