环保自组装膜替代酸洗磷化在铸钢零部件的工业

金属腐蚀是当今世界面临的一个严峻问题，每年由于金属腐蚀而造成的经济损失占国民生产总值的1.5%～2.4%，在美国每年因腐蚀造成的损失高达上千亿美元[1]。在金属预处理工艺中最常用的是酸洗磷化，但是,金属表面预处理采用的酸洗磷化工艺[2]产生沉渣，重金属污染,处理耗费大,对环境造成污染。因此，研究环境友好的替代酸洗磷化工艺成为当前亟待解决的课题。

自组装膜技术（SAMs）是近几十年来发展的一种新型有机超薄膜技术,自组装膜技术在金属防护方面展现出了重要的前景。自组装膜生成是一个自发的过程，将金属浸入含活性分子的稀溶液中，金属表面自发地形成致密、有序且具有疏水性的自组装膜。有效的阻止溶液中的腐蚀介质向金属表面迁移和扩散。采用环保金属去锈清洗液YSL-103进行金属表面预处理可以除锈并在金属表面形成自组装膜是一种取代传统酸洗磷化的有效途径，也是一种最具潜力替代酸洗磷化的金属表面预处理方法。其操作简单，无需特殊装置，可在任意形状的基材表面形成均一覆盖的膜层可作为缓蚀剂对金属起到暂时保护作用。

本文综述了环保自组装膜替代酸洗磷化在铸钢零部件的工业化应用研究进展。用环保金属去锈清洗液YSL-103和酸洗磷化分别对铸钢件进行表面预处理，对环境友好、性能等进行比较，研究环保自组装膜的工业应用状况。

1 试验（环境友好）

1.1 材料

YSL-103环保金属去锈清洗液，常规磷化液。

1.2 时间

2019年7月24日。

1.3 地点

无锡市新环化工环境监测站。

1.4 方法

对环保金属去锈清洗液YSL-103与常规磷化液水质质量检测。

1.5 结果与分析

表1 环保金属去锈清洗液YSL-103与常规磷化液水质质量检测情况序 号 检测项目 环保金属去锈清洗液YSL-103染物浓度（mg/L）常规磷化液污染物浓度（mg/L）1 化学需氧量 836 900 2总磷 56.3 100 3氨氮 12.3 15

测试的环保金属去锈清洗液YSL-103的“化学需氧量、总磷、氨氮”三项指标均低于常规磷化液的检试指标，更环保。

2 试验（防腐性能）

2.1 材料

环保金属去锈清洗液YSL-103、超声波机、常规磷化液、脱脂液（POH-32D）、生锈连杆12个（铸铁）、缸盖6个（铸钢）、酸（PA-1/POR-3）、表调剂（Pti-2）、清水、空压机、气管、气枪。

2.2 时间

2019年6月27日～2019年7月31日。

2.3 地点

无锡海天机械有限公司。

2.4 方法

（1）环保自组装膜前处理工艺1：脱脂→超声波+环保金属去锈清洗液YSL-103→吹干。（表2）。

表2 环保自组装膜前处理药剂用量、试验时间、温度槽体/编号 工位名称 药剂名称 槽体温度 药剂用量 槽液参数 时间（min）1 脱脂首次POH-32D 50℃～80℃150kg～360kg PH=12～13 5～10日常 25kg～50kg 2 超声波清洗 超声波+环保金属去锈清洗液YSL-103 常温 液体完全覆盖零件 PH=1～3 5 3吹干 / / / / /

（2）环保自组装膜前处理工艺1：脱脂→环保金属去锈清洗液YSL-103→吹干。（表3）。

表3 环保自组装膜前处理方法槽体/编号 工位名称 药剂名称 槽体温度 药剂用量 槽液参数 时间（min）1 脱脂 首次 POH-32D 50℃～80℃ 150kg～360kg PH=12～13 5～10日常 25kg～50kg 2清洗 环保金属去锈清洗液YSL-103 常温 液体完全覆盖零件 PH=1～3 7 3吹干 / / / / /

（3）传统酸洗磷化前处理工艺：脱脂→水洗→酸洗→水洗→表调→磷化→水洗→吹干。（表4）。

表4 传统酸洗磷化前处理使用的药剂、试验时间、温度控制槽体/编号 工位名称 药剂名称 槽体温度 药剂用量 槽液参数 时间（min）1脱脂 首次 POH-32D 50℃～80℃ 150kg～360kg PH=12～13 5～10日常 25kg～50kg 2水洗 / 常温 PH≈7 1～2 3酸洗 PA-1 常温 PH=1.5～2 试工件情况POR-3 4水洗 / 常温 PH≈7 1～2 5表调 首次 Pti-2 常温 40kg～80kg PH=8～9 1～2日常 Pti-2 5kg～15kg 6磷化首次PZn-1A 30℃～45℃150kg～360kg PH=2.8～3.2 4～8 PZn-1B 35kg PZn-C 30kg～90kg纯碱 适量日常PZn-1B 60kg～120kg PZn-C 5kg～15kg纯碱 适量7水洗 / 55℃～65℃ PH≈7 1～2 8吹干 / / / / /

2.5 结果与分析

将工件在常温室内裸露存放，跟踪记录其防腐状况。方法（1）和方法（2）。

表5 工件的防腐状况序号 日期 平均温度（℃）平均湿度（%RH） 防锈效果验证 结果判定2019/6/24 30 42 表面未见生锈 合格2019/6/25 28 56 表面未见生锈 合格2019/6/26 27 65 表面未见生锈 合格2019/6/27 27 68 表面未见生锈 合格2019/6/28 33 48 表面未见生锈 合格1 2019/6/29 30 67 表面未见生锈 合格2 2019/7/1 27 68 表面未见生锈 合格3 2019/7/2 27 64 表面未见生锈 合格4 2019/7/3 28 65 表面未见生锈 合格5 2019/7/4 28 59 表面未见生锈 合格6 2019/7/5 28 61 表面未见生锈 合格7 2019/7/8 29 48 表面未见生锈 合格8 2019/7/10 25 67 表面未见生锈 合格9 2019/7/11 27 63 表面未见生锈 合格10 2019/7/12 28 67 表面未见生锈 合格11 2019/7/15 27 64 表面未见生锈 合格12 2019/7/16 30 57 表面未见生锈 合格13 2019/7/17 29 66 表面未见生锈 合格14 2019/7/18 30 65 表面未见生锈 合格15 2019/7/19 30 60 表面未见生锈 合格16 2019/7/22 30 62 表面未见生锈 合格17 2019/7/23 31 63 表面未见生锈 合格18 2019/7/24 32 60 表面未见生锈 合格19 2019/7/25 33 56 表面未见生锈 合格20 2019/7/26 32 56 表面未见生锈 合格21 2019/7/29 32 54 表面未见生锈 合格22 2019/7/30 33 57 表面未见生锈 合格23 2019/7/31 33 53 表面未见生锈 合格24 2019/8/1 32 54 表面未见生锈 合格25 2019/8/2 31 55 表面未见生锈 合格

文章来源：《中国腐蚀与防护学报》 网址: http://www.zgfsyfhxb.cn/qikandaodu/2021/0710/894.html