摘要： 介绍了工程机械油箱酸洗磷化工艺作用及工艺管理方面应注意的问题；提出了评价油箱内磷化膜耐蚀性的检验要求、方法；规范油箱在库检验需重点检查的项目，油箱在库保存的方法以及在油箱内壁涂抹防锈油来提高耐蚀性的可靠性；针对实际中出现的锈蚀现象，分析了原因及解决方法；简单介绍了目前工程机械油箱工艺的一些创新方法，如镀锌、滚塑、耐油油漆等。
关键词：油箱；磷化；耐蚀性；防锈
一、 前言
燃油箱、液压油箱是装载机、挖掘机等工程机械的重要部件，其内部清洁度、耐腐蚀性能等要求比较高。目前，为了保证燃油箱、液压油箱的耐蚀性，在油箱涂装前一般采用酸洗磷化处理来清除油箱内外的锈蚀，氧化皮、油污。通过酸洗磷化后，油箱内外生成一层致密的磷化层，使耐蚀性得到提高。
由于工程机械用油箱一般由多个外协厂家生产，每个供应商的工艺差距造成磷化质量的参差不齐。而2011年工程机械销售的下滑造成了工程机械厂家油箱库存期的增长，主机厂缺乏油箱日常防锈维护的经验，油箱在库期间发生锈蚀的几率较高。我厂曾发现部分油箱内壁发生严重锈蚀、燃油箱注油口焊接处严重锈蚀等现象；油箱内壁易锈蚀，主要影响因素包括：酸洗磷化工艺、质量控制、维护保养三个方面；为了防范此类问题的出现，我们必须在供应商工艺、质量、在库维护方面进行改进和规范。
二、 工艺
1.工艺流程
酸洗磷化工艺流程一般包括：脱脂——水洗——酸洗——水洗——中和——水洗——表调——磷化——水洗——热水洗——烘干。根据选择脱脂、磷化药剂的不同，工艺流程一般会稍有差别；每道工序的作用及注意事项如下：
（1） 脱脂
金属材料在贮存、运输、加工过程中，表面经常含有防锈油。在进行酸洗、磷化前必须把表面的油污清洗干净，否则会影响除锈效果及磷化膜的质量。通过脱脂剂中的碱性物质对油污皂化及表面活性剂的浸润、分散、乳化及增溶作用达到去除油污的目的。脱脂质量的好坏主要取决于脱脂温度、脱脂时间、机械作用和脱脂剂等四个因素。脱脂槽中槽液含油量随着生产量的增加不断升高，应定时补充槽液并进行瓢油操作，避免影响磷化质量。
（2） 酸洗
利用酸液去除金属表面氧化皮、锈蚀的过程，酸洗用酸有硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、有机复合酸等. 由于加热的混合酸与油箱金属氧化物及基体金属反应剧烈，在反应中析出大量氢气，而油箱结构较复杂，在内部死角及角落处由于氢气不能及时逸出导致红锈产生。因此，在酸洗时，应缓慢将油箱浸入酸液后，操纵行车上下抖动。如效果不理想，可采用人工左右晃动以利于氢气逸出或鼓入压缩空气以提高酸洗效果。
（3） 中和
去除油箱表面、焊缝内部残留的酸液，防止破坏表调液及磷化后返锈较快。焊缝处、复杂管路、堵头处有残余酸液流出而产生锈蚀：这些部位在中和时不易被冲洗到，如果中和时间短、PH值控制不当，易使油箱内焊缝及堵头等处余酸处理不彻底。在实际中，必须严格控制PH值，保证足够的中和时间，同时在中和时应将油箱上下抖动来使焊缝处酸液得到中和。
（4） 表调
表调主要作用为改变金属表面的微观状态，促使磷化过程中形成结晶细小、均匀、致密的磷化膜。
（5） 磷化
磷化是利用磷酸的离解（平衡）反应在清洗（脱脂）过得金属底材表面上，析出不溶性的磷酸金属盐（磷化膜）的技术。通过磷化后，油箱内壁的耐蚀性得到提高，同时可以外表面漆膜的附着力。磷化工艺主要控制总酸度、游离酸、酸比、温度、处理时间、促进剂浓度等参数。
3.工艺管理
前面我们分析了每个工序的作用及注意事项，实际工作中，我们如何判断供应商工艺控制是否完善、如何提高供应商的工艺管理水平呢？
（1）酸洗磷化的质量主要取决于前处理（酸洗、磷化等工序）的日常管理。在对供应商的工艺检查时，应着重检查每道工序的工艺参数（温度、PH值、总酸度、游离酸度等）记录，是否有记录表，同时应现场检查实测参数与要求值是否相符。
（2）质量的稳定决定于工艺流程、操作的稳定；因此，制定标准作业指导书是实现酸洗磷化质量稳定的重要途径。作业指导书是以满足培训要求为目的，通过简单、 明了地描述来规范工位上员工的操作，确保产品质量稳定的文件。通过制定标准作业指导书将日常积累的经验转化、固化，保证新员工上岗、转岗时可以最短时间了解所在岗位的操作，避免质量波动。为保证公司产品质量的稳定，主机厂必须帮助、支持供应商进行标准作业的推广。
（3）主机厂应支持配套供应商的工艺改进、完善，在设计时充分听取供应商的意见，充分考虑酸洗、磷化工艺的可操作性。
三、质量
防止油箱锈蚀，必须加强对到库油箱进行质量检验；对于油箱检测，前期我厂主要进行外观方面的检测。
1.磷化膜外观
a.用强光手电照射，目视磷化后油箱的磷化膜外观应结晶致密、连续和均匀。锌系磷化膜为灰色到灰黑色，不应出现红色或彩色磷化膜。铁系磷化膜为灰黑色，可以带彩色。
b.磷化后的油箱内壁不允许有以下情况：
①疏松的磷化膜层；
②有锈蚀、局部无磷化膜、表面严重挂灰；
③表面沉淀物附着
④焊缝周围磷化膜完全破坏。
2.耐蚀性
外观检测并不能准确判断出磷化膜耐蚀性的高低，每个供应商生产的油箱，如何判断防锈、耐蚀性的优劣？我厂经过实践与其他行业的经验补充，制定了我司油箱耐蚀性试验的标准；标准如下：
a. 耐蚀性试验采用盐雾试验：中性盐雾试验，以2小时不出现基体金属锈蚀为合格，经涂油处理的磷化膜，以24小时不出现基体金属锈蚀为合格。
b. 耐蚀性试验样板由两块与相应油箱材质相同的板材焊接形成，样板必须跟随油箱完成整个酸洗、磷化工艺，样板烘干后需使用清洁塑料薄膜包裹，妥善保管，防止样板沾染水分、灰尘。
通过耐蚀性样板试验，我们不但可以评价出不同供应商工艺的优劣，还可以评价到供应商焊接水平及焊缝处的磷化状况。
3.密封性
实际检验中，我们对于磷化膜外观、清洁度等都进行了重点检查，却往往忽略了对油箱密封性的检查。
a．在质量检验时，不仅要检验磷化膜外观、耐蚀性，还要对油箱的到货状态进行确认，检查油箱各进出口密封是否完好，有无破损，是否进入雨水；同时，油箱的密封必须压紧，密封纸或胶带上不得有漆雾残留以保证检验时漆渣不掉入。
b. 质量检验时，质检员不得裸手接触内壁磷化膜，防止汗液残留影响耐蚀性；不得使用掉绒的手套，影响清洁度；检验时应观察内壁是否已喷涂防锈油。
c. 检验完成后，检验员应将各进出口再度密封，密封胶带压实，保证密封效果；
四、在库维护
1. 油箱保存：
油箱应室内存放，并放置在专用的货架上，存放处应清洁无尘，油箱各进出口使用胶带等密封，避免雨水、灰尘等进入。如油箱需较长时间存放或海运，应在油箱内部放置硅胶类干燥剂，保证油箱内部环境干燥；并在油箱内部喷涂长效气化型防锈油，保证防锈效果。 实践证明，选择合适的防锈油对提高油箱耐蚀性具有显而易见的效果。
图1为磷化膜未涂油状态中性盐雾试验2小时的结果；图2为磷化膜涂防锈油状态中性盐雾试验26小时的结果；从中我们可以看出：磷化后涂抹防锈油可以明显提高样板的耐蚀性。因此，实际生产中，为保证油箱内壁不发生锈蚀，应根据保存周期选择合理防锈周期的防锈油。图1磷化后未涂油（中性盐雾试验2小时后，板材凹痕、边角出现锈蚀）
图2 磷化后涂防锈油（中性盐雾试验26小时后，边角出现锈蚀）
2．生产安排
由于2011下半年工程机械销售量的下滑，造成油箱数量的积压和油箱库存期的延长。为了避免油箱生锈，必须按照先进先出原则安排上线，油箱在库期不应超过15天。 实际生产中，我们做好计划，有效的避免了在库油箱锈蚀。
3．在库检验
油箱在库检验及相关操作时，作业者不得佩戴棉纱手套，防止废棉纱污染内壁。在库检验不宜过勤，在库油箱应每月对内壁情况检查一次（喷涂长效防锈油后可根据防锈期减少频次），应避免在潮湿、阴雨天气下拆开油箱。
五、常见锈蚀现象
我厂在2011下半年油箱出现过几起锈蚀问题：
1.燃油箱注油口生锈 原因调查：燃油箱注油口与箱体焊接处未经磷化处理：我司燃油箱注油口为外购镀锌件，部分厂家磷化后进行焊接，易造成焊接处磷化层、镀锌层破坏。（如图3）解决方法：要求厂家将镀锌附件（如注油口等）焊接完成后，对油箱进行整体酸洗磷化，同时对注油口处涂抹防锈油避免整机装配后焊接处发生严重锈蚀（如图4）。
图3焊缝处未磷化 图4整体磷化
2．油箱上下内壁表面严重锈蚀
原因调查：酸洗磷化质量不高，在油箱检验时发现内壁焊缝处等部位有锈蚀，供应商现场返修，采用打磨、酸液擦洗等措施除锈，导致打磨、擦洗部位的磷化膜严重破坏；且在除锈后并未对处理处采取涂抹防锈油等措施。整机装配后，调试运行时，由于油品中水含量较高，水汽蒸发后凝结在油箱上，造成油箱内壁上部易锈蚀。（如图5）
图5 油箱内壁上部 图6 焊缝处锈蚀
解决方法：杜绝采用机械打磨、酸液擦洗的方法除锈，个别锈点使用白布（不掉绒）蘸取四合一磷化液擦拭。如锈蚀较严重，则抛丸、重新酸洗磷
化或者直接报废，勉强使用将导致油箱漏油、影响发动机性能等严重后果。
3．焊缝处锈蚀
原因分析：①焊接前，金属材料已锈蚀严重，未进行处理即进行焊接，造成焊缝处易锈蚀。②酸洗时，焊缝拐角处易残留酸液，中和、水洗时酸液如得不到有效冲洗去除，则焊缝处易返锈。(如图6)
解决方法：①设计时，更改为酸洗板，材料保存期间注意防锈措施。②油箱各部件先进行酸洗磷化后整体焊接，再次酸洗磷化。③要求供应商改进工艺方法，在酸洗、中和、水洗时采取措施使焊缝处酸液得到有效冲洗。
4．流水状锈蚀
原因分析：①磷化时，表面半干不干形成流水痕水锈。磷化后，由于采用热水洗，温度较高，如油箱在短时间内可能会产生水锈。（如图7）②整机运转时，油位较低，水汽冷凝后沿内壁流下，留痕处更易锈蚀。（如图8）
图7 磷化后水锈 图8 整机锈蚀流水痕
解决方法：①在磷化时，各道工序之间应连续，不得在磷化后将油箱放置槽外太久。②热水洗完成至烘干前，应及时使用压缩空气或湿式吸尘器将油箱内水分及时吹干或吸净。③整机调试后，应注意油箱油位，及时补充燃油或液压油。
六、工艺发展方向
为了提高油箱的耐蚀性，行业内进行了大量创新实验，下面针对目前几种工艺的发展做个叙述。
1.酸洗磷化改进
目前，国内对挖掘机油箱内壁防腐采用磷化工艺的比较多，然而由于油箱形状复杂，容易造成腔体顶部（特别是拐角处）滞留气泡而磷化不上，而且采取磷化工艺的防腐效果较差。个别主机厂采用酸洗板或部件酸洗磷化后焊接，提高了酸洗磷化的质量。同时，厂家对工艺流程上进行细化，磷化后增加封闭工序，以
填补磷化膜微观间隙，提高整体耐蚀性。
2.镀锌、机械镀锌
镀锌具有较高耐腐蚀性，中性耐盐雾试验，出现白色腐蚀产物的时间一般72小时，出现红锈的时间约为90小时。但是电镀时，油箱镀锌后焊接在一起，这样就会因为焊接时的高温氧化对焊接后油箱焊缝和拐角处的锌层造成破坏，从而降低油箱的耐腐蚀性。另一种机械镀锌法可以实现焊接后整体镀锌，机械镀锌油箱内壁是将未经前处理的油箱放入特定的转动设备中，向油箱中加入水和冲击介质（玻璃丸），转动设备形成一个具有碰撞和搓碾作用的流态环境。根据预定的厚度加入锌粉和活化剂，在化学药剂和机械碰撞的共同作用下使零件表面逐渐形成镀层。机械镀锌在工程机械行业已开始有应用，日立挖机油箱目前采用的即为机械镀锌工艺。
3.滚塑
国内也有公司采用滚塑工艺进行油箱内壁的防腐，但是滚塑工艺温度较高，能耗大，而且由于滚塑层是塑料的，在挖掘机使用的温度环境下，因为塑料与钢材热膨胀系数不同，容易出现滚塑层的龟裂、剥离和老化。在使用过程中很可能会因为塑层的龟裂、剥离和老化降低油箱的使用寿命。滚塑一般只适用于小型机。
4.耐油油漆
部分起重机、装载机使用了内壁喷涂耐油油漆的方式来提高耐蚀性，但是喷涂耐油油漆工艺对油箱尺寸、设计方面要求比较高，适用于较大尺寸、形状规则、开孔较大的油箱，并且喷涂耐油油漆的油箱在长期使用过程中掉漆的风险依然存在。
七、结束语
油箱耐腐蚀性的提高必须从设计、材料选用、工艺方法、生产管理各个环节整体筹划，选择与公司状况（成本、质量要求）相切合的工艺方法、材料。通过不断完善磷化工艺控制、质量检验程序，同时持续推进精益生产，避免库存数量过大，在此基础上不断创新，困扰工程机械油箱的锈蚀问题一定会得到彻底解决。
参考文献
【1】 王锡春.汽车涂装工艺技术(第一版)[M].北京：化学工业出版社.2005.
【2】 HB 5063-1996 《钢铁零件磷化膜层质量检验》
相关资讯
