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摘 要：本文介绍了船用柴油机管路常温磷化处理的工艺，并对生产过程中出现的故障做了分析，提出了解决措施。
关键词：柴油机；管路；四合一；常温磷化；工艺；
中图分类号：U664.121
0 前言
船用柴油机的管路不论是滑油管路还是燃油管路和水管路，在进行装配和涂装前都需要进行磷化处理。磷化是指金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触，通过化学与电化学反应形成稳定和不溶性的无机化合物膜层的一种表面化学处理方法。经过磷化处理的管路，具有抗热性、抗腐蚀性，降低管路摩擦系数的优点，同时还可提高管路表面与油漆的结合力。
我公司早期采用分步法磷化工艺，即：除油、去锈、磷化、钝化，这种工艺方法生产周期长，工人劳动强度大，随着产量的不断增加，磷化任务量大，原有的磷化工艺已不适应生产需求。为保证正常柴油机的装配试车，根据我公司的管路磷化情况，需要磷化的管路为轻度级油污和锈蚀，经过技术调研和试验，在保证管路磷化质量的前提下，决定配制常温“四合一”磷化液，直接对管路进行磷化处理。
1 机理探讨
1.1 除油
用于管路制作的钢管表面的油污主要是矿物油，不予去除将直接影响涂装、磷化质量，新配制的处理液的除油功能是通过加入表面活性剂实现的。表面活性剂可以显著地降低溶液的表面张力，再加上表面活性的复合作用，具有良好的润湿、分散、乳化、增溶等效果，将油污乳化易溶于水，进而达到除油目的。另外酸洗去油除锈作用产生的氢气，冲击工件表面，加快了除油过程。
1.2 除锈
铁锈的主要成分是铁的各类氧化物（、、）等，磷酸极易与其反应，从而将铁锈除去。在除锈过程中，因处理液pH值较低，过腐蚀现象易于发生，使除锈时间过长，为此，需要加入一些添加剂如酒石酸、柠檬酸。不过，因综合处理液一次性磷化，在除铁锈时，形成新生表面铁后，磷化剂即发生反应，在基体表面形成一层磷化膜，防止了过腐蚀现象的产生。
1.3 磷化
1）钢铁的溶解过程，即与磷化液中的游离酸发生反应：
2）磷酸及盐的水解
磷化液的基本成分是一种或多种金属的酸式磷酸盐， 其分子式为，这些酸式磷酸盐溶于水，在一定浓度及pH值下发生水解，产生游离磷酸：
由于金属表面的氢离子浓度急剧下降导致磷酸根各级离解平衡向右移动最终成为磷酸根。
3）磷化膜的形成
当金属表面离解出的与磷化槽液中的金属离子、、达到饱和时，即结晶沉积在金属工件表面，晶粒持续增长，直到在金属工件表面生成连续不溶于水的牢固的磷化膜：
金属工件溶解出的一部分作为磷化膜的组成部分被消耗掉，而残留在磷化槽液中的則氧化成，生成沉淀，即磷化沉渣的主要成分之一。 上述磷化原理可解释锌系磷化、锌钙系磷化、锰系磷化的成膜过程。
1.4 钝化
钝化就是一种活性金属或合金，其中化学活性大大降低，而成为贵金属状态的现象。为增强除锈效果，往往还需要对工件做进一步的钝化处理。本处理液的钝化功能主要是利用缓蚀剂具有的钝化作用，再加上其它组分的协同效应，钝化效果较好。由于处理液中不含有等有害离子，不会对环境造成污染。
2 工艺简述
2.1 配方
磷酸 25%； 氧化锌 1%；磷酸二氢锌 5.5%； 氯酸钾 0.7%；硝酸钠 0.3%
氟硅酸 0.5%；聚氧乙烯烷基醚 2%；硫脲 0.1%；柠檬酸 1.5%；水（软化处理） 余量
2.2 主要成分作用
（1）磷酸 磷酸与金属离子形成磷酸盐，是磷化膜的主要成分，其含量直接影响膜的质量。
（2）氧化锌 与磷酸反应形成磷化膜，可提高磷化膜的耐蚀性。
（3）磷酸二氢锌 磷酸二氢锌为成膜助成剂，锌离子能加快成膜速度，也可调节和稳定磷化液的PH值。
（4）氯酸钾 具有较强的氧化性，有助于磷化的顺利进行，使钢铁表面生成一层氧化钝化膜，提高钢铁表面的防腐和耐蚀性。
（5）硝酸钠 为磷化过程的催化剂，加快磷化速度。
（6）氟硅酸 磷化液低温操作调节剂，使结晶细化，增强膜的致密性。
（7）聚氧乙烯烷基醚 磷化时的表面活性剂，清除工件表面油污。
（8）硫脲 对磷化具有缓蚀作用，防止工件的过腐蚀。
（9）檬酸 能促进磷酸的除锈作用，另外，作为络合剂可减少磷化过程中沉渣的生成。
2.3 处理工艺
预处理（人工方法）？→常温四合一磷化液→？干燥
预处理为在常温四合一磷化液处理工件前用人工方法或化学方法清除工件表面的重油污和重锈蚀，在处理过程中适当升高槽液温度，可提高除油除锈磷化钝化的处理速度及效果。在涂装前应用软布条或用压缩空气清理工件表面的残留物质并确认被处理工件已经干燥，以免影响涂装质量。
3 故障及解决办法
在柴油机管路磷化过程中，出现的磷化故障以及解决办法见表2.
4 结束语
采用“四合一”磷化液进行常温磷化替代了之前一直采用的分步法磷化工艺，不仅能保证船用柴油机的管路磷化膜质量，更为重要的是简化了工序步骤提高了工作效率，改善了劳动环境，减少了环境污染。
参 考 文 献
[1]王桂萍，邓爱民，穆锐，王桂燕.常温“四合一”彩膜钢铁 表面处理液的研制[J].表面技术，1999，28（5）
[2]廖辉伟.“绿色“磷化工艺研制[J].表面技术，2002，31 （2）
[3]周谟银，方肖露.金属磷化技术[M].北京：中国标准出版社，1999
[4]熊金平，马辉.Hc型金属表面综合处理液的研制[J].涂料工业，1998，（12）
[5]郑顺兴.漆前表面预处理技术的发展[J].表面技术， 2004，33（1）
关键词：柴油机；管路；四合一；常温磷化；工艺；
中图分类号：U664.121
0 前言
船用柴油机的管路不论是滑油管路还是燃油管路和水管路，在进行装配和涂装前都需要进行磷化处理。磷化是指金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触，通过化学与电化学反应形成稳定和不溶性的无机化合物膜层的一种表面化学处理方法。经过磷化处理的管路，具有抗热性、抗腐蚀性，降低管路摩擦系数的优点，同时还可提高管路表面与油漆的结合力。
我公司早期采用分步法磷化工艺，即：除油、去锈、磷化、钝化，这种工艺方法生产周期长，工人劳动强度大，随着产量的不断增加，磷化任务量大，原有的磷化工艺已不适应生产需求。为保证正常柴油机的装配试车，根据我公司的管路磷化情况，需要磷化的管路为轻度级油污和锈蚀，经过技术调研和试验，在保证管路磷化质量的前提下，决定配制常温“四合一”磷化液，直接对管路进行磷化处理。
1 机理探讨
1.1 除油
用于管路制作的钢管表面的油污主要是矿物油，不予去除将直接影响涂装、磷化质量，新配制的处理液的除油功能是通过加入表面活性剂实现的。表面活性剂可以显著地降低溶液的表面张力，再加上表面活性的复合作用，具有良好的润湿、分散、乳化、增溶等效果，将油污乳化易溶于水，进而达到除油目的。另外酸洗去油除锈作用产生的氢气，冲击工件表面，加快了除油过程。
1.2 除锈
铁锈的主要成分是铁的各类氧化物（、、）等，磷酸极易与其反应，从而将铁锈除去。在除锈过程中，因处理液pH值较低，过腐蚀现象易于发生，使除锈时间过长，为此，需要加入一些添加剂如酒石酸、柠檬酸。不过，因综合处理液一次性磷化，在除铁锈时，形成新生表面铁后，磷化剂即发生反应，在基体表面形成一层磷化膜，防止了过腐蚀现象的产生。
1.3 磷化
1）钢铁的溶解过程，即与磷化液中的游离酸发生反应：
2）磷酸及盐的水解
磷化液的基本成分是一种或多种金属的酸式磷酸盐， 其分子式为，这些酸式磷酸盐溶于水，在一定浓度及pH值下发生水解，产生游离磷酸：
由于金属表面的氢离子浓度急剧下降导致磷酸根各级离解平衡向右移动最终成为磷酸根。
3）磷化膜的形成
当金属表面离解出的与磷化槽液中的金属离子、、达到饱和时，即结晶沉积在金属工件表面，晶粒持续增长，直到在金属工件表面生成连续不溶于水的牢固的磷化膜：
金属工件溶解出的一部分作为磷化膜的组成部分被消耗掉，而残留在磷化槽液中的則氧化成，生成沉淀，即磷化沉渣的主要成分之一。 上述磷化原理可解释锌系磷化、锌钙系磷化、锰系磷化的成膜过程。
1.4 钝化
钝化就是一种活性金属或合金，其中化学活性大大降低，而成为贵金属状态的现象。为增强除锈效果，往往还需要对工件做进一步的钝化处理。本处理液的钝化功能主要是利用缓蚀剂具有的钝化作用，再加上其它组分的协同效应，钝化效果较好。由于处理液中不含有等有害离子，不会对环境造成污染。
2 工艺简述
2.1 配方
磷酸 25%； 氧化锌 1%；磷酸二氢锌 5.5%； 氯酸钾 0.7%；硝酸钠 0.3%
氟硅酸 0.5%；聚氧乙烯烷基醚 2%；硫脲 0.1%；柠檬酸 1.5%；水（软化处理） 余量
2.2 主要成分作用
（1）磷酸 磷酸与金属离子形成磷酸盐，是磷化膜的主要成分，其含量直接影响膜的质量。
（2）氧化锌 与磷酸反应形成磷化膜，可提高磷化膜的耐蚀性。
（3）磷酸二氢锌 磷酸二氢锌为成膜助成剂，锌离子能加快成膜速度，也可调节和稳定磷化液的PH值。
（4）氯酸钾 具有较强的氧化性，有助于磷化的顺利进行，使钢铁表面生成一层氧化钝化膜，提高钢铁表面的防腐和耐蚀性。
（5）硝酸钠 为磷化过程的催化剂，加快磷化速度。
（6）氟硅酸 磷化液低温操作调节剂，使结晶细化，增强膜的致密性。
（7）聚氧乙烯烷基醚 磷化时的表面活性剂，清除工件表面油污。
（8）硫脲 对磷化具有缓蚀作用，防止工件的过腐蚀。
（9）檬酸 能促进磷酸的除锈作用，另外，作为络合剂可减少磷化过程中沉渣的生成。
2.3 处理工艺
预处理（人工方法）？→常温四合一磷化液→？干燥
预处理为在常温四合一磷化液处理工件前用人工方法或化学方法清除工件表面的重油污和重锈蚀，在处理过程中适当升高槽液温度，可提高除油除锈磷化钝化的处理速度及效果。在涂装前应用软布条或用压缩空气清理工件表面的残留物质并确认被处理工件已经干燥，以免影响涂装质量。
3 故障及解决办法
在柴油机管路磷化过程中，出现的磷化故障以及解决办法见表2.
4 结束语
采用“四合一”磷化液进行常温磷化替代了之前一直采用的分步法磷化工艺，不仅能保证船用柴油机的管路磷化膜质量，更为重要的是简化了工序步骤提高了工作效率，改善了劳动环境，减少了环境污染。
参 考 文 献
[1]王桂萍，邓爱民，穆锐，王桂燕.常温“四合一”彩膜钢铁 表面处理液的研制[J].表面技术，1999，28（5）
[2]廖辉伟.“绿色“磷化工艺研制[J].表面技术，2002，31 （2）
[3]周谟银，方肖露.金属磷化技术[M].北京：中国标准出版社，1999
[4]熊金平，马辉.Hc型金属表面综合处理液的研制[J].涂料工业，1998，（12）
[5]郑顺兴.漆前表面预处理技术的发展[J].表面技术， 2004，33（1）