基于Zn2+/PO43-平衡的含铝材料磷化处理工艺

技术领域

本发明属于金属材料表面处理领域，具体涉及一种基于Zn

背景技术

在世界能源日渐短缺的环境下，车身轻量化已经成为汽车制造业的主要发展方向之一。目前，汽车制造业主要使用铝合金来代替原来的钢材和镀锌材，以降低车身重量。因此，随着轻量化的逐渐发展，无论是燃油车还是新能源车，铝合金在车身材料中的占比将会越来越大。磷化工艺是汽车生产过程中的重要工序，其可以防止汽车在工序间生锈；同时，在汽车基材表面形成的磷化膜能够增加汽车基材与电泳漆的结合力，能够大幅度提升汽车的耐蚀性能，延长汽车的使用寿命。

在磷化液中，Zn

发明内容

基于传统磷化技术在处理铝材时会发生Zn

本发明采用的技术方案是：基于Zn

1)预脱脂：将含铝工件使用脱脂剂，预脱脂处理1min，将含铝工件表面的杂质、油污及氧化层进行初步去除；

2)脱脂：将预脱脂后的含铝工件使用脱脂剂，脱脂处理3min，将含铝工件表面的油污及氧化层去除；

2)水洗：使用工业水，先浸泡1min，然后喷淋1min，去除含铝工件表面残留的脱脂液和污渍；

3)表面调整：使用表调剂对脱脂后的含铝工件进行表调处理1min；

4)磷化：将经过表调处理后的含铝工件放入到磷化液中进行磷化处理3min；通过补加磷化补加剂和调整剂，控制磷化体系中Zn

进一步的，上述的基于Zn

更进一步的，上述的基于Zn

进一步的，上述的基于Zn

进一步的，上述的基于Zn

进一步的，上述的基于Zn

进一步的，上述的基于Zn

进一步的，上述的基于Zn

更进一步的，上述的基于Zn

进一步的，上述的基于Zn

本发明的有益效果是：

1、本发明，通过向磷化液中添加调整剂，可以向磷化液中补充Zn

2、本发明，添加的调整剂，其额外所携带的其他离子会随着生产工件的进行而被消耗，不会与磷化液中任何离子发生反应，不会在槽液中累积富集而破坏磷化槽液原有离子平衡，也不会影响磷化效果。

附图说明

图1为实施例1板材磷化膜结晶对比图。

图2为实施例1板材电泳漆膜性能评价结果。

具体实施方式

实施例1基于Zn

考虑到在现场实际生产过程中的操作便捷性和调整剂在磷化液中的溶解速度，在本实施例中调整剂为液体状态。

脱脂剂的组成为：按质量百分比，偏硅酸钠1％、氢氧化钠0.2％、碳酸钠1％、碳酸氢钠0.1％、乙二胺四乙酸二钠0.5％、表面活性剂1％、水余量。

表调剂的组成为：按质量百分比，磷酸锌5％、分散剂1％、水余量。

调整剂的组成为：按质量百分比，碳酸锌2％、柠檬酸锌3％、四水氟化锌5％、水余量。

磷化液的组成为：按质量百分比，磷酸40％、氧化锌2％、双氧水0.5％、碳酸锰3％、碳酸钠5％、硝酸镍10％、硝酸铁0.5％、水余量。

磷化补加剂：按质量百分比，磷酸40％、氧化锌3％、双氧水0.5％、碳酸锰2％、碳酸钠3％、硝酸镍10％、氢氟酸0.5％、水余量。

为了体现调整剂的实际效果，在本实验中调整剂是在磷化液处理含铝材料后发生离子失衡时加入的，然后在(二)中对加入调整剂前后的磷化效果进行对比验证。

(一)磷化液中Zn

首先，制备脱脂剂、表调剂、磷化液各5L。制备铝板、冷轧钢板和镀锌钢板若干。

方法：

1)预脱脂：将铝板使用脱脂剂预脱脂处理1min，初步去除铝板表面的油污和杂质。

2)脱脂：将预脱脂后的铝板使用脱脂剂脱脂处理3min，将含铝工件表面的油污及氧化层去除。

3)水洗：使用工业水，先浸泡1min，然后喷淋1min，去除含铝板表面残留的脱脂液和污渍。

4)表面调整：使用表调剂对脱脂后的铝板进行表调处理1min。

5)磷化：

设置一个5L磷化池，对铝板进行磷化处理。

处理铝板之前的磷化液中Zn

(二)加入调整剂前后磷化效果对比

将Zn

条件1——仅加入磷化补加剂：

单纯向Zn

条件2——加入磷化补加剂和调整剂：

向Zn

表1条件1和2磷化液参数对比

1、条件1、条件2磷化液性能对比实验

将冷轧钢板、镀锌钢板、铝板工件经过预脱脂1min、脱脂3min、浸渍水洗1min、喷淋水洗1min、表调处理1min后，放入到条件1磷化液中进行磷化处理3min；取出后，工业水浸洗1min，工业水喷淋1min，纯水浸洗1min，110℃烘干10min，然后对磷化膜质量进行评价，评价结果如图1中条件1所示。然后再对磷化后的工件进行电泳，并对电泳漆膜进行评价，评价结果如图2中条件1所示。

平行的按照相同的工艺，将冷轧钢板、镀锌钢板、铝板工件经过预脱脂1min、脱脂3min、浸渍水洗1min、喷淋水洗1min、表调处理1min后，放入到条件2磷化液中进行磷化处理3min；取出后，工业水喷淋1min，工业水浸洗1min，纯水浸洗1min，110℃烘干10min，然后对磷化膜质量进行评价，评价结果如图1中条件2所示。然后再对磷化后的工件进行电泳，并对电泳漆膜进行评价，评价结果如图2中条件2所示。

条件1、条件2所处理出的三种板材磷化膜、漆膜评价结果陈述：

由图1可见，通过条件1磷化液所处理出的三种板材磷化膜结晶疏松，晶粒尺寸较大，约为5mm，晶界粗大，且镀锌钢板和铝板的磷化膜存在基材外漏现象；相比而言，图1中条件2的磷化液所处理出的三种板材磷化膜结晶致密，晶粒尺寸较小，约为3mm，三种板材的磷化膜均无基材外漏现象。

由图2可见，在经过条件1磷化液所处理出的冷轧钢板、镀锌钢板和铝板中，冷轧钢板漆膜经过冲击测试后漆膜凸面出现了开裂(见红圈处)，且经过盐雾测试1200h后，扩蚀宽度超过了2mm，说明耐蚀性能差；镀锌钢板漆膜经过杯突和划格测试后，漆膜出现了脱落，说明板材的漆膜结合力差，且经过循环交变耐蚀性能测试后，漆膜出现了起泡，即板材漆膜的耐蚀性能差；铝板漆膜经过冲击测试后，板材漆膜出现了开裂和脱落，说明铝板漆膜的结合力差，无法满足标准要求。

相比而言，经过条件2磷化液所处理出的所有板材中，冷轧钢板漆膜经过冲击测试、杯突和划格测试均未出现漆膜开裂和脱落现象，经过中性盐雾测试1200h后，漆膜未气泡，锈蚀的单边扩蚀宽度小于2mm，符合标准要求；镀锌钢板漆膜经过冲击测试、杯突和划格测试均未出现漆膜开裂和脱落现象；经过40个循环交变测试后，漆膜未出现起泡，锈蚀的单边扩蚀宽度小于2mm，符合标准要求；铝板漆膜经过冲击测试、杯突和划格测试均未出现漆膜开裂和脱落现象；经过40个循环交变测试后，漆膜未出现起泡，锈蚀的单边扩蚀宽度小于2mm，符合标准要求；说明经过条件2所处理出的冷轧钢板、镀锌钢板和铝板的磷化膜质量、漆膜结合力性能、耐腐蚀性能均优于条件1所处理出的板材。

综上所述，本发明基于Zn

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，包括脱脂液、表调液、磷化液的组分配比和处理时间、温度，各个处理工位的搭配形式，以及水洗的时间和方式等，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的保护范围之内。