一、磷化渣的存在形式
磷化過程中所產生的磷化渣在槽液中有三種存在形式: (1) 附著在工件表面形成附著物; (2) 彌散在溶液中形成槽液彌散物; (3) 靠其自重沉降于槽底形成槽底沉淀物。磷化渣的最終存在形式是附著磷化處理工件表面的附著物隨工件的提出而帶出和沉降在槽底。彌散物則是二者之間的過渡形式, 是由于磷化液自身運動而形成的。因為溶液的運動可使部分附著物從工件表面脫離, 也可使槽底的部分沉淀物往上浮動, 所形成彌散物在溶液中的量受溶液運動強弱限制, 彌散物是形成工件表面附著物不可忽視的因素,因為彌散物在運動過程中有回落到工件表面的可能。要消除彌散物必須使磷化過程中已生成的沉淀物不再往上返, 同時促使磷化時剛產生的磷化渣迅速沉降于槽底。要消除工件表面的附著物必須加強溶液的循環攪拌作用, 促使附著物全部脫離工件表面并沉降于槽底。同時要嚴格控制溶液溫度, 因為溶液溫度過高而產生的磷化渣結晶堅硬不易從工件表面及設備表面脫離。基于這一指導思想, 設計制造了一種新型多功能的磷化槽。金奧新材料公司研發的黑色磷化液、低碳鋼中溫黑磷化液均適合使用于這種新型的磷化槽。
二、新型磷化槽的結構設計
設計的新型磷化槽外形結構一與普通磷化槽相同,不同之處是在其底部大于200 mm高處設置磷化渣斜板沉淀裝置; 在槽的側邊設置由加熱管、壓縮空氣排管、導流板構成的溶液內循環裝置。磷化渣斜板沉降裝置是由支承架和斜板組兩個單體組成, 每個單體均由鋼板或型鋼焊接制成, 裝拆方便并有利于進行翻缸清除廢渣, 該裝置實際高度可根據槽子的高度、處理工件的尺寸及導流板的位置、清槽周期等因素而定,但不能低于200 mm。溶液的內循環裝置其加熱管根據需要置于槽的一側或兩側對稱位置, 在加熱管下端設置壓縮空氣排管, 并用導流板把主槽與加熱管、壓縮空氣排管隔開。為了便于清理槽液, 對于生產量大需經常清槽的, 應在槽底部設置排渣閥及監視輔助壓縮空氣攪拌管, 在高于沉降裝置處設置排清液閥, 有利于含渣液與清液的分離, 對于槽容積小的, 可用人工分離。
三、新型磷化槽性能分析
3. 1 磷化渣斜板沉降裝置磷化渣的比重為2.8 -3.0 , 是磷化液比重的2 倍多, 所以靠其自重能實現自行沉降。沉降裝置采用斜板結構, 增加了板與磷化渣的接觸, 有利于在斜板上集聚和沉降, 同時還能有效地減弱沉降裝置內溶液隨主槽溶液的運動趨勢, 使沉淀物不能往上浮動, 已沉降于槽底的磷化渣對磷化處理質量不會再產生影響,只需定期清除即可。
3 . 2 磷化液內循環系統
(1) 磷化液的升溫采用蒸汽加熱管在槽內加熱,這種升溫方式由于加熱管周圍的磷化液直接受熱于高溫而離解產生的磷化渣較嚴重, 這不僅直接消耗了磷化液中的主鹽, 而且由于磷化渣在加熱管表面的附著, 使其傳熱效率降低。采用壓縮空氣對溶液進行攪拌, 把原來溶液的自然對流傳熱升溫, 轉變為溶液強制對流傳熱升溫, 從而削弱了加熱管在加熱過程中周圍溶液局部過熱, 減少了磷化渣的產生。導流板把壓縮空氣排管和加熱管與主槽隔開, 但無需密封, 導流板下部斜板上鉆一定數量、大小適當的通孔, 上部敞口, 通孔的槽截面積為敞口橫截面積的二分之一以上, 上端敞口位置應在溶液規定水平面下50-1 0 0m m , 該裝置在蒸汽加熱對流和壓縮空氣攪拌的共同作用下, 能驅使加熱區的熱溶液沿導流板上端溢人主槽, 主槽中的冷溶液經導流板上的通孔流人加熱區,從而構成了溶液的內循環系統。
(2) 由于直接利用壓縮空氣攪拌, 空氣會進人空腔工件產生氣袋或在工件表面產生空氣氣流, 使溶液的攪拌作用太強, 工件會浮出液面, 影響磷化膜外觀質量, 因此不直接采用壓縮空氣對溶液攪拌。采用導流板裝置消除了上述影響, 導流板裝置起了既能導流溶液, 又能導流空氣的雙重作用。
(3) 壓縮空氣攪拌溶液使空氣中的氧與溶液接觸增多, 加速Fe2+ 在溶液中的富集, 減少了溶液中氧化劑的消耗。因為溶液中少量的Fe2+ 有益于膜的生成,可以提高膜的抗蝕能力, 降低孔隙率。但當Fe2+濃度達到一定含量時會明顯抑制膜的形成, 這時需加氧化劑處理。采用新型磷化槽, 磷化渣在溶液中自行分離對磷化處理無不良影響。
(4) 新型磷化槽在磷化處理過程中自身構成的溶液內循環系統, 能夠使溶液產生一定強度的循環作用, 有利于工件、加熱管表面溶液的更新及氫氣的脫附, 并把其表面附著物帶走, 從而有助于溶液的加熱和磷化渣的沉降, 有助于工件表面陰極去極化作用及磷化膜的生長和增厚。總之, 新型磷化槽結構合理、簡單、新穎。對產生的磷化渣進行有效控制, 使已生成的沉淀物不能隨溶液內循環作用向斜板上方浮動, 同時在溶液的內循環作用下把剛生成的磷化渣從工件表面上剝落, 并靠其自重迅速沉降于槽底, 斜板組上方的溶液始終保持一定的清潔度, 其彌散物的含量不足以在工件表面形成附著物。溶液的內循環加速了工件表面氫氣的脫附,提高了陰極去極化作用, 減少了陰極去極化劑的消耗。壓縮空氣中氧的作用, 減少了氧化劑的消耗, 大大提高了溶液的穩定性。本文所介紹的新型磷化槽適用于中小型生產場合, 在大型專業化生產上的應用還有待于進一步研究。
新型磷化槽結構圖 |
