環(huán)保自組裝膜替代酸洗磷化在鑄鋼零部件的工業(yè)化應(yīng)用研究

毛榮水，胡司慧，王 成

（1.海天塑機(jī)集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315821；2.寧波市生態(tài)環(huán)境局北侖分局，浙江 寧波 315800；3.伊索力科技有限公司，福建 福州 350015）

金屬腐蝕是當(dāng)今世界面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問(wèn)題，每年由于金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民生產(chǎn)總值的1.5%～2.4%，在美國(guó)每年因腐蝕造成的損失高達(dá)上千億美元[1]。在金屬預(yù)處理工藝中最常用的是酸洗磷化，但是,金屬表面預(yù)處理采用的酸洗磷化工藝[2]產(chǎn)生沉渣，重金屬污染,處理耗費(fèi)大,對(duì)環(huán)境造成污染。因此，研究環(huán)境友好的替代酸洗磷化工藝成為當(dāng)前亟待解決的課題。

自組裝膜技術(shù)（SAMs）是近幾十年來(lái)發(fā)展的一種新型有機(jī)超薄膜技術(shù),自組裝膜技術(shù)在金屬防護(hù)方面展現(xiàn)出了重要的前景。自組裝膜生成是一個(gè)自發(fā)的過(guò)程，將金屬浸入含活性分子的稀溶液中，金屬表面自發(fā)地形成致密、有序且具有疏水性的自組裝膜。有效的阻止溶液中的腐蝕介質(zhì)向金屬表面遷移和擴(kuò)散。采用環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103進(jìn)行金屬表面預(yù)處理可以除銹并在金屬表面形成自組裝膜是一種取代傳統(tǒng)酸洗磷化的有效途徑，也是一種最具潛力替代酸洗磷化的金屬表面預(yù)處理方法。其操作簡(jiǎn)單，無(wú)需特殊裝置，可在任意形狀的基材表面形成均一覆蓋的膜層可作為緩蝕劑對(duì)金屬起到暫時(shí)保護(hù)作用。

本文綜述了環(huán)保自組裝膜替代酸洗磷化在鑄鋼零部件的工業(yè)化應(yīng)用研究進(jìn)展。用環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103和酸洗磷化分別對(duì)鑄鋼件進(jìn)行表面預(yù)處理，對(duì)環(huán)境友好、性能等進(jìn)行比較，研究環(huán)保自組裝膜的工業(yè)應(yīng)用狀況。

1 試驗(yàn)（環(huán)境友好）

1.1 材料

YSL-103環(huán)保金屬去銹清洗液，常規(guī)磷化液。

1.2 時(shí)間

2019年7月24日。

1.3 地點(diǎn)

無(wú)錫市新環(huán)化工環(huán)境監(jiān)測(cè)站。

1.4 方法

對(duì)環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103與常規(guī)磷化液水質(zhì)質(zhì)量檢測(cè)。

1.5 結(jié)果與分析

表1 環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103與常規(guī)磷化液水質(zhì)質(zhì)量檢測(cè)情況

測(cè)試的環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103的“化學(xué)需氧量、總磷、氨氮”三項(xiàng)指標(biāo)均低于常規(guī)磷化液的檢試指標(biāo)，更環(huán)保。

2 試驗(yàn)（防腐性能）

2.1 材料

環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103、超聲波機(jī)、常規(guī)磷化液、脫脂液（POH-32D）、生銹連桿12個(gè)（鑄鐵）、缸蓋6個(gè)（鑄鋼）、酸（PA-1/POR-3）、表調(diào)劑（Pti-2）、清水、空壓機(jī)、氣管、氣槍。

2.2 時(shí)間

2019年6月27日～2019年7月31日。

2.3 地點(diǎn)

無(wú)錫海天機(jī)械有限公司。

2.4 方法

（1）環(huán)保自組裝膜前處理工藝1：脫脂→超聲波+環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103→吹干。（表2）。

表2 環(huán)保自組裝膜前處理藥劑用量、試驗(yàn)時(shí)間、溫度

（2）環(huán)保自組裝膜前處理工藝1：脫脂→環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103→吹干。（表3）。

表3 環(huán)保自組裝膜前處理方法

（3）傳統(tǒng)酸洗磷化前處理工藝：脫脂→水洗→酸洗→水洗→表調(diào)→磷化→水洗→吹干。（表4）。

表4 傳統(tǒng)酸洗磷化前處理使用的藥劑、試驗(yàn)時(shí)間、溫度控制

2.5 結(jié)果與分析

將工件在常溫室內(nèi)裸露存放，跟蹤記錄其防腐狀況。方法（1）和方法（2）。

表5 工件的防腐狀況

表6 使用環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103鑄鋼工件的防腐情況

（1）使用環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103對(duì)鑄鋼件進(jìn)行表面處理生成環(huán)保自組裝膜（40天未生銹）防銹效果明顯優(yōu)于常規(guī)酸洗磷化工藝（4天后生銹）。

（2）環(huán)保自組裝膜技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、過(guò)程時(shí)間明顯少于常規(guī)酸洗磷化工藝。

3 試驗(yàn)（噴漆后物理性能）

（1）材料。環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103、超聲波機(jī)、常規(guī)磷化液、脫脂液（POH-32D）、酸（PA-1/POR-3）、表調(diào)劑（Pti-2）、清水、空壓機(jī)、氣管、氣槍、油漆、連桿（鑄鐵）、頂出導(dǎo)板（鑄鐵）、法蘭（鑄鋼）、缸蓋（鑄鋼）。

（2）時(shí)間。2019年6月27日～2019年7月31日。

（3）地點(diǎn)。無(wú)錫海天機(jī)械有限公司。

（4）方法。①環(huán)保自組裝膜處理工藝：脫脂→超聲波+環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103→吹干→靜電噴涂→固化。②傳統(tǒng)酸洗磷化前處理工藝：脫脂→水洗→酸洗→水洗→表調(diào)→磷化→水洗→吹干→靜電噴涂→固化。

（5）結(jié)果與分析。成品性能測(cè)試。

表7 使用環(huán)保自組裝膜處理工藝與傳統(tǒng)酸洗磷化前處理工藝鑄鋼成品性能對(duì)比

使用環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103對(duì)鑄鋼件進(jìn)行表面處理生成環(huán)保自組裝膜對(duì)油漆噴涂質(zhì)量（附著力、色差、光澤度等）基本無(wú)影響。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)可知，環(huán)保自組裝膜比酸洗磷化在環(huán)境友好和防腐領(lǐng)域更具有優(yōu)勢(shì)，工業(yè)應(yīng)用采用環(huán)保金屬去銹清洗液YSL-103生成環(huán)保自組裝膜完全可以替代傳統(tǒng)酸洗磷化工藝。

（2）雖然自組裝技術(shù)對(duì)鋼鐵及其他活潑金屬方面的研究報(bào)告較少。但隨著技術(shù)發(fā)展，環(huán)保自組裝技術(shù)將會(huì)在更廣闊的領(lǐng)域被采用，其必將給金屬腐蝕及防護(hù)方面帶來(lái)巨大的變革。