鋼件自動噴淋磷化發藍問題的分析及解決方法

鐘雪麗 郭培寬

（1.河南科技學院高職學院 河南 新鄉 453600；2.河南新飛集團十六廠 河南 新鄉 453002）

0 引言

磷化是目前國內家電制冷企業廣泛采用的一種鋼板前處理技術。依據生產規模及生產需要，磷化處理分為噴淋式和浸漬式。我公司鋼件表面前處理采用的是自動噴淋式。整個前處理工序如下：

懸掛工件→預脫脂→脫脂→自來水洗→表面調整→磷化→循環去離子水水洗→去離子水水洗→干燥

預脫脂到去離子水水洗為半封閉式通道。懸掛工件的懸鏈位于通道上方，各個主要工序的通道內部兩側均勻分布有平行排列的豎直液體輸送管，每根輸送管上自上至下等距安裝有8個噴嘴，輸送管下端連接壓力輸送泵至通道下方的儲液工作槽。通道外側分別在脫脂工序前，表面調整工序前及磷化工序前留有觀測門。

預脫脂及脫脂工序使用藥劑為中溫中堿性脫脂劑，游離堿度20-35，脫脂溫度50-70℃；表面調整工序使用膠體磷酸鈦鹽型表面調整劑，總堿度5-15，pH值8-9，常溫下使用；磷化工序使用外加促進型低溫鋅系磷化液，總酸度17-30，游離酸度0.3-1.2，用氨管測量促進值1.5-4.5，使用溫度38-42℃。上述藥劑均為公司自產。

近期對一批由冷軋鋼板（牌號：SPCC）鈑金成型的冰箱側幫進行前處理時發現，工件磷化后在上部固定邊角部位出現了2-15cm的藍色膜。發藍部位在靜電噴涂后附著力達不到要求，從而導致整個工件報廢。

為找出真正的問題所在，將兩種鋼板及成型后的工件送至冶金研究所進行分析，發現：二者含微量元素略有差異。導致問題鋼板的電位較庫存鋼板低，表面性質活潑，極易氧化。鈑金成型后的工件在邊角部與其他位置相比應力有所改變。經調查，兩種鋼板系由國內同一家鋼鐵企業生產，不同之處在于問題鋼板是由其新建冷軋板生產線生產。由于其新生產線投產不久，軋制的鋼板與原有的生產線軋制的鋼板在各種微量元素的含量上難免有所差異。

AP-BEPS是20國集團(Group 20，G20)委托經濟合作與發展組織(Organization for Economic Cooperation and Development，OECD)推進的國際稅制改革項目，是G20框架下各國攜手打擊國際逃避稅，共同建立有利于全球經濟增長的國際稅收規則體系和合作機制的重要舉措。中國作為G20的成員國，主動承擔聯合國和G20國際稅收規則制定的責任，深度參與BEPS所有行動計劃；同時，中國作為國際社會的成員，積極履行國際稅收合作義務，立足中國國情，努力促進BEPS行動計劃成果在中國轉化和落地。

1 導致發藍現象的可能原因

發藍現象是鋼件磷化過程中極易出現的問題，其形成原因多種多樣。只有找出產生問題的真正原因，才能對癥下藥，解決問題，保證生產正常進行。產生發藍問題的原因大致如下：

北京紅螺食品有限公司，其產品經歷了從北京特色禮品向大眾休閑食品過渡的進程。改革開放初，紅螺的原始工藝是在一個灶臺上架一口大銅鍋，敞鍋煮制腌漬發酵過的果品。不管春夏秋冬，員工們都要在高溫的室內辛勤勞作，汗流浹背地翻鍋，不停地鏟煤填火。在付出那么多辛苦的同時，煮制出的果脯仍然無鮮亮感。在1985年、1986年兩年中，紅螺人實驗發明了真空煮制果脯技術，減少了腌漬、發酵工序時間，此舉大大降低了員工的勞動強度。

1.1 鋼板材質的問題

3.1.3 降低掛具高度

自2003年8月正式投入發電運行以來，沙集泵站積極利用徐洪河行洪棄水開發水力發電，創造了可觀的經濟效益，對2003—2011年發電運行數據統計，年平均發電340.4萬kWh，機組年平均運行14 183.3臺時（按照單臺機組平均出力240 kW）。經測試進行降低轉速后，每臺機發電功率增加約100 kW，全站共增加發電功率500 kW。考慮變頻機組等相關設備消耗電量約40 kW，改造后泵站年均發電量可增至470.9萬kWh，相當于火電廠燃燒578.7 t標準煤產生的電量，無論是經濟效益還是社會效益均比較顯著。

1.2 前處理設備的原因

設備的維護與保養是生產能否正常進行的重要影響因素。在自動噴淋式前處理生產線中，任何一個環節問題出現問題都會影響整個生產的進行。例如壓力泵壓力的不足，管道及噴嘴的通暢不通暢，前處理槽液溫度的自動控制失常，都會導致生產無法正常進行[2]。

1.3 前處理劑處理能力不夠或者其工藝指標不在合理范圍之內

工件經過脫脂后，如果表面油脂沒有脫除干凈，磷化時殘存的油脂將會影響磷化膜的形成，氧化取代磷化，工件極易發藍；對于膠體磷酸鈦型表面調整劑，如果其鈦鹽含量過低或者pH值不在合理范圍之內，往往也會使工件磷化時出現發藍現象；磷化液的配方不適合鋼板材質的要求，或者不能被正確使用也是工件不能正常成膜的關鍵因素，對于外加促進型鋅系磷化液來說，鋅離子的含量和促進劑濃度的控制至關重要[3]。

2 發藍現象原因的確定

庫存鋼板電極電位-0.45V，問題鋼板電極電位-0.47V.

人類創造了教育，教育塑造了人，教育以本質上來看，是塑造人的工程，是為未來培養人的事業。教育的地位和作用，更應了解今天社會所發生的變化，特別是在科學技術突飛猛進的今天，教育是社會的縮影，是未來世界藍圖的預見和反映。今天有什么樣的教育，未來將有什么樣的社會，今天你受到什么樣的教育，你將有什么樣的前途和境況。所以，我們的教育既要考慮應該怎么適應時代形勢的變化，更要分析與預測可能發生的變化，引導受教育者去探索，去追求，去創造。

北京市當前的旅游產品以觀光旅游為主，缺乏對旅游產品的深入挖掘，在旅游產品多樣性、全面性和細分性等方面存在劣勢。隨著游客個性化需求的日益強烈，這種形式單一且層次較淺的旅游形式已無法滿足旅客的需求，無法長期對游客產生吸引力。

按照前處理藥劑測定與工藝標準對脫脂劑，表面調整劑及磷化液進行檢測。脫脂劑游離堿度28，工作溫度60℃；表面調整劑總堿度9，pH值8.5；磷化液總酸度23.5，游離酸0.5，促進值3.0，工作溫度40℃。上述指標完全符合工藝要求。將原有庫存鋼板與出現問題的鋼板在同一條鈑金線上成型后，將兩種工件交替懸掛在前處理生產線上進行處理，工藝參數保持恒定，發現：原庫存鋼板成型工件經處理后磷化膜正常；問題鋼板成型工件上部邊角位置出現發藍現象。

在前處理噴淋設備工作時，通過觀測門觀察發現：工件由表面調整通道進入磷化通道時，前幾排磷化工作液輸送管上部多數噴嘴由于沉碴的大量存在而堵塞，僅有少數噴嘴能正常工作；加上懸掛工件的掛具高度過大，而且工件懸掛過高，其上部與頂端噴嘴相持平，導致在磷化初期只有少量磷化液噴射到工件上部。并且在整個磷化通道中，由于外加的促進劑亞硝酸鈉在一定溫度下揮發，形成具有氧化性的酸霧。當表面性質活潑的工件進入至磷化通道五分之一長時，由于工件上部邊角部位不能迅速成膜，受酸霧的影響，產生氧化發藍的現象。工件進入磷化通道剩余部分時磷化對工件上部已經氧化的部分不再起作用。

針對此種鋼板表面性質活潑極易氧化的特點，只有使工件在進入磷化通道后迅速成膜，尤其是工件上部邊角部位，盡量消除氧化作用的影響。經過分析，決定同時實施兩大措施。

3 發藍問題的解決方案

由于公司購進了批量的表面性質活潑的冷軋鋼板，此種材質成型的工件將在很長一段時間內使用，因此必須采取措施防止發藍現象的產生。

將問題鋼板鈑金成型的工件按照前處理流程在各個工作槽液中作浸漬處理，發現問題鋼板磷化正常。

經過測試，發現問題鋼件上部邊角磷化發藍的根本原因在于鋼件材質表面性質過于活潑,加上設備上有不當之處，導致鋼件在噴淋的過程中按原有的磷化液工藝指標進行磷化時發生故障。

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3.1 設備的改進與保養

3.1.1 增加抽風系統

銅具有優良的電氣特性和耐用性，常選用銅作為電纜導體的材質，在經過冷加工后，銅導體的電阻率會上升，硬度和強度增加、塑性降低。為了提高冷拉銅線的電導系數和柔軟性，常使用退火的銅導體。銅導體的導電性能隨溫度升高而降低，在正常的操作范圍內，電阻和溫度之間呈線性關系，如式(2) 所示[9]:

在磷化通道中部上方安裝抽風機，將磷化槽通道中聚集的氧化性酸霧及時排出。減少工件進入磷化通道后所受的酸霧影響。

3.1.2 磷化管道及噴嘴的維護

用酸液將管道及噴嘴里的沉渣進行清洗消除后再用水清洗數遍。將管道最下方的兩個噴嘴用塑膠帶密封，以增加管道上方噴嘴的噴射壓力。

不同材質的鋼板表面性質有所不同，鋼鐵中含碳以及錳，磷，硫，硅等微量元素的多少決定了其表面性質的差異。鋼板材質的差異是磷化好壞的根本，針對不同的表面性質采取相應的措施是必須的[1]。

原有掛具的高度過高，適當降低其高度可以使掛具上的工件進入磷化通道后，前幾排磷化管道上方的噴嘴噴射出的磷化液能夠完全覆蓋工件上部，給工件的磷化成膜提供有利條件。

3.2 調整磷化液配方

鋅系磷化液主要有磷酸，磷酸二氫鋅和硝酸鋅亞硝酸鈉組成，其中磷酸和磷酸二氫鋅是主要的成膜物質，硝酸鋅作為內促進劑，亞硝酸鈉作為外促進劑。針對這種易氧化的工件，及時調整磷化液配方，可促使工件表面快速成膜[4]。

第二，里奇認為數碼攝影將會比傳統攝影引發更多的能量共享，以非線性、多層次的復雜形式存在，而坍縮現象主要來自于人們對它的意義限定。他描述道：

3.2.1 提高硝酸鋅的用量

硝酸鋅水溶性好，熱穩定性高，促進能力強，槽液穩定，硝酸鋅中硝酸根在鋅系磷化液中起重要的促進作用，而鋅離子是磷化成膜的重要組成。加入硝酸鋅可以提高磷化液的成膜能力[5]。

3.2.2 減少亞硝酸鈉的用量

由于提高了硝酸鋅的用量，外促進劑亞硝酸鈉完全可以減少使用。亞硝酸鈉作為外促進劑是強氧化劑，促進能力強，磷化質量高。但是在磷化槽液的酸性條件下極不穩定，在使用過程中需要頻繁的補加或連續滴加。當用量過多時磷化膜成藍黑色，抗蝕能力低[6]。硝酸鈉的用量不僅可以減少磷化通道中氧化性酸霧的產生，而且可以避免磷化液中的大量沉碴的產生。即外促進劑值由原來的3.0降為2.0左右。

4 結論

具體問題應具體分析。在對鋼件進行自動噴淋前處理時，針對其表面性質活潑而導致上部邊角部位磷化發藍現象，經過認真分析，對前處理設備進行了改進和保養，及時調整了磷化液配方。采取了以上幾項措施后，鋼件磷化正常，問題圓滿解決。

［1］伍澤涌，盧鴻璉，肖澤星.新型涂裝前處理應用手冊[M].四川：四川科學技術出版社，1998：164-174.

［2］胡傳炘.實用表面前處理手冊[M].北京：化學工業出版社，2006：177-188.

［3］張學敏.涂裝工藝學[M].北京：化學工業出版社，2006：141-188.

［4］梁治齊，熊楚才.涂料噴涂工藝與技術[M].北京：化學工業出版社，2006：104-115.

［5］曹京宜.涂裝表面預處理技術與應用[M].北京：化學工業出版社，2004：217-223.

［6］林春華，葛祥榮.簡明表面處理手冊[M].北京：機械工業出版社，1995：420-445.