磷化设备介绍

磷化设备的选择需要考虑处理工件的批量、工件的形状、尺寸，厂房空间的大小，需要形成磷化膜的质量要求以及涂装质量要求等。
   1.浸渍磷化设备
   浸渍式设备一般由以下六个部分组成：
   ①各种处理槽；
   ②温度和液面控制装置；
   ③溢流与排水系统；
   ④蒸气和通风系统；
   ⑤工件装卸装置；
   ⑥除渣装置等。
   其中主要的设备如下。
     (1)槽体  槽体是设备的主体，基本上由主槽和溢流槽面部分组成。
     ① 主槽  主槽是完成工件涂装前处理过程的部分。在满足工件涂装前处理工艺条件的前提下，设计时尽量考虑减少主梢的容积。对于酸洗除锈槽为便于衬里，应尽量使结构简单，减少开口。主槽按其结构特点可分为船形槽和矩形槽两种。船形槽用于连续生产，矩形梢用于间歇式生产。
     对于连续生产的船形磷化槽，其长度决定于工件的长度，涂装前处理工艺时间，悬挂输送机速度和轨道升角以及轨道弯曲半径。为了便于集渣，常常作成带锥斗得形式。锥斗得数量可满布于底部，也可在局部设计。底部应设计喷管，使渣按要求流至锥斗内。主槽还应有底座，有利于空气流动，以减轻槽底的腐蚀。
     主槽材料可由钢板、塑料、玻璃钢、耐酸水泥等制作。材料的要求是：所用的材料必须能承受槽液的腐蚀和温度，要有足够的强度能承受槽掖的载荷而不变形，能承受化学清洗和除污处理。使用钢板做主槽时，可采用4～8mm厚的钢板，一般用6mm厚的，锌系和铁系磷化糟可用低碳钢制造，锰系磷化由于操作温度高，溶液酸性强，一般用不锈钢。使用塑料做主槽时，可采用8～14mm厚的塑料板。槽壁衬里可根据槽液成分选择，碱洗槽和水洗槽一般无需衬里，酸洗槽、磷化槽及其后的水洗槽必须先衬上一层防腐层或直接采用不锈钢。
     为了减少热量损失，加热槽应设保温层，其厚度为50～100mm，保温材料可选用矿渣柏、玻璃丝棉、珍珠岩和蛙石粉等。
     ②溢流漕  溢流槽的作用是控制主槽中槽掖的高度，排除漂浮物以及保证槽液的不断循环，没有循环搅拌的浸渍式设备的溢流槽仅起控制槽液高度和排除漂浮物之用。
     溢流槽的容积不宜过大，满足溢流诽污即可，但对于有循环搅拌的溢流槽应满足循环量的需求，其容量一般为循环泵的3min流量。为了便于排除漂浮物，溢流槽的长度可以等于与之相应的主槽一侧的长度。溢流时应设置过滤网，以防油泥直接排人下水道。
     为了使有循环搅拌的溢流槽中的漂浮物能及时排至槽外，可在溢流格外侧的上部设置排污口，梢底应沿长度方向倾斜，其倾斜坡度为3％～6％，在槽体倾斜的最低位置应设置放水管。
     对于浮污不多的较小的水洗槽，可以在某适当的位置设置一竖立的溢流管来进行溢流，这样槽的结构就比较简单了。溢流槽所采用的材料应与主槽一致。
     (2)槽液加热装置  槽液的加热装置是利用蒸汽、电或其他热源将槽液加热到规定的工作温度，并在工作时维持槽液温度在一定范围内。根据加热方式及热源分为以下几种。
     ①直接蒸汽加热 这是热源与加热液直接接触的加热形式。
     优点是热效率高，简单省事，但是由于蒸汽的温度较高，特别不适合于磷化液的加热。此外，蒸汽直接加热还会因蒸汽冷凝使液位上升，使浓度稀释，甚至溢出槽外，加热噪声较大，需要采用特别的无声加热结构。    “
     ②间接蒸汽加热  采用蛇管式或列管式的蒸汽加热，是用蛇管和列管将蒸汽和被加热溶液隔开，它避免了蒸汽直接加热冷凝水增加浓位降低浓度的问题，热效率较高，但多了一套管路，也增加了管路的密封、耐腐蚀问题。且蒸汽排管表面温度较高，加热磷化液时要产生结垢，很难清理。
     ③电热管加热  电热管直接插入槽液中加热，结构简单。热效率高，但电热管的外壳应适应腐蚀性的槽液要求。此外，电热管直接加热磷化在管壁上结上很硬的磷酸盐垢，效率大为下降。
     ④格外加热  对磷化液加热大多采用格外加热，即在磷化槽外设热交换器，使磷化槽液和热水在换热器里作相对运动达到换热。常用的是板式热交换器，它效率高，并可小型化；占地面积小，容易进行化学清洗陈垢。若采用槽内热水加热，热水与磷化液的温度差控制在20℃以下。控制温差在最小范围的目的是尽量减少磷化结垢，一方面保证理论热效率，另一方面也保证管路畅通。加热器使用后，当发现进出口压力差变大，表明加热器管壁有结垢阻塞。此时应关闭加热系统并通入酸液，进行去垢冲洗。
    (3)通风装置  在涂装前表面处理过程中，会产生有害的蒸汽，设计时应考虑通风装置。通过式的喷射磷化设备和浸渍式设备的通风方式用顶部抽风，间歇用的小型浸槽可用槽边抽风。
     顶部通风装置是在工作槽的上方，通过抽风而使浸槽内的有害蒸汽排出室外。
     侧抽风是从浸槽侧面抽风，而排除有害蒸汽。
     (4)槽液的搅拌装置  槽液的搅拌装置是用来搅拌槽液，以不断更新与工件表面相接触的槽液，保证槽液温度和浓度的均匀，加速工件表面的化学反应速度，缩短工艺时间，提高前处理质量。搅拌装置是前处理设备中不可缺少的组成部分。根据不同的搅拌方式，有机械槽液循环和压缩空气等形式的搅拌装置。
     搅拌是通过水泵使槽液不断循环而达到搅拌的目的。它由水泵、管道和喷射管等组成。一般脱脂槽液循环量应不小于5次/h，表面调整槽液循环量1次/h即可，磷化液的循环量也不小于5次儿。磷化循环液的人槽部位很有考究，一部分喷嘴排布在人槽入口的液表下附近，作用是产生表面流层，用于控制磷化初期的成膜。一部分喷嘴排布在槽底部，使底部带渣液向集渣口流动，防止沉淀在底部积累。槽底部液体的流速控制在2m/m左右。对于底部较大的大型磷化槽，底部槽液的流动状态非常重要，它将关系到连续除渣是否真正成功。
    2.喷淋磷化设备
     喷淋磷化设备在汽车工业和电冰箱、产的行业，应用较广泛。洗衣机、空调等大规模生产的行业，应用较广泛。
     喷淋式前处理设备的主要结构包括贮液槽、泵、喷射系统、通风系统及包覆喷射系统的壳体等。喷射式前处理设备的形式，根据设备本身结构的不同，可分为单室多工序前处理设备、垂直封闭式前处理设备、垂直输送式前处理设备和通道式前处理设备等。
     (1)单室多工序前处理设备  该设备只有一个喷淋室，可以依次在该室完成数道工序。在设备的喷淋室内，装有两套独立的喷射系统，一套供含化学药品的糟液，供喷淋脱脂剂和喷琳磷化液等使用；另一套供两次清水冲洗喷射用。各道工序都有独立的盛液槽，用阀门控制，各道工序的工作液流回各自的槽中。其工作程序可手动，也可自动控制。
     该设备特点是结构紧凑，占地面积小，输送设备简单，喷射时间可灵活调整。缺点是由于管道设计不当及阀门失灵现象的存在，槽液互窜问题多。一胶适用于工件较少的间歇式生产场合。
     (2)垂直封闭式前处理设备  该设备类似几个单室设备组合，不同的是每个喷射室置于槽中。在第一室处理完后，由自行葫芦提起，工件自动输送移动一个节拍，送人第二室固定的位置，然后工件下降，在第二室进行封闭喷射处理。每个室可完成1～2道工序，这样4～5个室可完成脱脂→水洗(或表面调整)→磷化→水洗→水洗等磷化工序。
      该设备的优点是较紧凑，占地面积小，适合中小批量生产。其设备朗外罩能将各喷琳区完全封闭，有效地防止槽液飞溅和各区槽液的互相窜水混合。
      (3)垂直输送式前处理设备  这类设备没有沥水过渡段，而是由完全隔开的数个喷淋区所组成。处理的工件悬挂在双排运输链的挂杆上，随着链条垂直弯曲进出设备。
      该类设备的优点是可以有效地利用车间的高度和面积。缺点是输送装置的结构复杂，另外，在工作过程中，槽液容易滴落。该类设备适用于生产批量较大的中小型工件。
      (4)通道式前处理设备  此类设备是喷淋处理方法中员常用的设备。通道式前处理设备的形状为一封闭隧道。根据工艺流程及参数，将隧道分隔成若干处理区和若干沥水过波段。每个处理区仅完成一道处理工序。
      该类设备结构主要包括贮液沼、泵、喷射系统、通风系统和包覆喷射系统的壳体等。
      ①贮液槽  贮液槽的作用是贮存和净化槽浓，保证槽液的正常工作循环。贮液槽通常设置在喷淋处理段下部，可以和设备壳体设计成整体结构，也可以作为单独部件，再与设备壳体连接。通常在贮液槽上设置有溢流槽、挡渣板、排渣口、放水管、过滤板及水泵吸口等。
       贮浓槽的容量，一般选取下列三种情况中最大容量的一种：a.每分钟喷射量的3倍；b.停止加料时，每小时槽液浓度下降不超过1/4；c.停止加热时，每分钟槽液温度下降不超过0.3℃。
       贮浓槽的长度一般等于喷淋处理段的长度，可以使喷洗后的槽液直接流回水槽。附槽设在槽体的宽度方向上一端应伸出设备的外壳，以便补充槽液和安装水泵吸口，伸出端的宽度一般为600～800mm，其长度一般为600～1000mm。槽体的有效容积决定于水泵的流量。对于水洗槽，有效容积不小于水泵每分钟流量的1.5倍，对于磷化槽，有效容积不小于泵每分钟流量的2.5倍。附槽应密封，以防止蒸汽酸雾外溢和蒸发降温。主槽底应有一定的淌水斜度，便于排空清理，其最小坡度为3％～6％。放水管应设在磷化槽的最低位置。磷化工作时有较多的沉渣产生，为了收集沉渣并将之排出体系外，磷化槽多为锥底，锥角为60°槽体材质除磷化槽和钝化槽要考虑耐酸性腐蚀外，其余槽可用普通碳素结构钢。但普通碳素结构钢槽体对表面调整剂的使用寿命有影响，应加衬里。
      ②设备壳体  设备壳体是连接设备各部件的主体，通常设计成整体结构，其形状如一封闭隧道，用地脚螺栓固定在设有排水沟的设备基础上。壳体两端留有门洞，供工件出入设备之用。设备壳体上可开设若干玻璃宙，供内部检修时采光，也供日常管理观察。在脱脂和磷化工序之后，开有门洞，以便进入检查脱脂质量和磷化质量及进行维修，但要注意门的密封与防漏。设备壳体一般由型钢和钢板焊接而成，若采用悬链输送机运送工件，不论设备大小均需采用骨架结构，便于安装悬链轨道。壳体内侧应有栅格通道以供更换喷嘴之用。设备较小时，也可在各槽上直接铺上栅格板。壁板材料应考虑防腐蚀需求，含磷酸的槽壁，可采用不锈钢或采用玻璃钢衬里；含硫酸或盐酸类的槽壁应用玻璃钢做防腐层，对含碱性或清清水类的槽壁可采用普通钢板。
       相邻喷射段之间的距离称为沥水过渡段，其长度应能防止槽液窜水混合。增大过渡段的长度虽能防止窜水，但会增大设备的长度，同时也可能造成工件处理过程中的表面干结、生锈。因此只能取不窜水的下限长度。洒水过渡段两端设有挡水板，它是焊接在过波段下部的两块斜板，分别向两喷射区倾斜，最小倾角为8°～12°。其作用是将工件带出及格飞溅的槽液引流回原槽之中。挡水板的长度在两相邻喷淋过渡段之间，不一定平均分配。例如在脱脂与水洗、磷化与水洗间、脱脂、磷化一端可设置长些，便于减少磷化液、脱脂液的损失，减少对水洗槽的污染。在表面调整槽和磷化槽之间，磷化槽一端长些，因为磷化液若窜入表面调整槽中，会严重影响处理质量。所以，总是容易将过渡段的磷化液引向磷化楷，尽量避免流入表面调整榜中。各喷射区之后设置有方形挡水板，减少喷液的飞溅量。为提高挡水效果，可以在挡水板上安装胶条、尼龙丝刷，有的还在中间装一喷环，特制的扁喷嘴喷出一环水幕，防止两相邻槽液的互窜。
      ③喷射系统  喷射系统是完成工件喷淋的主要工作部分，包括喷管、喷嘴、水泵。整个喷射区的工作液的喷射图样应连续、完整、无空当，保证工件的表面部能均匀地接触到处理液。为此，喷射的喷管与喷嘴布置要合理。喷管与喷嘴之间的距离约为250～300mm，交叉排布，喷嘴与工件之间的距离最好不低于250mm。为了便于安装及清理，喷管不宜采用整体焊接，应做成可拆结构。管径大于70mm的喷管，宜用法兰连接；直径小于70mm的喷管，可采用普通管接头连接。由于磷化沉渣极易堵塞喷嘴和喷管，需要安装拆卸简便的喷管。
      喷管的种类很多，可选择的范围较大。一般脱脂水铣工序的喷嘴，可选用冲击力较强的喷管形喷嘴，而磷化工序则要选用雾化好、水粗细密均匀、冲击力较弱的离心喷嘴。
      任何喷淋处理的目的都是要维持不断更新液膜与工件接触，流量这个因素极为重要。磷化液贮槽的容积一般为泵输出量(L/min)的2.5～3倍，对某一平均产量，磷化液槽的容积有一最佳值。
      喷嘴和喷管的材料，根据槽液的化学性质确定。由于磷化液、钝化液为酸性腐蚀液，需要考虑耐酸问题，可选用不锈钢喷嘴、塑料管、尼龙喷哨。磷化后的去离子水洗喷嘴，为防止锈蚀，污染水质，宜选用不锈钢或尼龙材质。其余喷嘴、喷管均可用碳素结构钢制造。
      ④加热装置  基本与浸渍设备相同。只是在工作前预热槽液时，在热交换器和主槽间设有管道通路，使预热糟液不经喷管而流回工作槽，避免不必要的热量损失，以及因脱脂槽液低温喷射而引起起泡。
      ⑤通风装置  喷射式前处理设备的通风装置的作用有两点。第一是在设备进出口设置抽风，以防止喷淋区的槽液蒸汽扩散至车间内；第二是在表面调整和磷化工序送风，在磷化后抽风，以抑制磷化酸雾的不良影响。过去的设备设计资料中，对喷射式前处理设备均没有考虑第二点，随着前处理材料的改进，对设备提出了一些新的要求。近年来的新型处理线，都设置有表面调整，表面调整剂中的肽胶体须在弱碱性下才稳定，加之近代的新型磷化酸度较低，磷化第一阶段酸蚀较以往的磷化弱得多，特别是低锌磷化，对钢材表面比较敏感。如果按照以往的做法，在喷射设备的进出口处抽风，势必会加速磷化槽上由亚硝酸钠分解产生的酸气与脱脂干净的钢材表面的接触，其结果只能生成泛彩色的氧化膜或锈迹。为避免这种情况产生，在表面调整与磷化工序的中间，设置一送风机，将前移的有害酸雾强行压向磷化槽后端，再由油风口抽走排至设备外。

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