中 低 溫 型 皮 膜

一､前言:

金屬表面處理在國內的涂裝界并不是很陌生的名詞,但處理技術上的好坏確是深深地影響到涂裝的後續動作,表面處理的愈完美,涂膜的附著性愈良好,涂膜層的耐久性也愈良好。

化成處理乃是表面處理的重要一環,特別是冷鍛工業(螺絲､汽車､機車､椅子､冷氣…等冷鍛製品)都需要磷酸鹽皮膜處理,但其管理不見得是很簡便,處理上若有疏忽不僅處理效果不穩定,也浪費不少無謂處理成本,故讓人有敬而遠之的感覺。

化成處理的不良導致涂裝不良縱然原因很多,所以落實化成處理的管理,對於品質的保証或成本的降低是重要的一環。

二､目的:

1.在短時間內,即能在金屬素材表面形成一層強韌､細緻､平滑的防銹層。

2.提供具有多個投標點的表面以提高塗料的密著性。

3.在漆膜下再提供一層薄膜來遮蔽防止漆膜破壞時腐蝕進行擴散。

三､化成處理基本管理: 

一般忽視化成處理功用的人,大多數是因未了解其生成的原因,及因生成的皮膜多為塗抹所覆蓋,無法捕捉洞察其實體起因而不予重視,其實了解原因之後管理方能進入軌道。

脫脂及表面調整處理後,化成工程中在素材界進行反應,約有1~10Um程度的厚度,為灰白色~灰黑色的細微結晶皮膜析出.單獨皮膜不具有耐蝕性,但涂裝后其密著性､耐蝕性所連帶效果則非常大。

四､以下為各工程原理簡單敘述:

1.鹼性脫脂

使用含有界面活性劑的鹼性清洗劑清洗素材,以去除附著在素材表面妨礙皮膜化成的防銹油或油物,使素材表面形成親水性。

2.表面調整

膠鈦特殊的Ti化和物吸附在素材表面,使磷化皮膜能迅速生成細微､緻密的結晶皮膜。

3.皮膜化成

處理液中的游離酸攻擊金屬表面,而使表面的金屬溶出,溶出的金屬離子被界面附近的處理液包圍形成磷酸溶渣而排出,處理液中之磷酸鋅經過化學變化而沉積在金屬表面形成不溶性結晶鹽層,補充液(高濃度磷酸鋅及促進劑)被加入處理槽中以維持處理液的化學強度与濃度。

皮膜生成反應(Fe素材為例)

PH約為3的第1磷酸鋅飽和溶液,在對素材表面溶解時(1)式其中的處理液失去了游離的磷酸,則變成了過飽和的第1磷酸鋅溶液.表面因為過飽和所以不溶于水的結晶皮膜則在素材表面析出(2)式.

4.沈渣的發生

化成處理的Z大缺點為沈渣的產生,其為鐵化合物(FePO4.2H2O)及皮膜的副生成物(Zn3(PO4)2.4H2O),易附著于處理物上堵塞設備設管路。

5.水洗

脫脂､化成皆設有水洗工程,以去除工件表面反應后剩餘的脫脂液､磷化液,而避免污染下一工程。

五､使用藥劑:

1. 鹼性粉狀脫脂劑    25Kg/包

2. 膠鈦表面活化劑    20Kg/箱

3. 磷酸鹽皮膜劑      25K g/桶

4. 促進劑            25Kg/桶

5. 中和劑            20Kg/包

六､測驗藥劑:

1. 0.1N  NaOH

2. 0.1N  HCL

3. 氨基磺酸 

4. P.P.     指示劑

5. B.P.B.   指示劑

七､測驗器具:

1.吸球

2.吸管   10ml，2ml

3.錐形瓶   250ml

4.发酵管

八､使用流程:

九､建浴及管理方法:

A.脫脂:

1. 建浴方法: (1) 藥劑: 脫脂劑.

(2)注入清水約八分滿.

(3)使用槽每1000公斤添加脫脂劑: 30~40Kg.

(4)藥劑加入后須攪拌,使藥劑

完全融合.

2.標準濃度: 全鹼度(TAL): 25~35 (POINT).

3.使用溫度: 20 ~ 45℃

4.处理時間: 10~ 20分鐘

5.管理方法:

(1)取處理液10ml置于錐形瓶中,加P.P指示劑3~5滴,以0.1N HCL標準溶液滴定,滴定至粉紅色呈無色為止,紀錄滴定消耗之ml數

(2)上述步驟完畢,同一杯溶液再加B.P.B指示劑3~5滴,以0.1N HCL標準溶液滴定,滴定至呈金黃色為止,紀錄滴定消耗之ml數.

  6. 補給方法:

    1.2×T×(標準濃度__測定濃度)   = 補給量Kg

  7. 注意事項:

(1)當溫度低於10℃以下時.必需加溫以使脫脂效能保持Z佳狀況.

(2)脫脂不完全時會影響皮膜化成,其最終材料表面形成青紫色.

(3)油脂含量不多而全鹼度(TAL)太低時補充脫脂劑即可,若油脂含量過高或已老化時,添加脫脂劑無法發揮脫脂效果時,應予整槽廢棄重新建浴.

(4)本藥劑屬中低溫型,勿加熱過高以免自行分解,而影響脫脂效果.

(5)當（TAL）/（FAL）低于0.4時,表示已漸老化,視狀況更新.

B.水洗:

1.使用溫度: 常溫.

2.處理時間: 30 ~ 60秒

3.管理方法:

(1)維持水質清潔及溢流更新.

(2)PH值應維持于7 ~ 8之間.

C. 膠鈦活化:

1.建浴方法：(1) 藥劑: 膠鈦調整劑.

(2) 注入清水約八分滿.

(3) 使用槽每1000公升,添加膠鈦調整劑: 2Kg及中和劑0.5Kg

(4) 膠鈦調整劑添加時,須緩緩加入水中并攪拌,勿將本藥劑一次全部加入,以免因吸水過快而產生結塊情形.

2. 標準濃度: 全鹼度(TAL): 0.2 ~ 0.5 (POINT).

游離鹼度(FAL):1.5~ 3.5 (POINT).

 PH : 8.5 ~ 9.5 (POINT)

  3. 使用溫度: 常溫。

  4. 處理時間: 20秒~ 60秒。

  5. 喷雾压力：0.8~1.5kg/m2。

  6. 管理方法:

(1) 取處理液10ml置于錐形瓶中,加P.P指示劑3 ~ 5滴,以0.1N HCL標   準溶液滴定,滴定至呈粉紅色消失為止,紀錄滴定消耗之ml數,即為全鹼度 (TAL)之(POINT).

(2) 取處理液10ml置于錐形瓶中,加B.P.B指示劑3 ~ 5滴,以0.1N HCL標準溶液滴定,滴定至呈金黃色為止,記錄滴定消耗之ml數,即為游離鹼度(FAL) 之 (POINT).

7. 補給方法:

10×T×(標準濃度__測定濃度)=補給量Kg

8. 注意事項:

(1) 建浴時Z好以自來水或過濾机過濾之純水以發揮膠鈦活化劑Z大效果。

(2) 當處理槽藥水顏色發黃時,表示含鐵量過高,將影響皮膜化成之均勻及生  成速度,視情況更新。

(3) 當(TAL)/(FAL)低于0.01時,表示已渐老化，視状況更新。

(4) 每日應添加少許,以維持Z佳狀況。

(5) 每兩周更新一次,以維持皮膜生成之均勻及生成速度。

C. 皮膜化成:

1.建浴方法: (1) 藥劑: 皮膜劑。

                     促進劑。

                     中和劑。

                   (2) 注入清水約八分滿。

                   (3)使用槽每1000公升,添加皮膜劑: 

                    50Kg、促進劑: 6 Kg、中和劑: 1 Kg。

2.標準濃度: 20~35 (POINT)。

            促進劑(K) : 1.5±1.0 (POINT)。

            使用溫度: 10 ~ 45℃。

            處理時間:10~ 15分鐘。

3.管理方法:

(1)取處理液10ml置于錐形瓶中,加入P.P指示劑3 ~ 5滴,以0.1N NaOH標準溶液滴定,滴定至呈淡粉紅色為止,紀錄滴定消耗之ml數.

(2)取處理液10 ml置于錐形瓶中,加入B.P.B指示劑3 ~ 5滴,以0.1N NaOH標準溶液滴定,滴定至呈黃藍色為止,紀錄滴定消耗之ml數.

(3) 取處理液10 ml置于錐形瓶中,加入1:4H2SO4指示劑3 ~ 5滴,以0.1N  KMnO4滴定,滴定至紅色保持10秒不褪色為止,紀錄滴定消耗之ml數,即為促進劑 (K) 之 (POINT) 。

4.補給方法:

皮膜化成計算公式:

T×(標準濃度–測試濃度)÷0.7=補給量 Kg

促進劑計算公式:

T×2.5 (標準濃度–測試濃度)= 補給量Kg

5.注意事項:

(1)每2 ~ 4小時測一回。

(2)全酸度及促進不足時,補給藥劑以保持Z佳狀況。

(3)在處理材料時,促進劑會以氣體狀態消失,應每小時添加一次。

(4)游離酸應控制在0.5 ~ 1.5 (POINT) 之間,游離酸太高,將使皮膜化成生成不均勻或則將會使已完成皮膜之材料在暴露于空氣防銹能力降低。

(5)處理材料時,溶液中會不斷產生 (FePO4、2H2O) 及(Zn3 (PO4) 2、 4H2O) (白色粉末沉澱物)。

(6)粉末過多時,應予以沈澱清除。

(7)當溫度低於10℃以下時,必需加溫以使皮膜化成的速度不受影響。

E. 皮膜化成后第1次水洗:

1.使用溫度: 常溫。

2.處理時間: 1 ~ 2分鐘。

3.管理方法:

(1)PH值應維持在6 ~ 7之間。

(2)保持水質清潔及溢流更新,如水質太差含有多量的雜質將使皮膜化成后的材料暴露于空氣中及易生銹。

F. 第二水洗:

1. 使用溫度: 常溫.

2. 處理時間: 1 ~ 2分鐘.

3. 管理方法:

(1)PH值應維持在6 ~ 7之間.

(2)保持水質清潔及溢流更新,如水質太差含有多量的雜質將使皮膜化成后的材料暴露于空氣中及易生銹.

十､老化判定:

A. 脫脂劑: P.P. / B.P.B. ≦ 0.4 .

B. 膠鈦活化劑: 正常時顏色應為白色,若為黃土色,表示已開始老化,視皮膜化成情況而定,而更新之.

C. 皮膜: 皮膜化成藥劑,經不斷的改良,能有效的控制藥劑,使藥劑短期不致老化,且使用的愈久則藥性愈穩定,無需每月更新.

十一､注意事項:

1.烘干后避免以手直接接觸,應以全新干淨手套為宜,放置區應地面鋪紙以帆布覆蓋已完成皮膜化成之材料物品,並避免水氣及酸氣.

2.處理槽應以不銹鋼或以PVC塑膠制成的水槽,避免使用鐵制成的水槽以防止處理液與水槽自行反應.

3.不使處理面緊靠,以避免妨礙藥劑與處理面之接觸.

4.遇有管壯處理品時,應於事先考慮管內是否能使藥水易於注入或流出,如遇有不完全密封之密閉管處理品時,應事先打孔,以便處理液易於注入,流出及干淨.

十二､操作員須知:

1.作業時請穿著防護衣､橡膠手套､安全護目鏡.

2.作業時通風良好的情況下作業,避免吸入粉塵､蒸氣､誤食等都必須格外注意.

3.作業完畢時,將污染過的衣物用品,用大量清水洗淨.

十三､急救處理事項:

1.如作業過程不慎觸及皮膚,請立即永大量清水沖洗直至藥劑去除.

2.如急救時間延遲,則請用膠狀氧氣鎂或牛奶狀的氧化鎂與干油混合,塗抹在傷口.

3.眼睛受污染則請用大量的清水沖洗,10 ~ 20分鐘后送醫急救.

4.不慎誤食,先以大量的清水漱洗喉部外,並給予誤食者服入清水､牛奶或牛奶狀的氧化鎂物品予以中和,上述急救動作完成后迅速醫.

5. 避免兒童觸及造成危險.