一、磷化渣的存在形式
磷化过程中所产生的磷化渣在槽液中有三种存在形式: (1) 附着在工件表面形成附着物; (2) 弥散在溶液中形成槽液弥散物; (3) 靠其自重沉降于槽底形成槽底沉淀物。磷化渣的最终存在形式是附着磷化处理工件表面的附着物随工件的提出而带出和沉降在槽底。弥散物则是二者之间的过渡形式, 是由于磷化液自身运动而形成的。因为溶液的运动可使部分附着物从工件表面脱离, 也可使槽底的部分沉淀物往上浮动, 所形成弥散物在溶液中的量受溶液运动强弱限制, 弥散物是形成工件表面附着物不可忽视的因素,因为弥散物在运动过程中有回落到工件表面的可能。要消除弥散物必须使磷化过程中已生成的沉淀物不再往上返, 同时促使磷化时刚产生的磷化渣迅速沉降于槽底。要消除工件表面的附着物必须加强溶液的循环搅拌作用, 促使附着物全部脱离工件表面并沉降于槽底。同时要严格控制溶液温度, 因为溶液温度过高而产生的磷化渣结晶坚硬不易从工件表面及设备表面脱离。基于这一指导思想, 设计制造了一种新型多功能的磷化槽。金奥新材料公司研发的黑色磷化液、低碳钢中温黑磷化液均适合使用于这种新型的磷化槽。
二、新型磷化槽的结构设计
设计的新型磷化槽外形结构一与普通磷化槽相同,不同之处是在其底部大于200 mm高处设置磷化渣斜板沉淀装置; 在槽的侧边设置由加热管、压缩空气排管、导流板构成的溶液内循环装置。磷化渣斜板沉降装置是由支承架和斜板组两个单体组成, 每个单体均由钢板或型钢焊接制成, 装拆方便并有利于进行翻缸清除废渣, 该装置实际高度可根据槽子的高度、处理工件的尺寸及导流板的位置、清槽周期等因素而定,但不能低于200 mm。溶液的内循环装置其加热管根据需要置于槽的一侧或两侧对称位置, 在加热管下端设置压缩空气排管, 并用导流板把主槽与加热管、压缩空气排管隔开。为了便于清理槽液, 对于生产量大需经常清槽的, 应在槽底部设置排渣阀及监视辅助压缩空气搅拌管, 在高于沉降装置处设置排清液阀, 有利于含渣液与清液的分离, 对于槽容积小的, 可用人工分离。
三、新型磷化槽性能分析
3. 1 磷化渣斜板沉降装置磷化渣的比重为2.8 -3.0 , 是磷化液比重的2 倍多, 所以靠其自重能实现自行沉降。沉降装置采用斜板结构, 增加了板与磷化渣的接触, 有利于在斜板上集聚和沉降, 同时还能有效地减弱沉降装置内溶液随主槽溶液的运动趋势, 使沉淀物不能往上浮动, 已沉降于槽底的磷化渣对磷化处理质量不会再产生影响,只需定期清除即可。
3 . 2 磷化液内循环系统
(1) 磷化液的升温采用蒸汽加热管在槽内加热,这种升温方式由于加热管周围的磷化液直接受热于高温而离解产生的磷化渣较严重, 这不仅直接消耗了磷化液中的主盐, 而且由于磷化渣在加热管表面的附着, 使其传热效率降低。采用压缩空气对溶液进行搅拌, 把原来溶液的自然对流传热升温, 转变为溶液强制对流传热升温, 从而削弱了加热管在加热过程中周围溶液局部过热, 减少了磷化渣的产生。导流板把压缩空气排管和加热管与主槽隔开, 但无需密封, 导流板下部斜板上钻一定数量、大小适当的通孔, 上部敞口, 通孔的槽截面积为敞口横截面积的二分之一以上, 上端敞口位置应在溶液规定水平面下50-1 0 0m m , 该装置在蒸汽加热对流和压缩空气搅拌的共同作用下, 能驱使加热区的热溶液沿导流板上端溢人主槽, 主槽中的冷溶液经导流板上的通孔流人加热区,从而构成了溶液的内循环系统。
(2) 由于直接利用压缩空气搅拌, 空气会进人空腔工件产生气袋或在工件表面产生空气气流, 使溶液的搅拌作用太强, 工件会浮出液面, 影响磷化膜外观质量, 因此不直接采用压缩空气对溶液搅拌。采用导流板装置消除了上述影响, 导流板装置起了既能导流溶液, 又能导流空气的双重作用。
(3) 压缩空气搅拌溶液使空气中的氧与溶液接触增多, 加速Fe2+ 在溶液中的富集, 减少了溶液中氧化剂的消耗。因为溶液中少量的Fe2+ 有益于膜的生成,可以提高膜的抗蚀能力, 降低孔隙率。但当Fe2+浓度达到一定含量时会明显抑制膜的形成, 这时需加氧化剂处理。采用新型磷化槽, 磷化渣在溶液中自行分离对磷化处理无不良影响。
(4) 新型磷化槽在磷化处理过程中自身构成的溶液内循环系统, 能够使溶液产生一定强度的循环作用, 有利于工件、加热管表面溶液的更新及氢气的脱附, 并把其表面附着物带走, 从而有助于溶液的加热和磷化渣的沉降, 有助于工件表面阴极去极化作用及磷化膜的生长和增厚。总之, 新型磷化槽结构合理、简单、新颖。对产生的磷化渣进行有效控制, 使已生成的沉淀物不能随溶液内循环作用向斜板上方浮动, 同时在溶液的内循环作用下把刚生成的磷化渣从工件表面上剥落, 并靠其自重迅速沉降于槽底, 斜板组上方的溶液始终保持一定的清洁度, 其弥散物的含量不足以在工件表面形成附着物。溶液的内循环加速了工件表面氢气的脱附,提高了阴极去极化作用, 减少了阴极去极化剂的消耗。压缩空气中氧的作用, 减少了氧化剂的消耗, 大大提高了溶液的稳定性。本文所介绍的新型磷化槽适用于中小型生产场合, 在大型专业化生产上的应用还有待于进一步研究。
新型磷化槽结构图 |
