CN103243338A

CN103243338A - 一种电动车架酸洗磷化方法

Info

Publication number: CN103243338A
Application number: CN2013101785067A
Authority: CN
Inventors: 张晓舜; 刘念亭; 王科峰
Original assignee: SHANDONG WST VEHICLE CO Ltd
Current assignee: SHANDONG WST VEHICLE CO Ltd
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2013-08-14

Abstract

一种电动车架酸洗磷化方法，属于金属表面处理技术领域，包括以下步骤：(1)金属车架脱脂；(2)脱脂后用水清洗；(3)水洗后的金属车架浸入酸洗液进行酸洗；(4)酸洗后用水冲洗；(5)浸入到表面调整池中表调；(6)浸入到磷化池中磷化成膜；(7)放入清水池中清洗；(8)磷化线烤炉烘干。本发明中的工艺技术难度小、可操作性强、工艺简单、维护简便，沉渣量少，成膜快速，并且大大降低工人劳动强度，减轻工艺性污染；最终得到灰色磷化膜并且结晶均匀，膜厚度适中，极大的提高了电动车的金属车架的使用寿命。

Description

一种电动车架酸洗磷化方法

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种电动车架酸洗磷化新方法。

背景技术

在电动车制造行业中，电动车架的生产与加工是一个重要环节，为了使电动车架能够防锈和美观，需要进行涂装工艺。涂装工艺前须进行酸洗和磷化处理，酸洗是去除电动车金属车架表面的污渍，磷化处理是使电动车金属车架表面形成一层磷化膜，使漆膜与基体金属更好地附着，提高整个涂层系统的耐腐蚀能力。

目前金属表面酸洗中使用最为常见的是盐酸、磷酸或硝酸。其中硝酸由于在酸洗时产生有毒的二氧化氮气体，危害人体健康，一般很少应用。盐酸酸洗适合在低温下使用，不宜超过45℃，使用浓度10wt% ～45wt%，还应加入适量的酸雾抑制剂为宜，另外盐酸暴露在空气中易冒烟，有刺激性酸味；盐酸还不能用来清洗不锈钢和铝合金，因为其中的氯离子是能局部破坏钝化膜的活性离子，是造成小孔腐蚀的主要因素。磷酸的缺点是成本较高，酸洗速度较慢，一般使用浓度10wt% ～40wt%，清洗效率低。另外也有用硫酸、或硫酸和盐酸混合酸作为酸洗液使用的，但对于硫酸酸洗液的浓度、酸洗温度和酸洗时间控制各不相同，所添加的酸洗缓蚀剂品种也各不相同。

目前传统的金属表面磷化液处理工艺中，通常采用磷酸盐、亚硝酸盐和铬酸盐等，磷化处理后会产生大量的磷化渣不仅对环境造成污染还造成资源浪费；普通的磷化液中还需添加多种溴酸盐、有机过氧化物或氯酸盐等促进剂、容易形成沉渣，成本高；同时由于对磷化工艺中的总酸度、游离酸度、酸比等参数及促进剂控制不严格，造成金属表面成膜厚度不均匀、表面不光洁、耐腐蚀性差，从而影响了金属零部件抗腐蚀能力和产品使用寿命。

电动车的金属车架在制造过程中，经过搬运、划线、下料成型及焊接等工序，会在金属车架表面留下划伤、划痕、榔头印痕迹等。使电动车的金属车架抗腐蚀性能降低，直接影响其使用寿命为提高金属车架的抗腐蚀能力，延长产品使用寿命，因此对金属车架必须进行酸洗、磷化表面处理；经过酸洗、磷化表面处理后，在涂装时可以提高金属车架的漆膜与基体金属的附着力，提高整个涂层系统的耐腐蚀能力。

在酸洗过程中采用其浓度为 98wt%的浓硫酸经稀释后添加酸洗缓蚀剂使用，使用浓度10 wt%～20wt%不同，因而其除锈能力也不相同，此外，温度的影响很大，一般在45℃～60℃是起除锈能力最强，除锈时间最短。酸洗时间一般为8 min～12min,硫酸还可以用来清洗不能用盐酸酸洗的不锈钢和铝合金车架。

在电动车的金属车架酸洗工序后，磷化工序中采用磷酸锌皮膜剂和磷化中和剂，通过控制：总酸度、游离酸度、磷酸锌皮膜剂质量百分浓度和磷化中和剂质量百分浓度参数及磷化处理温度和时间，保证经磷化处理后的电动车的金属车架磷化膜外观均匀完整细密、无金属亮点、无白灰、磷化膜为灰色膜。

发明内容

为解决背景技术中传统酸洗和磷化工艺的技术难题，本发明采用的技术方案为：

一种电动车架酸洗磷化方法，包括以下步骤：

(1)金属车架脱脂；

(2)脱脂后用水清洗；

(3)水洗后的金属车架浸入酸洗液进行酸洗；

(4)酸洗后用水冲洗；

(5)浸入到表面调整池中表调；

(6)浸入到磷化池中磷化成膜；

(7)放入清水池中清洗；

(8)磷化线烤炉烘干。

所述的步骤（1）中，金属车架浸入到温度45℃～60℃、脱脂粉含量5wt%～7wt%的脱脂槽中，脱脂时间为8 min～12min、总碱度为25±5Pt。

所述的步骤（2）中，经脱脂后的金属车架浸入到常温清水池中清洗，清洗时间为1 min～3min。

所述的步骤（3）中，水洗后的金属车架浸入温度45℃～60℃、98wt%的浓硫酸含量为10wt%～20wt%且酸洗缓蚀剂含量0.20 wt%～0.50 wt%的酸洗槽中，控制浸泡时间8 min～12min，总酸度为60pt～120pt。

所述的步骤（4）中，酸洗后的电动车金属车架浸入到常温清水中清洗，控制清洗时间1 min～3min。

所述的步骤（5）中，金属车架浸入到常温且胶体钛表调剂含量0.1wt%～0.2wt%的表面调整池中表调，控制表调时间为1 min～3min，保持PH值8～10。

所述的步骤（6）中，金属车架浸入到温度45℃～60℃磷化池中磷化成膜，控制磷化时间8 min～12min，磷化池中的溶液总酸度为28pt～35pt，促进剂浓度为2.0pt～3.5pt，游离酸浓度2.0pt～3.5pt。

所述的步骤（6）中，磷化池中磷化液包括磷酸锌皮膜剂6wt%～8wt%、中和剂0.1wt%～0.16wt%、促进剂0.4wt%～0.5wt%，余量为水，按重量计。

所述的步骤（7）中，金属车架首先浸入到常温清水池中清洗，控制清洗时间1 min～3min，再浸入到温度60℃～80℃清水池中清洗，控制清洗时间1 min～3min。

本发明的优点是: 该技术方法与传统路线相比较具有：工艺技术难度小、可操作性强、工艺简单、维护简便，通过控制酸洗工序中：酸洗液的质量百分浓度、酸洗温度、总酸度和酸洗时间；磷化工序中：总酸度、游离酸度、磷酸锌皮膜剂质量百分浓度和磷化中和剂质量百分浓度参数及磷化处理温度和时间，沉渣量少，成膜快速，并且大大降低工人劳动强度，减轻工艺性污染；最终得到灰色磷化膜并且结晶均匀，膜厚度适中。通过磷化成膜后能有效的提高油漆在喷涂金属车架上的附着力，不易脱落，极大的提高了电动车的金属车架的使用寿命。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明。

本技术主要采用以下路线完成：（1）脱脂；（2）水清洗；（3）酸洗；（4）水清洗；（5）表面调整；（6）磷化；（7）水清洗；（8）烘干。

（1）将已焊接好的电动车金属车架浸入到温度45℃～60℃、脱脂粉含量5wt%～7wt%的脱脂槽中，控制脱脂时间8 min～12min、总碱度25±5Pt。其目的是：去除金属车架表面的油污和残渣。其中脱脂粉可以是GU-103脱脂粉、HT-8202A脱脂粉、DT-103脱脂粉和RX-13脱脂粉中的任意一种或其中几种混合使用。

（2）经脱脂后的电动车金属车架浸入到常温且100wt%清水池中清洗，控制清洗时间1 min～3min，其目的是：清除金属车架表面的残留脱脂液及脱脂产物。

（3）水洗后的电动车金属车架浸入到温度45℃～60℃、98wt%的浓硫酸含量10wt%～20wt%和酸洗缓蚀剂含量0.20 wt%～0.50 wt%的酸洗槽中，控制浸泡8 min～12min、总酸度60pt～120pt。确保酸洗后的金属车架表面不能发亮，颜色发乌且应一致，好似做了一层皮膜似的。其目的是：彻底清除金属车架表面的铁锈和氧化皮膜。

（4）酸洗后的电动车金属车架浸入到常温且100wt%清水池中清洗，控制清洗时间1 min～3min，其目的是：清除金属车架表面的残留酸液。

（5）将酸洗、水洗后的电动车金属车架浸入到常温且胶体钛表调剂含量0.1wt%～0.2wt%的表面调整池中表调，控制表调时间1 min～3min，表面调整池中的溶液PH值8～10。其目的是：是促使磷化形成晶粒细致密实的磷化膜，以及提高磷化速度；保证下一道工序磷化成膜质量。其中的胶体钛表调剂可以是云清化工的胶钛表调剂、东明化工的胶钛表调剂或浙江星丰科技的胶钛表调剂中的任意一种。

（6）表调后的电动车金属车架浸入到温度45℃～60℃且磷酸锌皮膜剂含量6wt%～8wt%、中和剂含量0.1wt%～0.16wt%、促进剂含量0.4wt%～0.5wt%的磷化池中磷化成膜。控制磷化时间8 min～12min，磷化池中的溶液总酸度28pt～35pt、促进剂浓度2.0pt～3.5pt、游离酸浓度2.0pt～3.5pt。若游离酸浓度过高，磷化速度慢、甚至不上膜、结晶疏松，耐蚀性差；若游离酸浓度过低，沉渣增多，金属车架表面局部或全部钝化，易形成彩色膜或磷化膜不连续或无膜。其目的是：促进金属车架磷化膜的快速形成，同时使磷化膜均匀、细致和致密，达到提高漆膜附着力和耐腐蚀性的要求。其中磷酸锌皮膜剂可以是HRP-1401皮膜剂、PFE-1401皮膜剂或ZY-304皮膜剂中的任意一种。

（7）磷化后的电动车金属车架首先浸入到常温且100wt%清水池中清洗，控制清洗时间1 min～3min，再浸入到温度60℃～80℃且100wt%清水池中清洗，控制清洗时间1 min～3min。其目的是：彻底清除金属车架表面的残留磷化液或杂质。

（8）经过酸洗、磷化等工序处理的电动车金属车架最终再经磷化线烤炉烘干得到喷涂前的电动车金属车架成品，外观为灰色膜。

外观目视检测：好的磷化膜外观均匀完整细密、无金属亮点、无白灰，外观是为灰色膜。

腐蚀性能测定：采用盐水浸泡法，磷化后的金属车架在3wt%NaCl水溶液中，在15～25℃温度下，浸泡1h不应出现锈蚀。

在一种电动车架酸洗磷化新方法中分别研究了酸洗液中98wt%硫酸的质量百分含量，酸洗温度、酸洗时间、酸洗缓蚀剂种类及配比和酸洗液中总酸度指标的控制；磷化池中磷酸锌皮膜剂质量百分含量、中和剂和促进剂种类及配比、磷化时间、磷化池中的溶液总酸度等技术指标。

通过数次试验确定了最佳工艺技术参数条件。在该新方法中：

酸洗温度控制在45℃～60℃、酸洗液中：98wt%的浓硫酸含量10wt%～20wt%、酸洗缓蚀剂含量0.20wt%～0.50wt%的，总酸度60pt～120pt、酸洗时间8 min～12min。酸洗缓蚀剂可以是826酸洗缓蚀剂、YH-2 缓蚀剂、LS-107酸洗缓蚀剂中的一种或其中几种混合使用。

磷化处理温度控制在45℃～60℃、磷化池中磷酸锌皮膜剂含量6wt%～8wt%、中和剂用量0.1wt%～0.16wt%、促进剂用量0.4wt%～0.5wt% 控制磷化处理时间8 min～12min，磷化池中的溶液总酸度28pt～35pt、促进剂浓度2.0pt～3.5pt、游离酸浓度2.0pt～3.5pt。磷化中和剂可以是：BF7018型中和剂、AIR-6磷化中和剂、B31中和剂中的任意一种；磷化促进剂可以是： PC-304 磷化促进剂、 BF7017型促进剂、B26A促进剂中的任意一种。以下的实施例对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

酸洗工序中的工艺参数确定如下表所示。

磷化工序中的工艺参数确定如下表所示：

以下实施例是结合本发明的技术方案为前提进行的实施，给出的详细步骤和具体实施过程。

实例1

将经过脱脂处理和水洗后的一种48V12Ah电动车高碳钢金属车架浸入到温度45℃、98wt%的浓硫酸含量10wt%和826型酸洗缓蚀剂含量0.20 wt%的酸洗槽中，控制总酸度60pt，浸泡8 min。确保酸洗后的金属车架表面不能发亮，颜色发乌且应一致，好似做了一层皮膜似的。

酸洗后的电动车高碳钢金属车架浸入到常温且100wt%清水池中清洗，清除车架表面的残留酸液。

将酸洗、水洗后的电动车高碳钢金属车架浸入到常温且胶体钛BK-3表调剂含量0.1wt%的表面调整池中表调，控制表面调整池中的溶液PH值8～10。表调时间3min，促使磷化形成晶粒细致密实的磷化膜，以及提高磷化速度；保证下一道工序磷化成膜质量。

表调后的电动车高碳钢金属车架浸入到温度45℃且HRP-1401磷酸锌皮膜剂含量6wt%、B31中和剂含量0.1wt%、PC-304 磷化促进剂含量0.4wt%的磷化池中磷化成膜。控制磷化池中的溶液总酸度28pt、促进剂浓度2.0pt、游离酸浓度2.0pt。磷化处理时间8 min，促进车架表面的磷化膜的快速形成，同时使磷化膜均匀、细致和致密，达到提高漆膜附着力和耐腐蚀性的要求。

磷化后的电动车高碳钢金属车架再经过常温且100wt%清水池中清洗后再使用温度60℃～80℃且100wt%清水的热水池中清洗，彻底清除车架表面的残留磷化液或杂质。

经过酸洗、磷化等工序处理的电动车高碳钢金属车架最终再经磷化线烤炉烘干得到喷涂前的电动车车架成品，外观为灰色膜。

外观目视检测：外观均匀完整细密、无金属亮点、无白灰，外观是为灰色膜。

腐蚀性能测定：采用盐水浸泡法，磷化后的金属车架在3 wt %NaCl水溶液中，在15～25℃温度下，浸泡1h不应出现锈蚀。

实例2

将经过脱脂处理和水洗后的一种48V12Ah电动车高碳钢金属车架浸入到温度50℃、98wt%浓硫酸含量15wt%和LS-107型酸洗缓蚀剂含量0.4 wt%的酸洗槽中，控制总酸度80pt，浸泡10 min。确保酸洗后的金属车架表面不能发亮，颜色发乌且应一致，好似做了一层皮膜似的。

酸洗后的水洗和表调同实例1。

表调后的电动车高碳钢金属车架浸入到温度50℃且ZY-304磷酸锌皮膜剂含量6wt%、BF7018中和剂含量0.12wt%、BF7017磷化促进剂含量0.45wt%的磷化池中磷化成膜。控制磷化池中的溶液总酸度30pt、促进剂浓度2.5pt、游离酸浓度2.8pt。磷化处理时间10 min，促进车架表面的磷化膜的快速形成，同时使磷化膜均匀、细致和致密，达到提高漆膜附着力和耐腐蚀性的要求。

磷化后的电动车高碳钢金属车架同实例1再经过常温和热水清洗，经磷化线烤炉烘干。

检测方法同实例1。

实例3

将经过脱脂处理和水洗后的一种48V12Ah电动车高碳钢金属车架浸入到温度50℃、98wt%的浓硫酸含量15wt%和YH-2型酸洗缓蚀剂含量0.4 wt%的酸洗槽中，控制总酸度100pt，浸泡10 min。确保酸洗后的金属车架表面不能发亮，颜色发乌且应一致，好似做了一层皮膜似的。

酸洗后的水洗和表调同实例1

表调后的电动车高碳钢金属车架浸入到温度50℃且HRP-1401磷酸锌皮膜剂含量7wt%、AIR-6中和剂含量0.14wt%、B26A磷化促进剂含量0.5wt%的磷化池中磷化成膜。控制磷化池中的溶液总酸度32pt、促进剂浓度3.5pt、游离酸浓度3.0pt。磷化处理时间12min，促进车架表面的磷化膜的快速形成，同时使磷化膜均匀、细致和致密，达到提高漆膜附着力和耐腐蚀性的要求。

磷化后的电动车高碳钢金属车架同实例1再经过常温和热水清洗，经磷化线烤炉烘干，检测方法同实例1。

实例4

将经过脱脂处理和水洗后的一种48V12Ah电动车高碳钢金属车架浸入到温度60℃、98wt%的浓硫酸含量20wt%和LS-107型酸洗缓蚀剂含量0.5 wt%的酸洗槽中，控制总酸度120pt，浸泡12 min。确保酸洗后的金属车架表面不能发亮，颜色发乌且应一致，好似做了一层皮膜似的。

酸洗后的水洗和表调同实例1。

表调后的电动车高碳钢金属车架浸入到温度60℃且PFE-1401磷酸锌皮膜剂含量8wt%、B31中和剂含量0.16wt%、B26A磷化促进剂含量0.5wt%的磷化池中磷化成膜。控制磷化池中的溶液总酸度35pt、促进剂浓度3.5pt、游离酸浓度3.5pt。磷化处理时间12min，促进车架表面的磷化膜的快速形成，同时使磷化膜均匀、细致和致密，达到提高漆膜附着力和耐腐蚀性的要求。

采用此方法处理的电动车车架新工艺技术具有如下优势：

工艺技术难度小、可操作性强、工艺简单、维护简便，通过控制酸洗工序中：酸洗液的质量百分浓度、酸洗温度、总酸度和酸洗时间；磷化工序中：总酸度、游离酸度、磷酸锌皮膜剂质量百分浓度和磷化中和剂质量百分浓度参数及磷化处理温度和时间，沉渣量少，成膜快速，并且大大降低工人劳动强度，减轻工艺性污染；最终得到灰色磷化膜并且结晶均匀，膜厚度适中，盐雾试验后无锈迹。本技术经过实验室试验、半工业化试验和工业化生产后，能有效的提高油漆在喷涂金属车架上的附着力，不易脱落，极大的提高了电动车的金属车架的使用寿命。

本技术属国内外首创，具备很强的市场竞争力，经济效益和社会效益显著。

Claims

1.一种电动车架酸洗磷化方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）金属车架脱脂；

（2）脱脂后用水清洗；

（3）水洗后的金属车架浸入酸洗液进行酸洗；

（4）酸洗后用水冲洗；

（5）浸入到表面调整池中表调；

（6）浸入到磷化池中磷化成膜；

（7）放入清水池中清洗；

（8）磷化线烤炉烘干。

2.根据权利要求1所述的一种电动车架酸洗磷化方法，其特征在于：所述的步骤（1）中，金属车架浸入到温度45℃～60℃、脱脂粉含量5wt%～7wt%的脱脂槽中，脱脂时间为8 min～12min、总碱度为25±5Pt。

3.根据权利要求1所述的一种电动车架酸洗磷化方法，其特征在于：所述的步骤（2）中，经脱脂后的金属车架浸入到常温清水池中清洗，清洗时间为1 min～3min。

4.根据权利要求1所述的一种电动车架酸洗磷化方法，其特征在于：所述的步骤（3）中，水洗后的金属车架浸入温度45℃～60℃、98wt%的浓硫酸含量为10wt%～20wt%且酸洗缓蚀剂含量0.20 wt%～0.50 wt%的酸洗槽中，控制浸泡时间8 min～12min，总酸度为60pt～120pt。

5.根据权利要求1所述的一种电动车架酸洗磷化方法，其特征在于：所述的步骤（4）中，酸洗后的电动车金属车架浸入到常温清水中清洗，控制清洗时间1 min～3min。

6. 根据权利要求1所述的一种电动车架酸洗磷化方法，其特征在于：所述的步骤（5）中，金属车架浸入到常温且胶体钛表调剂含量0.1wt%～0.2wt%的表面调整池中表调，控制表调时间为1 min～3min，保持PH值8～10。

7.根据权利要求1所述的一种电动车架酸洗磷化方法，其特征在于：所述的步骤（6）中，金属车架浸入到温度45℃～60℃磷化池中磷化成膜，控制磷化时间8 min～12min，磷化池中的溶液总酸度为28pt～35pt，促进剂浓度为2.0pt～3.5pt，游离酸浓度2.0pt～3.5pt。

8.根据权利要求7所述的一种电动车架酸洗磷化方法，其特征在于：所述的步骤（6）中，磷化池中磷化液包括磷酸锌皮膜剂6wt%～8wt%、中和剂0.1wt%～0.16wt%、促进剂0.4wt%～0.5wt%，余量为水，按重量计。

9.根据权利要求1所述的一种电动车架酸洗磷化方法，其特征在于：所述的步骤（7）中，金属车架首先浸入到常温清水池中清洗，控制清洗时间1 min～3min，再浸入到温度60℃～80℃清水池中清洗，控制清洗时间1 min～3min。