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综述中温磷化涂漆工艺对弹箭产品的影响

2020-03-11 389 上传者：管理员

摘要：近年来，随着兵器行业的快速发展，先进武器装备对表面处理的要求也越来越高，在武器装备中采用磷化涂漆工艺进行表面处理的零件占到零件总类的一半，但以往常用的高温磷化涂漆工艺存在温度高、沉渣多、耐蚀性差、结合力差、员工劳动强度大等问题。目前先进的中温磷化涂漆工艺有效解决了高温磷化涂漆工艺存在的实际问题，且该工艺成果已固化成为中国兵器工业集团有限公司标准《炮弹、火箭弹、导弹、引信、火工品钢件中温磷化涂漆工艺》(Q/CNG90—2016)，有效提升了产品质量。

关键词：
中温磷化
工艺技术分析
标准
涂漆
表面处理
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依据目前国内外及兵器行业弹箭产品钢零件中温磷化喷漆过程多年生产经验及未来发展方向与趋势，针对兵器行业钢零件中温磷化存在的问题，结合兵器工业集团公司装备质量提升的要求，由中国兵器工业标准化研究所牵头，淮海工业集团有限公司对兵器行业各相关单位进行充分调研，将弹箭产品钢零件中温磷化涂漆工艺改进成果固化为中国兵器工业集团有限公司标准《炮弹、火箭弹、导弹、引信、火工品钢件中温磷化涂漆工艺》(Q/CNG90-2016)^[1]，规定了中温磷化喷漆的材料、仪器设备和工艺装置、工艺环境、技术要求、工艺要求和工艺程序等内容。

1、目前磷化涂漆工艺分析

以往兵器行业磷化涂漆工艺多采用高温磷化涂漆工艺，温度需达到85~98℃，不但生产过程中能耗大、沉渣多、员工劳动强度大，而且漆层的耐蚀性、结合力和柔韧性差等缺陷给磷化涂漆生产带来了许多困扰。通过采用中温磷化涂漆工艺并经过多次的工艺试验后，解决了高温磷化涂漆工艺存在的缺陷问题，如果在生产工艺中将具体参数及其他要求细化与明确，就可提高零件的性能要求和良品率。通过大量的工艺试验和对试验数据进行分析对比，充分证明了中温磷化涂漆在附着强度、冲击、柔韧性和耐盐雾等方面优于高温磷化涂漆工艺，可以满足生产及产品质量要求。

2、中温磷化涂漆工艺技术分析

2.1 中温磷化工艺参数

高温磷化工艺零件表面结晶粗糙、溶液沉渣大，温度为85~98℃，总酸为50~70，酸比为5~12，能耗是中温磷化的2.5~4倍^[2]。通过对中温磷化工艺参数的总酸、酸比、温度、零件外观、溶液状况和硫酸铜点滴时间试验数据(见表1)进行统计分析，从零件表面结晶和溶液状况看，选择总酸为60~70，酸比为11~15，温度为60~70℃的工艺参数比较好。

表1 中温磷化工艺参数筛选

2.2 中温磷化涂漆与高温磷化涂漆性能对比试验

将编号为X1、X2、X3(X1为高温锰磷化，X2为高温锌锰磷化，X3为中温锌锰磷化)的3个相同零件分别通过中温磷化与高温磷化涂苯胺黑和H01-32环氧酚醛烘干清漆形成的膜层，并进行附着强度、柔韧性、冲击性、耐中性盐雾性对比试验。测试项目及测试标准详见表2，测试结果分别见表3~表6。

表2 中温磷化涂漆与高温磷化涂漆对比试验测试项目、标准及结果

表3 中温磷化涂漆与高温磷化涂漆附着强度对比试验结果

表4 中温磷化涂漆与高温磷化涂漆柔韧性对比试验结果

表5 中温磷化涂漆与高温磷化涂漆冲击性对比试验结果

表6 中温磷化涂漆与高温磷化涂漆耐中性盐雾性对比试验结果

上述试验结果表明，采用中温磷化工艺的零件分别涂苯胺黑和H01-32环氧酚醛烘干清漆后，在附着强度、柔韧性、冲击性、耐中性盐雾性方面均符合WJ2610—2003《兵器产品表面涂漆层通用规范》^[7]的要求，且优于高温磷化工艺。

3、中温磷化涂漆工艺的标准转化

由于中温磷化涂漆工艺的各项工艺参数及性能指标优于高温磷化涂漆工艺，该工艺已固化成为兵器工业集团有限公司标准《炮弹、火箭弹、导弹、引信、火工品钢件中温磷化涂漆工艺》。

技术内容的主要工艺参数如预脱脂、中温磷化的温度、含量、时间都是前期工艺参数筛选试验、正交试验、小批量验证试验得来的真实经验的积累;如磷化槽的维护管理也是多年工作经验的总结提炼，是工艺先进性的直接体现，具有推广价值。下述从几方面对标准进行简要介绍。

3.1 工艺材料要求

标准中对中温磷化涂漆工艺所用的预脱脂液、脱脂液、酸液、中和液、表调剂、磷化液、底漆和面漆等做了具体规定。

3.2 中温磷化涂漆工艺的设备要求

温度计分度值为1℃;涂-4粘度计应符合GB/T1723—1993^[8]中的要求;溶液槽的材料应适应相应的化学介质和工作温度;磷化生产线通风应符合GB7692—2012^[9]的要求;涂漆生产线通风应符合GB6514—2008的要求;烘干系统的炉温应均匀，精度一般为±5℃。

3.3 中温磷化涂漆工艺的工艺环境要求

工房内除配置有效的进、排风系统外，还应有良好的自然通风。工房内应有良好的自然采光或照明，重要工位应设置局部照明。工房内温度应不低于12℃。涂漆施工环境温度为15~35℃，相对湿度≤75%。磷化生产线安全应符合GB7692—2012的有关要求，涂漆生产线安全应符合GB6514—2008^[10]的有关要求。作业场所和周转库中应保持清洁，物品摆放应符合定置要求，主要溶液槽不工作时应加盖，各溶液槽之间应放置过桥板，防止溶液滴落地面。

3.4 中温磷化涂漆工艺的技术要求

中温磷化后零件的膜层外观应为连续、均匀的浅灰色到黑色。在15~25℃条件下，将检验溶液滴在膜层表面，时间≥30s，被滴溶液的表面应无玫瑰红现象。中温磷化后零件的涂漆层外观应平整、均匀，不露底，无明显流痕。涂漆层浸渍在规定的溶液和检验条件下，经6h后，不允许有锈迹、起泡、脱落等现象。

3.5 附着强度

涂漆层附着强度一般应不大于GB/T1720—1979^[11]中规定的3级，底漆附着强度应不大于2级。

3.6 涂漆层厚度

涂漆层的厚度应符合产品图样或技术文件的规定。当产品图样或技术文件无规定时，无底漆的漆层厚度一般应>20μm。底漆层的厚度一般应>10μm，总厚度一般应>30μm。

3.7 中温磷化涂漆工艺的工艺参数要求

经预脱脂、脱脂、水洗、酸洗、中和处理后的基体表面应洁净、无油污。预脱脂槽液温度为16~40℃;脱脂槽液温度为40~80℃;表调槽液温度为室温;磷化槽液工作温度为60~70℃;前处理槽液及磷化槽液的分析，应符合GJB480A—1995^[12]的要求，喷漆后烘干温度和烘干时间根据所采用的漆种而定。

3.8 中温磷化涂漆工艺的槽液维护要求

3.8.1 亚铁离子控制

生产中应定期监测槽液中的亚铁离子含量，一般每周至少进行1次，根据实际生产量调整分析周期，控制亚铁离子含量一般应为0.5~2g/L。根据实际分析结果，定期进行去除亚铁离子，一般采用促进剂方式去除，也可采用双氧水方式去除。

3.8.2 加热管维护

加热管应定期人工清理残渣，一般周期为1个月，也可增加加热管清洗系统，根据实际情况进行清理。

3.8.3 沉渣处理

采用压滤机方式或高位沉降塔方式定期清理槽内沉渣，一般周期为1个月，可根据实际生产量进行调整。

4、常见故障

磷化层常见故障、产生原因及相应的排除方法见表7。漆层常见故障与产生原因见表8。

表7 磷化层常见故障与排除方法

表8 漆层常见故障与产生原因

5、结语

通过严谨、先进的筛选方案选择合适的中温磷化涂漆工艺的各项参数，解决了高温磷化涂漆工艺温度高、耗能大、员工劳动强度大的问题，解决了高温磷化涂漆工艺流程长，且结晶粗糙，零件打磨造成的生产效率低的问题，解决了高温磷化涂漆因附着强度、冲击、柔韧性、耐盐雾等性能不能满足产品要求，而造成的零件返工、良品率低的问题。从生产中各项细微环节入手对中温磷化涂漆工艺加以严格控制，不仅对提高现有磷化工艺涂漆水平有极大的促进作用，同时也可节约一定的能源成本，降低返工率和员工劳动强度，零件的良品率达到了95%以上。因此中温磷化涂漆工艺是一项一举多得的工艺新选择，符合现有绿色环保工艺发展趋势。

参考文献:

[1]Q/CNG90-2016,炮弹､火箭弹､导弹､引信､火工品钢件中温磷化涂漆工艺[S].

[2]伍泽涌,卢鸿琏,肖泽星.新型涂装前处理应用手册[M].成都:四川科学技术出版社,1998.

[3]GB/T9286-1998,色漆和清漆漆膜的划格试验[S].

[4]GB/T1731-1993,漆膜柔韧性测定法[S].

[5]GB/T1732-1993,漆膜耐冲击性测定法[S].

[6]GB/T1771-2007,色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定[S].

[7]WJ2610-2003,兵器产品表面涂漆层通用规范[S].

[8]GB/T1723-1993,涂料黏度测定法[S].

[9]GB7692-2012,涂装作业安全规程涂漆前处理工艺安全及其通风净化[S].

[10]GB6514-2008,涂装作业安全规程涂漆工艺安全及其通风净化[S].

[11]GB/T1720-1979,漆膜附着力测定法[S].