CN1186480C - 在金属表面进行电镀磷酸盐的操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种使用在磷酸盐电解槽中的磷酸盐介质对金属表面进行电镀的操作方法，在这个过程中将使用过滤器把所形成的沉积物分离出来，其中镀金属板中至少有一部分是由铝材制成的，在电镀磷酸盐过程前、中和/或过程之后要对其进行送空气。通过使用这种措施将会对整个过程中的过滤能力以及由磷酸盐电解槽中分离出来的沉积物的属性以及磷酸盐层产生积极的影响。
Description
技术领域
本发明所涉及的是一种使用在磷酸盐电解槽中的磷酸盐介质对金属表面进行电镀的操作方法，在这个过程中将使用过滤器把所形成的沉积物分离出来。
背景技术
上面所说的这种方法在德国第196 52 191号专利中已经有详细的介绍了。在使用了这种方法之后，在汽车车体部分将会产生一层磷酸盐防腐层。在汽车车体金属薄板表面进行电镀磷酸盐是对紧接着对汽车车体金属薄板进行电镀上漆的准备性的工作。对汽车车体金属薄板表面进行电镀磷酸盐的目的是使其表面尽可能的覆盖上磷酸盐防腐层。在这个过程中有一点是非常重要的，就是汽车车体金属薄板中至少有一部分是由铝材制成的，也就是说或者完全是铝材制成的或是由镀锌的金属板或钢板与铝材合成的，这样就可以在磷酸盐电解槽通过酸洗反应将铝给置换出来。如果把金属铝板与金属钢板或其它金属板放在同一个电解槽中的话，那么就会产生如下的问题。这些铝对于磷酸盐溶液来说就是有害的东西，并且必须马上将其从磷酸盐溶液中清除出去。为了达到这个目的人们可以向磷酸盐介质中加入氟化物或钠，通过加入这些物质可以使它们与铝形成冰晶石沉积物。这种向磷酸盐溶液中附加氟化物和碱金属离子的方法来对铝的表面进行处理的方法在德国第35 35135 A1号专利公报中有详细的介绍。
人们可以将附加了氟化物和钠之后所产生出来的冰晶石沉积物从磷酸盐电解槽中过滤出来。电镀磷酸盐后从磷酸盐电解槽过滤出来的沉积物的性质在德国第196 52 191 A1号专利公报中有详细的说明。在那之中所指出的在对金属表面进行电镀磷酸盐的过程中有关于铝材份额的一些问题还没有得到完全的解决。上文所讲到的在磷酸盐电解槽中所产生出来的沉积物(冰晶石)具有极不稳定的特性，它具有变为沉积物的倾向。滤渣具有极差的溶解性并且将会阻塞过滤网。所以在这个过程中要有一个极短的换过滤网的时间。而那些在磷酸盐电解槽没有被过滤出来的旧沉积物的量也将处于正常的沉积物标准之下。
那些表面上粗糙不平的铝板应该用清洗刷来清洗表面的沉积物或者用水进行冲洗。如果接下来还要对这块铝板进行阴极电镀上漆，而上面所讲到的问题却没有解决的话，就将会导致如下的问题，磷酸盐电解槽壁以及管道将会由于沉积物而逐渐结壳。
由于这个原因在现今技术条件下用浸渗的方法给部分由铝制成的金属板镀上磷酸盐的方法不能保证所有表面都能镀上磷酸盐防腐层。
铝材所占的份额比较大的时候我们可以使用单独的喷镀方法来给金属板镀上磷酸盐。当然这种方法对于金属板中同时包含有镀锌钢板以及铝板时将对防腐保护产生负面的效果。
发明内容
本发明的主要任务便是使用在磷酸盐电解槽中的磷酸盐介质对金属表面进行电镀，在这个过程中将尽可能把在磷酸盐电解槽形成的沉积物分离出来。
而利用这项技术的操作方法便是使用上文中所讲到的方法以及权利要求1中所述的特征来对金属表面进行电镀磷酸盐。利用这项技术的这种操做方法规定，在电镀磷酸盐时和/或在电镀磷酸盐之后将对正在进行过程进行送空气和/或放气。利用这种方法可以对在整个过程中所产生出来的沉积物产生有利的影响。利用这项技术的操做方法要求所进行电镀的金属板的表面至少要有一部分是由铝材制成的，比如说铝钢合金或者铝镀锌钢合金，或者在对铝板或含有铝的金属板进行处理的同时还可以处理由其它金属制成的金属板。
利用这项技术的这种操做方法在使用了对磷酸盐电解槽进行送空气的手段之后将导致沉淀絮状物变大并且沉积的速度会很快。沉积物的溶解过程也比没有送空气手段时快很多。在没有送空气手段的时候沉积物是几乎用肉眼看不到的，但是在使用了送空气手段之后，沉积物就变的可以用肉眼看到了。而过滤网的细孔被堵住的速度也减慢了，这样就可以使过滤网能用更长的时间。滤渣也变大了，这样就可以节约电解槽液并且可以减少费用。也可以节约在对金属表面进行电镀磷酸盐的过程中所使用的一些化学药剂，比如说催化剂(羟胺、过氧化氢、氮化钠或者与之类似的物质)和酸性物质提供者。用于调节沉积物的附加物也可以适量的减少。
通过使用对磷酸盐电解槽进行送空气的手段之后，将会在基板(例如车体金属板)与磷酸盐介质之间的临界层产生一个极微小的搅动过程，在这个过程之中将会进行物质交换，比如说可以清除氢元素。使用这种方法也可以保证磷酸盐层的质量。而在磷酸盐电解槽和管道结壳的机率也会变小。还可以尽可能的减少所使用的氟化物的量。还可以使一些没有使用送空气手段时采用的某些必要步骤或者向没有铝成份的金属板加入一些附加物的步骤成为多余的步骤。使用这种措施可以对有更多的铝成份的金属板进行电镀磷酸盐，甚至可以一直达到80％的比率。而磷酸盐层的比率也可以占到铝面总比率的3％至80％。
在溶液中含有铝离子和钛离子或锆离子时，采用没有使用对磷酸盐电解槽进行送空气的手段的操做方法，而形成的冰晶石的数量少且速度很慢，以至于由于铝离子和钛离子或锆石离子的数量增加了而破坏了磷酸锌防腐层。我们也可根据这种技术的原理对操做方法进行变化，我们可以升高磷酸盐电解槽的温度，大概可以升高到60摄氏度或更高，并且同时对磷酸盐电解槽液进行送空气，以加速形成冰晶石，也就是使磷酸盐液体混合加速。过一定的时间间隔或在过程将结束时进行提高温度也可以使析出物加速形成冰晶石。
为了更好的形成冰晶石沉积物或者使冰晶石沉积物更容易过滤，我们应该以一定的比例把铝与钠在磷酸盐溶液中进行混合。铝与钠的这种混合比例为1∶2.5至1∶3.5之间。如果人们没有采用送空气手段而使在铝、钠和氟化物之间相联系而产生冰晶石的过程复杂化的话，那么就可以适当的降低在磷酸盐溶液进行混合的铝与钠的比例。通过使用本发明的送空气手段可以改善这种相互关联的生产过程。
为了使冰晶石的形成更好更快，我们应该在电解槽液中加入固态冰晶石的籽晶或者含水多的冰晶石悬浮物。有可能的话还要在压滤器的输送管道中加入一定的附加物。
在任何情况下都可以确定，想更好的形成冰晶石的话应该对其进行搅拌，这样会有不同寻常的效果，通过使用本发明的送空气手段可以对磷酸盐电解槽进行一次很好的搅拌。当这种措施涉及到电镀磷酸盐装置的时候，使用这种措施可以变得非常有益，在电镀磷酸盐装置中没有对铝板进行电镀，在之中存在铝离子并且因此可以加入低浓度的氟化物，还可以保证在对其进行阴极电镀上漆时不会出现附着方面的问题。
由于在对磷酸盐电镀装置进料时所产生的冰晶石沉积物具有很多的问题，无论是钢板还是铝板通过浸渗的方法只能至多生成占总面积25％的防腐层。在这里我们可以以喷镀的方法来代替浸渗的方法以达到更好的效果。并且通过使用本发明的送空气的手段无论在什么情况下都可以提高对铝板镀磷酸盐的效果。这种送空气的手段对于各种各样的磷酸盐电镀装置都是有益的，也包括那些只对很少一部分进行电镀磷酸盐的装置，以及对汽车车体和其它运输工具进行电镀磷酸盐的装置，在这些装置中这种手段甚至会被认为是唯一的方法，当然也包括喷镀的方法和浸渗的方法。
通过使用对磷酸盐电解槽送空气的手段解决了许多冰晶石沉积物所带来的问题，这样便可以使由铝材或部分由铝材制成的金属板镀上一层或二层磷酸盐层，而在这个过程中没有加入由钢材或镀锌钢制成的金属板。这样就会使后面的比如对汽车车体的铝板进行电镀上漆的过程所做的工作变的更为有效。
在涂层实验中对用电镀或加热的方法镀上锌的试验用板在酸性极强的电解槽液中进行镀层，依据本发明使其依互换喷镀系统REM参考图和表面粗糙程度测量的标准保持在液面以下200毫米处，在这个过程中得出比已经镀层的试验用板更圆滑的表面。这里将进一步进行说明，使用酸性极强的电解槽液使电镀磷酸锌的物质转换通过微弱的搅动使这个过程得以改善，以使镀锌板更平滑。由此我们还可以知道，把磷酸盐电解槽液以送空气的手段进行喷射并且进行电镀的镀锌金属板保持平滑是非常重要的，这样金属外板可以通过使用镀锌的金属板来代替。为了使酸化的效果最佳化，而使用一些化学药剂，比如说附加氟化物或者在电镀磷酸盐的过程中附加镀锌的金属板。为了改善使用镀锌金属板的过程，可以通过送空气的手段使整个过程活化以及主动化，或者可以说是以微小的搅动来改善整个过程。
在从压滤器回流出来的纯净的电解槽液进入具有渗透作用的装置中可以在极短的时间内析出一些物质，这些物质主要是三价铁离子，此物质就来到了反转渗透装置的薄膜上。这样渗透装置的效果就急剧下降，以至于不能够再进行良好的过滤过程。为了解决这个问题，我们必须安装一个过氧化氢定量设备，来氧化二价铁离子和三价铁离子。因此人们可以在只对镀锌的金属板进行镀层的磷酸盐电镀装置上安装一个反转渗透装置。通过这种方式二价铁离子的含量就会比对一般金属板进行镀磷酸盐的装置要少得多。为了解决这个问题可以在电解槽液进入电解槽的过程中或者电解槽液进入过滤装置的传输管道的过程中采用送空气的手段。通过这种方法不但磷酸盐镀层的质量以及过滤过程都能得到改善，而且在反转渗透装置中所产生的问题也可以得到解决。这就意味着，三价铁离子的析出物不再会停留在反转渗透装置的薄膜上。
本发明的一个优选的变化为，在上文中所提到的送空气手段要用在对铝、镁、钢以及镀锌钢进行镀层的活性区、镀磷酸盐区以及主动区中并且还要用在对纯净金属的镀层过程中。这个手段的使用可以用在浸渗过程、喷镀过程以及浸渗过程和喷镀过程混合使用的电镀装置中。所提到的混合用的材料都能够被镀上磷酸盐以及被赋予主动能力，这样对于镁，如果还要进行费用更高的单独的处理是没有必要的。
本发明的另一个优选的变化就是，对磷酸盐电解槽中的磷酸盐介质单独采用送空气手段。
送空气手段也可以用于过滤器或沉淀器的入口处。为了达到使用这种手段的目的可以安排使用气泵和/或者鼓风机。为了达到使用这种手段的目的可以在管道中利用文杜利管作用。在电解槽的水平线之上的电解槽液的出水口还可以使用这种手段。同时在喷镀系统中以喷洒磷酸盐溶液的方式来使用这种手段。更进一步说这种手段还可以用于液体喷射压气机的压力喷射之中。
附图说明
图1是被磷酸盐电镀的金属板的一部分，该板是利用本发明的送空气手段进行镀磷酸盐的。
图2是金属板的一部分，该板在送空气系统停止后直接镀磷酸盐。
图3是金属板的一部分，该板在送空气系统停止60分钟后镀磷酸盐。
具体实施方式
通过这个试验可以证明，在任何情况下通过送空气手段可以提高对沉积物的过滤能力。直接对磷酸盐电解槽送空气也是特别有益的。本发明的这一变化的一个重要的特征就是在电镀磷酸盐时对磷酸盐电解槽底端的电解槽液或者底部流动系统或滚动系统也要运用送空气手段。对底部或滚动系统送空气可以使空气停留更长的时间来保证整个过程的顺利进行。在使用喷镀手段时运用送空气手段存在着一定的危险，如果只对整个容器的上面一部分进行送空气的话就会产生危险，那么就要尽快的排除容器里的气体。
在本发明的范围内，如果在几个月内对这种装置进行极多次的试验的话就会得出一定的经验，使用这种装置可以在磷酸盐电解槽中的磷酸盐介质对部分由铝制成的金属表面进行电镀，在这个过程中将使用过滤器把所形成的沉积物分离出来。在这个装置中使用送空气手段进行工作而同时在相同的条件下在不采用送空气手段的磷酸盐电解槽中，在镀上了磷酸盐层之后进行过滤。在没有使用送空气手段的实验中表明在沉积物容器中的滤渣是一种粉沫状、粘糊糊，而且看上去还很潮湿。并且通常这些滤渣将会粘在过滤网上，要用工具才能将其刮下来。而这些滤渣干燥的也很慢。在这时进入压滤器的水位会因此而下降，整个压滤器将只会有不到一半的水位并且几乎是空的。这些沉积物非常潮湿，表面像是涂了一层蜡，很难被铲下来。
在没有送空气手段的情况下进行几个月的试验我们可以得到一定经验并且可以得出以下的结论：压滤器的排气循环的时间会变的越来越短。通常在第三次将压滤器抽空之后就又把整个压滤器充满。之后的过程中压滤器只能部分的充满并且总是不能很清洁。人们可以看出，过滤网将会被很快的占满。在对金属铝板进行镀磷酸盐的过程中，人们可以看出铝的表面非常的粗糙不平。自第四次将压滤器抽空之后，滤渣干燥起来将会非常的难。
与此相反，当人们对磷酸盐介质进行送空气时，人们可以在过滤器中得到比较好的实验结果。可以确定沉积物集中的数量将比没有使用送空气手段时少的多。还有一点也可以进行比较，使用送空气手段时可以使更多的铝板被镀上磷酸盐层，因此还可以得到数量比较多的沉积物。
在对电解槽使用送空气手段试验的开始阶段要更新50％的过滤网，其它的还使用原来的过滤网，可以延长过滤网的使用寿命，在一般情况下可以增加其3倍的寿命(比如说可以从4周增加到12周)。
此外还有一种状况，没有对磷酸盐溶液送充足的气体。发生这种情况比如说在周末，节假日或者其它一些工厂停工的阶段把这些装置放入到一个相对放置的容器(Gegenbehlter)中。在这种情况下磷酸盐溶液中的气体将会被排除并且一部分磷酸盐将会变为沉淀，因为在这个时间段内对相对放置的容器没有送空气也就是滚动。因此本发明的发展非常有利，它将磷酸盐溶液在进行过滤过程之前在回转泵进行充分的送空气和翻转。最好在对相对放置的容器进行过滤之前要对相对放置的容器中的沉淀进行送空气和翻转。在这个过程中对磷酸盐电解槽进行翻转稍稍的停止一下也是有利的。这个过程后，过滤装置将会被断开然后进行送空气和翻转，之后再接通过滤设备。
根据本发明的试验使用送空气手段将可以继续得出以下的结论，在第二次将压滤器抽空时将会放置适量固态成份，而没有使用送空气手段的试验将放入38％，相反的将放入31％至35％。虽然不会再使用新的过滤网，但是固态成份的份额一定要达到没有采用送空气手段时所要求的份额。并且在下一次对压滤器进行抽气时我们来用肉眼仔细观看沉积物，它的形态再也不是粉状的了，就算是有一些碎片，也可以轻易的铲下来。
通过使沉积物中的固态成份的份额变高这种方式，可以有更多的益处，将减少磷酸盐溶液保存的危险性。这样就可以节省磷酸盐溶液并且可以降低其的保管费用，比如说寄存费用和运输费用。
由于对磷酸盐电解槽使用送空气的手段而减少沉积物的集中数量，使在相对放置的容器中的沉积物在从磷酸盐电解槽排出之后将进行一个稳定期，例如在周末将不会浪费。这样不会浪费磷酸盐溶液，在磷酸盐溶液加入水也成为不必要的过程。
本发明的最佳应用是针对含铝或含铝和镀锌钢的车体板或汽车车体，镀磷酸盐层。
另一个优选的应用是在铝板的份额不能超过80％的车体或车体板上进行磷酸盐镀层。
这个技术的其它的优点将在下面通过优选实施例进行详细的描述。
以下将有对磷酸盐电解槽进行展示的REM参考图。
在图1所展示的被磷酸盐电解的金属板通过使用送空气手段的进行镀磷酸盐，在这个喷镀过程中向磷酸盐电解槽中引入了空气和酸性物质。根据图1，在铝板的表面镀上了一层令人满意的磷酸盐层。
图2展示了没有按照本发明要求进行电镀的铝板的表面。这个喷镀过程在用来送空气的喷射系统停止后直接进行，人们可以看到在已经形成的防腐层中有一些空缺，没有镀上防腐层。这些空缺用10表示。
图3展示了送空气的喷射系统停止60分钟后镀的磷酸盐层。通过图我们可以看出来磷酸盐层并不是很完整。人们可以看到在磷酸盐层中有比较大的空缺。这些空缺在图3中用11和12表示。
Claims (16)
1.使用在磷酸盐电解槽中的磷酸盐介质对金属表面进行电镀的操作方法，其中使用过滤器把所形成的沉积物分离出来，其特征在于，待镀金属板其中至少有一部分是由铝材制成的，在电镀磷酸盐过程前、过程中或过程之后要对其进行送空气。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在磷酸盐电解槽中对磷酸盐介质送空气或鼓风。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在过滤和沉淀装置的进口处要送空气或鼓风。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少使用一个气泵或鼓风机来送空气。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，利用文杜利管作用在流动系统或管道中送空气。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在添加电解槽液超过水平面流出时，要送空气。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在喷镀磷酸盐溶液时送空气。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在磷酸盐电解槽中通过涌流方式送空气。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对磷酸盐电解槽进行加热，温度要在60摄氏度或以上。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，对同时存在有钛离子、锆石离子和铝离子的磷酸盐电解槽进行加热，温度的提高要有一定的间隔。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在电解槽液中加入固态的冰晶石籽晶或者含水多的冰晶石悬浮物。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对表面磷酸盐镀层进行至少部分电镀或热锌化处理。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在镀磷酸盐的过程中，要加入氟化物。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在一些不进行生产的时段之后，如果还要进行生产，在过滤过程之前要对磷酸盐溶液进行充分送空气和翻转。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，镀磷酸盐的过程可以适用于含铝、镁、镀锌钢的汽车车体金属板。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，镀磷酸盐的车体金属板的铝板的面积最多只能占总面积的80％。
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