客车整体磷化技术.docx

客车整体磷化技术 第 1 页 共 5 页 客车整体磷化技术 吉学刚 王志勇（中通客车控股股份有限公司，山东聊城 252000） 摘要：介绍客车整体磷化的工艺优势、基本流程、槽液控制要求、及对车身和流程设计的要求等。 关键词：客车 整车磷化 工艺优势 槽液控制 车身 流程设计 0 引言 随着全球经济的飞速增长和汽车工业的迅猛发展，中国正在日益成为世界客车的重要生产基地。近年来，国内客车制造技术不仅秉承了欧美等世界知名客车公司的先进设计理念和施工工艺，而且积极通过对技术设施改造、优秀科研成果转化，在挖潜增效、产能提升、质量控制等方面迈出了极具特色的一步。客车整体磷化工艺因其表面处理彻底、施工效率高、整车防腐性能优而受业界所追捧。 1 整车磷化工艺优势 客车生产属于劳动力密集型行业，其生产模式一般不同于轿车、面包车、皮卡车、SUV等小型车辆，具有品种多、批量小、自动化程度低的特点。从80年代初，一汽、二汽、济汽开始从英国HADENDRYSYS公司引进浸渍式磷化处理，然而此工艺较早时一直用于散件或小型车辆的整体处理。客车由于整车体积较大，其前处理多执行部份单件磷化和整车擦洗工艺（采用除油剂、四合一磷化液），然而这样做不仅工作量大、劳动强度高、表层易积聚磷化残渣，而且漆膜的所有附着面不易处理彻底，容易导致涂层脱落、开裂、起泡和早期锈蚀，严重影响客车的外观效果、安全性能以及使用寿命，一旦部份承重、载荷的关键部件锈蚀穿孔，极易出现安全事故。整车磷化工艺由于受“占地空间大、投资成本高”而让许多客车厂家望而却步，但正常运行成本相比手工擦洗要低廉的多，以8米车为例，前处理成本对比明细表如表（1）所示。 表（1）前处理成本对比明细表（8米车） 整车前处理 非整车前处理 脱脂剂 6kg6.5元/kg=39元 砂纸 30张2.0元/张=60元 表调剂 1kg12元/kg=12元 除油剂 10kg18元/kg=180元 磷化剂 8kg6.5元/kg=52元 擦拭用品 10元/车 促进剂 1.5kg4.0元/kg=6元 人工、电费 55元/车 客车整体磷化技术 第 2 页 共 5 页 耗电、水、人工 80元/车 劳保费 10元/车 合计 189元/车 合计 315元/车 备注 采用常温锌系磷化 涂装是汽车耐腐蚀和装饰的最经济而有效的方法，而涂装前的表面处理（又称前处理）的好坏又是直接影响涂层使用寿命和装饰效果的重要环节。涂装前处理的目的是去除底材表面的油污、锈蚀等异物，提供适合于涂装的清洁表面，同时也可生成一种半导体型的磷酸盐保护膜，能显著提高涂膜附着力和耐腐蚀能力。涂装前处理质量的高低，直接关系到涂装质量的优劣，进而关系到客车使用寿命的长短和市场竞争力的大小，甚至关系到客车的销售价格。 实际上，客车整体磷化是引进、借鉴的高档轿车涂装生产工艺，即整车浸渍式磷化技术，同时根据客车制造的自身特点进行了优化调整，在充分考虑环境保护、项目投资、流程优化等因素的基础上进行量身定做。整车磷化之前一般需配备制件前处理，制件前处理设有酸洗工艺，一般选用硫酸、盐酸或磷酸，首先对热轧板类锈蚀件（型钢骨架、牛腿支架等）进行散件除油、除锈、磷化处理。待钣金车装配完毕后，再整体进入整车前处理工作槽内（无酸洗工艺），根据工艺条件的不同，可分为全浸入式和半浸半喷式，这样能对整车蒙皮件以及焊接装配过程中所产生的油污进行彻底处理。整车磷化不设酸洗工艺的原因是一方面考虑槽液体积大，酸雾大、环境污染严重，另一方面是作为客车车身材料的冷轧钢板、镀锌板、铝板、玻璃钢等材料不适宜于酸洗。 制件磷化工艺流程：预处理装筐脱脂水洗酸洗水洗中和水洗表调磷化冷/热水洗（热水洗不进行封闭和烘烤） 整车磷化工艺流程：预处理脱脂水洗表调磷化水洗烘烤 2 整车前处理槽液控制要求 2.1 脱脂 通过利用碱液（碳酸钠、硅酸钠、氢氧化钠）、乳化剂、分散剂等对各类油脂的皂化、加溶、润湿、分散、乳化等作用，使油脂从工件表面脱离，变成可溶性的物质或被乳化、分散而均匀稳定地存在于槽液内。脱脂质量的好坏主要取决于游离碱度、脱脂液的温度、处理时间、机械作用等因素： （1）游离碱度（FAL） 客车整体磷化技术 第 3 页 共 5 页 脱脂剂浓度适当才能保证最佳效果。一般只需要检测脱脂液的游离碱度，取槽液10ml臵于250ml锥形烧瓶中，加蒸馏水50ml，然后加酚酞指示剂23滴再充分摇匀，用0.1N盐酸标准液滴定，颜色由红色变为无色为终点，设所耗用标准盐酸溶液的毫升数为V，则游离碱度=V。 FAL过低，除油效果相对较差； FAL过高，不仅造成材料浪费，也给后道水洗增加负担，严重者还会污染后序的表调和磷化。 （2）脱脂液的温度 任何一种脱脂液都有最佳的脱脂温度，温度低于工艺要求，不能充分发挥脱脂作用；温度过高，不仅增加耗能，还能带来一些负作用。如脱脂剂蒸发过快、工件脱离槽液时因表面干燥速度较快，而易造成工件返锈、碱斑、氧化等弊端，影响后道工序的磷化质量；常温脱脂材料选用的表面活性剂温度如超过35时会分解变质进而影响除油效果。 （3）处理时间 脱脂液必须和工件上的油污充分接触，确保足够的润湿、反应时间，才能保证有良好的脱脂除油效果。但脱脂时间过长，会增加工件表面的钝性，影响磷化膜的生成。 （4）机械作用的影响 脱脂过程中,辅以机械作用，采用泵循环或喷淋方式，可以加强除油效果,缩短浸渍清洗的时间；喷淋脱脂的速度比浸渍脱脂速度快10倍以上。 2.2 表调 表面调整剂可以消除工件表面因碱液除油或酸洗除锈所造成的表面状态的不均匀性，使金属表面形成大量的极细的结晶中心，从而加快磷化反应的速度，有利于形成均匀、致密的磷化膜。 （1）水质的影响：槽液所用水质硬度较大，会影响表调液的稳定性，槽液配制时可预先添加软水剂以消除水质对表调液的影响。 （2）浓度一般控制在23。过低，表调效果不明显；过高，磷化槽液污染加重且对采用不同电极电位板材的车身易形成腐蚀原电池，产生黄锈现象。 （3）日常监控参数主要为槽液PH值，一般控制在89。 （4）使用时间：一般表调剂采用的是胶体钛盐，其存在胶体活性，当使用时间 客车整体磷化技术 第 4 页 共 5 页 较长或所含杂质离子较多时胶体的稳定状态被破坏、活性丧失。用量杯取出静臵后观察，槽液出现呈絮状、沉淀分层时,必须更换槽液。 2.3 磷化 磷化反应是一种典型的局部多相反应，本质上属电化学反应。客车涂装一般采用低温或常温锌系磷化液。对于钢铁锌系磷化，膜主要由磷酸锌铁(P相：Zn3Fe(PO4)24H2O)和磷酸锌(H相：Zn3(PO4)24H2O)所组成，磷化的主要目的是给基体金属提供防护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜与基体间的附着力与防腐蚀能力；磷化膜自身耐蚀性较差，国标要求磷化完的工件必须在16小时内涂覆油漆，高温高湿季节在车间内存放至多1015天即可生锈。 (1)酸比 游离酸度的测量：取槽液10ml臵于250ml锥形烧瓶中，加蒸馏水50ml，加溴粉兰指示剂23滴，用0.1N氢氧化钠标准液滴定至颜色变为淡蓝色时为止，设所耗用标准氢氧化钠溶液的毫升数为V，则游离酸度（点）=V。 总酸度的测量：取槽液10ml臵于250ml锥形烧瓶中，加蒸馏水50ml，加酚酞指示剂23滴，用0.1N氢氧化钠标准液滴定至颜色变为粉红色时为终点，设所耗用标准氢氧化钠溶液的毫升数为V，则总酸度（点）=V。 酸比为总酸度与游离酸度的比值。酸比过低，磷化反应速度缓慢，磷化晶体粗大多孔，耐蚀性低，磷化工件易生黄锈。提高酸比可加快磷化反应速度，使磷化膜薄而细致，但酸比过高会使膜层过薄，易引起磷化工件挂灰；一般来说磷化体系、处理温度不同其酸比大小要求也不相同。 (2)温度：槽液温度适当提高，成膜速度加快，但温度过高，会影响酸比的变化，进而影响槽液的稳定性，同时膜层晶核粗大，槽液出渣量增大。 (3)沉渣量：随着磷化反应的不断进行，槽液内的沉渣量会逐渐增多，过量的沉渣会影响工件表面的界面反应，导致磷化膜发花、挂灰严重，甚至不成膜，因此除日常采用滤渣机过滤磷化渣外，还必须根据槽液使用状况进行倒槽，清淤除渣。 (4)促进剂浓度 测定促进剂浓度时，取适量槽液臵于发酵管内，向管口内放入23g氨磺酸，用手掌蒙住管口并立即将试管倒臵，让氨磺酸落于管顶后，再翻回试管，放臵2 客车整体磷化技术 第 5 页 共 5 页 分钟，观察管内气体刻度值，即为促进剂浓度，不同规格的发酵管所测出的促进剂浓度也不相同。 促进剂浓度高可加快磷化反应速度，提高磷化膜的致密性和耐腐蚀性；但含量过高时使膜层易出现白点或发彩现象；过低，成膜速度缓慢，磷化膜易生黄锈。 3 整车前处理对车身及流程设计的要求 执行整车磷化工艺的车身，需满足以下特殊要求： （1）实施车身分离式涂装，即整车涂装完毕后再进行车身与底盘的合装。 （2）磷化车身不能出现封闭式的空腔结构，骨架型钢需钻流液孔，以确保槽液能完全沥出；为满足整车防腐要求，磷化后再用橡胶塞、密封胶或防水布基胶垫对流液孔进行密封。 （3）底架部份需具备足够强度的格栅件或工艺支撑梁连接车身，以防车身在吊装过程中出现变形。 （4）车身带漆件（部份腔体件、盒式件、贴合面处）需满足耐前处理槽液酸（磷化槽液）和碱（脱脂槽液）的侵蚀，磷化后带漆件不能出现附着不牢、起泡、漆基析出等现象。 （5）蒙皮与骨架、蒙皮间的贴合面焊装前需进行涂漆，否则部份结构由于封闭而无法在磷化后进行涂漆，影响整车防腐质量。 （6）浸入槽液时，车身前后方向应倾斜徐徐进入，以便顶部气体能尽量“赶出”，防止车顶内壁出现大面积“气蚀”现象。 4 结束语 引进整车前处理工艺时必须重视节能减排和环境的可持续发展，前处理工艺应广泛采用绿色环保技术，如采用太阳能加热技术和常温磷化的节能技术，材料采用无磷无氮生物可降解型脱脂剂和无铬钝