磷化條件對金屬表麵磷化膜性能及著色的研究

摘 要（yào）：傳統的著色劑一般能耗比較大，汙染相當（dāng）嚴重，而且要求設備精良。近些（xiē）年來，國外（wài）開發了一係列磷化著色的新（xīn）工藝，提高了樣品（pǐn）的裝飾性能和抗蝕性能，降低汙染（rǎn），設備簡單（dān）易（yì）操作，有著廣泛的應用前景。本文通過製備水溶性丙烯酸樹脂應用在（zài）金屬表麵磷化膜的著（zhe）色，以此製（zhì）備彩色磷化膜，提高製品（pǐn）的光潔度，耐腐蝕性能。並探究色料含量、浸漬著色時間、烘幹溫度等因（yīn）素與著色膜性能的影響。

關鍵詞：水溶性丙烯酸（suān）樹脂 表麵處理（lǐ） 著色 磷（lín）化膜

一、前言

近年來，磷化法已經應用（yòng）在（zài）各種（zhǒng）防腐蝕（shí）工藝中，采用磷化的方法（fǎ），使金屬表麵生成磷（lín）化膜，以此提高材料的抗腐蝕性，提高光亮度，提高耐老化性。常規的磷化工藝生成的磷化膜隻是起到了防（fáng）腐蝕的作用。製備水溶性丙烯酸樹脂應（yīng）用在（zài）金屬表麵磷化膜的（de）著（zhe）色，探究其對金屬樣品（pǐn）性能的影響。

水溶（róng）性丙烯酸樹脂為水性塗料，與傳統的溶劑型塗（tú）料相（xiàng）比較而言，水性塗料價格低、使用安全，節省能源和資（zī）源，對（duì）環境的汙染小，已（yǐ）經成為當前發展塗料工業的主要方向。水溶（róng）性丙烯酸樹（shù）脂塗料是水性塗料中發展速度（dù）最（zuì）快、品種最齊全的無汙染型塗料。丙烯酸類水溶性樹脂是水性油墨的連接（jiē）料 ， 在水性油墨製備過程中（zhōng）影響（xiǎng）水性油墨性能，應用比較廣泛。選用水溶性丙烯酸樹脂具有較高的光（guāng）澤度、耐化學性、耐水性、耐熱性、耐候性和耐汙染性，因此以此作水性油墨的連接料，無論在合成高分子乳液時還（hái）是在直（zhí）接分（fèn）散溶解時都能表現出優良的性（xìng）能（néng）。

本實（shí）驗首先製備出水溶性較（jiào）好的丙烯（xī）酸樹（shù）脂，然後以（yǐ）此為原料，將其應用在金屬表麵磷化膜的著色，以此製備彩色磷（lín）化膜，提高製品的光潔度，耐腐蝕性能。並探究色料含量、浸漬著色時（shí）間、烘幹溫度等因素與著色膜（mó）性能（néng）的影響。

二、實驗部分

1.水溶性丙烯酸樹脂的製備

1.1 原料規格

1.2 實驗步驟

2.磷化膜的（de）製備

2.1原料規格

化學分析純為丙酮 、鹽酸、草酸、硝酸鋅、碳酸鈉、氧化鉻；著色劑用上一步製備的水溶性的丙（bǐng）烯酸樹脂；色漿；金屬製（zhì）品是離合器片（piàn）（08F鋼）

2.2磷（lín）化膜（mó）的製備及測（cè）試

金屬試樣首先用丙酮除去表麵油脂，然後用碳酸鈉溶（róng）液洗滌，再用水清洗一遍，清洗完畢後將試樣放入磷化液中磷化（huà）一定的時間，然後將（jiāng）樣品拿出在去離子水中衝洗。磷化後的樣品在氧化鉻中退膜處理20分鍾，然後水洗（xǐ）幹燥，稱量磷化（huà）膜的重量，測算磷化膜的厚度，硬度。用鹽霧試驗機對其抗蝕（shí）性進行測定。磷化膜的牢固程度通過（guò）洗滌（dí）的方法來判定，如果水洗30分鍾，磷化膜掉色，表示磷化膜不牢固，如果水洗後不掉色，再用洗滌劑洗，能洗掉表示比較牢固，如果洗滌劑30分鍾內都沒有洗掉，其（qí）磷化膜就為（wéi）牢固。

三、實驗結果與討論

從表 1中可以（yǐ）看出（chū）溫度對磷化膜的影響 ，隨著溫度的升高（gāo），膜重不斷增加，磷化膜的厚度也不斷增加，磷化膜的硬度不隨溫度的變化而變化，因為磷酸鹽的硬度由其本身晶粒決定，隨著溫度升高，晶粒運動加劇，同（tóng）時加（jiā）快沉積，但對其硬度不會產生影響。同時隨著磷化溫度的增加，磷化膜的抗蝕（shí）性能不斷增強，當溫（wēn）度高於60°C以後，磷化膜（mó）的抗蝕性能達（dá）到（dào）最大（dà），隨著溫度（dù）的升高，硬度保持不變。在磷化溫度（dù）為60°C時，磷化膜表麵（miàn）有（yǒu）光澤，且磷化均（jun1）勻，有比較牢固的色（sè）彩度。所（suǒ）以最適合的磷化溫（wēn）度應該在60°C左右。

從表2可知 ，在60°C的（de）磷化條件下，隨（suí）著磷（lín）化時間的延長，磷化膜的厚度逐漸（jiàn）增加，增加速率開始比較快，磷化時間 在5分鍾以後，磷化膜厚度增（zēng）加的速度比較慢，因為金屬製品內部對潔（jié）淨的（de）顆粒有較強的吸附作用。由表2可以得出結論，為（wéi）了得到（dào）較大的磷化厚度，磷化時間應該為（wéi）7到8分鍾。

從表3可以看出，磷化液種類對磷化膜的影響。將硝酸（suān）鋅替換為磷酸二氫化納，在（zài）遊離酸度為500mmol-1的條件下，製備出的磷化膜性能可以從表3中看出（chū）。錳係磷化（huà）膜比鋅係磷（lín）化膜的顆粒比較（jiào）均勻，比較容（róng）易著色，而且有光澤，錳係磷（lín）化膜比較致密。由此可以看出，

金屬製品的離合片（piàn）用錳係磷化膜比較好，防腐蝕性能高，致密有光澤，磷化（huà）膜比較（jiào）牢固。其磷化液（yè）的組成為：

磷化膜不僅要有較強的耐蝕性，較高的光（guāng）澤度，還有一定的裝飾性，所以，通（tōng）過對磷化膜進行著色處理，可以形成各種不（bú）同色彩的磷化膜，單色、雙色、多色。通過對樣品進行C，N共滲，以及進（jìn）行鹽霧試驗，控製水浸抗鏽時間，可以製備出不同色彩的磷化膜，不僅具有（yǒu）較強的（de）抗蝕能力，而且美觀，裝飾性能好。

四、結論

丙烯酸樹脂的轉化率在92.2%以上，而且具有較好的水溶性，製備丙烯（xī）酸（suān）樹脂過程中，溶劑為異丙醇，這樣所製（zhì）的的樹脂粘（zhān）度比較適中，而且氣（qì）味（wèi）比較小，製品清澈透明（míng）。活性交聯單（dān）體丙烯酸的（de）引入，對增強丙烯酸樹脂的附著性起著（zhe）重要的作用。而且將所製成的樹脂（zhī）胺化，得到的丙（bǐng）烯（xī）酸樹脂水溶性更好。

磷化（huà）條件對磷化膜的性能有著重要的影響（xiǎng），隨著磷（lín）化溫度的升高，磷化膜的（de）重量、厚度、抗蝕行等都（dōu）有（yǒu）提升；磷化時間的延長能夠增加磷化膜的（de）厚度，並且磷化膜增加的速率由大到小，當溫度達到一定的值以（yǐ）後磷化膜的厚（hòu）度（dù）增加緩慢；錳係磷化（huà）膜相比鋅係磷化（huà）膜顆粒均勻，有光澤，並且著色比較牢固。