汽车行业涂装前处理工艺现状及改进4激光器

汽车行业涂装前处理工艺现状及改进

随着国内汽车工业的发展，推动了汽车涂装行业的发展，目前，涂装企业普遍采用磷化膜作为涂装底层，开始采用阴极电泳涂料代替常规底涂料，这表明汽车行业的涂装质量有了进一步提高。笔者通过考察，认为部分涂装企业的磷化质量并不过关，生产中还存在某些问题。1 典型工艺1.1 工艺流程实例 ①脱脂：金属脱脂剂，(60-65)℃，(3～4)min→热水洗→(80～90)℃→酸洗，HCl:H2O=1:1，除锈加速剂适量，(5～6)min→=道水洗→表面调整(表面调整剂5g/L，1min)→磷化(常温，冬天适当加温，6min)→二道水洗一烘干 ②脱脂(30～40)℃，(5～10)min→水洗→酸洗，HCl:H2O=1:4，除锈加速剂适量，(20～30)min→水洗→表面调整→磷化，常温，(20～30)min→水洗→烘干 ③脱脂(60～70)℃，3min→热水洗(80～90)℃→表面调整→磷化→(30～40)℃，(1～2)min水洗→烘干(脱脂前手工除去局部浮锈，浸渍脱脂后手工擦洗补充除油) ④脱脂表面调整“二合一”(40～50)℃，(5～10)min→水洗→酸洗，HCl:H2O=1:1，10min→水洗→磷化(30～40)℃，(20-30)min→水洗→烘干 ⑤酸洗HCl:H2O=1:1，5min→水洗→脱脂表面调整“二合一”常温，(30～40)min→水洗一磷化，常温，(30～60)min→水洗→自干1.2 应用效果 一、第①种工艺适宜油、锈重的工件，工艺设计最佳，能获得优质磷化膜中国机械网okmao.com。优点(1)负载容量大，生产效率高； (2)脱脂后用热水洗净工件表面；(3)酸洗后二道水洗能洗净工件表面的残酸及吸附的缓蚀剂，避免抑制磷化反应，造成磷化不均匀；(4)磷化后二道水洗，能洗掉磷化膜上的残留可溶性盐，避免引起涂层的早期起泡和脱落。 二、第②种工艺适宜油锈中等的工件，工艺控制得当，也能获得较好的磷化膜。 三、第③种工艺适宜有油无锈的工件，线上不设酸洗，很适合汽车焊接总成件磷化。 四、第④种工艺适宜油轻锈重的工件，但采用了脱脂表面调整“二合一”工艺，使磷化质量受到影响，膜层粗糙、泛黄、挂灰等。 五、第⑤种工艺设计不合理。(1)酸洗槽易被油污污染，使用寿命缩短，酸洗效果也差.(2)存在脱脂表面调整“二合一”工艺的弊病，表面调整效果差。2 工艺控制2.1 除油除锈2.1.1 除油 冷轧钢板油重锈轻(甚至无锈)，除油好坏直接影响磷化膜的质量。市售脱脂剂应具有强脱脂能力和极低泡沫的特性。脱脂要点是控制脱脂温度(40～50)℃，浓度3％～5％和脱脂时间(工件表面被水湿润为止).为了脱脂彻底，最好预脱脂总碱度(7～8)点和脱脂总碱度(10～20)点。日常生产中检测脱脂液碱度，试纸测试pH值为10～12。 2.1.2 除锈 冷轧钢板除锈以盐酸为宜，通常采用稀盐酸，其原因(1)减少盐酸对金属基体的过腐蚀，因盐酸浓度过高(25％以上)，酸对金属基体的浸蚀速度比酸对铁锈的浸蚀速度快得多。(2)盐酸浓度越低，挥发速度越慢，酸雾越少，对改善操作环境有利。酸洗液中加入适量的除锈加速剂，能提高除锈速度，并减缓酸对金属基体的浸蚀速度。 为了防止酸洗后的工件泛黄，盐酸浓度也不宜过低，工件水洗后空停时间也不宜过长。2.2磷化工艺的选择 (1)优选磷化剂 磷化膜质量的优劣主要表现在晶体粗细和致密程度、表面有无沉淀物以及膜厚等方面，它们的差异直接影响涂层的效果(对漆膜结合力产生不同的影响)。 为了满足涂料对磷化膜的要求，大多采用低温低渣锌系磷化剂。市售磷化剂品种多，质量差异大，严把工艺验证关，优选磷化剂. (2)控制工艺参数 关键要控制磷化温度(25～40)℃，时间(3～20)min、促进剂含量(气点3～5)及总酸度(20～40)点和游离酸度(0.8～3)点。温度太低则不能成膜或成膜速度慢，膜不完整，易泛黄；反之，膜粗大，耐腐蚀性低，同时槽液稳定性变差，沉渣增多。促进剂含量低，成膜慢，膜层泛黄；反之，沉渣明显增多，膜层带彩色。总酸度稍高，能加快磷化反应的进行，磷化膜薄而致密。但不宜过高，否则沉渣增多，膜层挂灰。游离酸度对磷化膜影响较明显，控制低一些，有利于降低磷化温度和沉渣量；过高，沉渣增多，甚至不成膜.2.3 槽液调整方法 一般涂装企业都具备化验条件，测试手段较先进，严格槽液管理，做到磷化前检测槽液总酸度、游离酸度、促进剂气点等，调槽较准确及时。 也有的厂家凭经验管理槽液，效果也不错。如某汽车车身厂采用Ch 9308低温低渣快速磷化剂已有2年，班产磷化驾驶室65台，磷化面积3250m2(双面积计).槽液有效容积14t，每3天添加一次磷化剂，其添加量按A(磷化剂)：B(促进剂)：C(中和剂)=10:1:3(重量比)。此法能控制工艺参数在规范内，总酸度(38～40)点，游离酸度(2～3)点，促进剂(5～6)气体点，成膜速度快(3min)，膜层质量好(膜层细致光洁、无挂灰， 防锈性好，如磷化件存放磷化车间1个月无锈蚀)，槽液调整方便。 此外，槽液要定期排渣和更新。如磷化槽每星期排渣1次，脱脂槽、表面调整槽每(3～4)个星期更新1次。3 存在问题 3.1 磷化质量差异大 国内涂装汽车行业的磷化质量视厂家的工艺设计、选材及工艺管理不同而异，各厂家汽车磷化质量有区别，不同程度地影响涂装质量。磷化质量的突出问题是膜层挂灰较严重，泛黄较明显。有的涂装前必须除挂灰，有时也难以保证涂装质量。3.2 辅助设备不配套 辅助设备不配套主要表现在(1)磷化缺少烘干设备，个别厂工件磷化后白干，造成磷化膜含结晶水、孔隙率高、耐蚀性低。 (2)沉渣无过滤装置。一般来说，缺少沉渣过滤装置不会明显影响磷化膜质量。但个别厂磷化线采用压缩空气来搅拌脱脂液、表面调整液及磷化液，力求加速反应，这是有利的一面。但不利磷化渣沉积槽底，悬浮的沉渣吸附在磷化膜表面，膜层挂灰更为严重，大大影响涂层质量。如果配备一套连续过滤机，不仅能提高磷化成膜速度，而且膜层质量也可大大改善。3.3 操作工艺不严格 研究发现有的操作者执行工艺不严，为了提高生产速度，任意简化操作工序，脱脂后省去水洗直接表面调整。他们认为这样有利于升高表面调整液的温度，促进表面调整的作用，却忽视了油污不断被带人表面调整液中的危害，相反会缩短表面调整液的使用寿命，最终影响表面调整的效果.3.4槽液管理不善 槽液管理不善表现在槽液乱投料、误投料时有发生，如将除锈加速剂误投磷化槽，造成磷化不上，工件表面全部泛黄，槽液处理困难，影响槽液正常运行.3.5 磷化线废水不经处理排放 一般磷化线排出酸碱废水，汇集到同一废水池后排放，则可能因中和作用而使废水的pH值接近中性。但有的磷化线仅有脱脂工序无酸洗工序，则从该线排出的废水多呈碱性。原因是脱脂液温度高，带出碱性物质多。特别当更换脱脂液和表面调整液时，排出的碱性废水更多，若废水不经处理直接排人池塘、农田，会破坏土壤结构、毒害鱼类和牲畜等.4 改进措施4.1 优化工艺设计 工艺设计的好坏与磷化质量密切相关。涂装企业往往受客观条件的限制，难以满足工艺设计的要求。如何因地制宜优化工艺设计，亦是设计者研究的课题之一。生产中一旦发现工艺设计不合理的地方，尽可能在原设计基础上调整工艺流程，尽量满足生产要求。 笔者曾对某厂磷化线作了改进。该厂原按上述第④种工艺设计，投产后磷化质量始终不理想，如膜层粗糙不均匀，泛黄、挂灰较严重。反复调整槽液，收效甚少。笔者认为是工艺设计不合理所致。在不增加槽子的条件下(场地所限)，采用磷酸酸洗“二合一”新工艺，改用下述工艺：脱脂酸洗“二合一”Ch9301除油除锈剂，(40～50)℃，(15～20)min→热水洗→水洗→表面调整→磷化→水洗→烘干。 改进后工艺的优点(1)以磷酸代替盐酸，既可避免C1-的串槽现象(如C1-污染磷化槽，严重时磷化不上；或加大磷化膜的孔隙，降低防护性)，又能防止可能对工件造成二次腐蚀，因焊缝内残酸腐蚀缝内的磷化膜，经烘干时，由于热胀冷缩，酸就从焊缝内渗出腐蚀周围表面的磷化膜，带来磷化膜严重生锈的现象，有时比未经磷化处理的工件还要差。(2)脱脂与表面调整分步进行，充分发挥了表面调整的作用，胶体钛的均匀吸附就改善了工件的表面状态，使整个表面在磷化前就形成大量的细结晶核，从而极大地加速磷化过程，形成均匀、薄而致密的磷化膜。而原采脱脂、表面调整“二合一”，且脱脂后水洗，其结果(1)脱脂槽pH值过高，胶体钛在碱性溶液中，能吸附OH-或其他阴离子，成带电状的大分子，又因带电而增加结团，最终使胶体钛的稳定性受到影响。(2)工件表面吸附的胶体钛被洗掉，进一步降低了表面调整的作用。 尽管磷酸酸洗成本偏高，但综合性能比盐酸好。如它与铁反应，在其表面上能生成薄的磷酸铁，与磷化液配套形成致密的保护膜，不必担心工件酸洗后泛黄。该厂原提出以手工除锈代替酸洗，固然可行，但劳动强度大，且难保证除锈彻底。此外，笔者建议，象汽车这类焊接结构复杂件，酸洗后中和处理很有必要.4.2 提高工艺管理水平工艺设计固然重要，也不可忽视工艺管理。实践表明，在同等条件下(磷化工艺和磷化剂均相同)，不同的工艺管理却获得不同的磷化效果。工艺管理水平高，不仅磷化质量好，而且低耗(1m2消耗磷化剂0.6kg)，低成本1m2磷化成本(0.3～0.4)元；反之，低质量、高成本即1m2磷化成本(0.5～0.6)元。 目前有些企业技术力量薄弱，管理跟不上。如何来提高工艺管理水平呢?引进或培训专业技术人才；开展行业的技术交流；邀请经验丰富的专业人员协助处理关键技术问题等，这些都是行之有效的办法。4.3 改善磷化膜与涂料的配套性 磷化膜与涂料的配套性已成为人们十分关注的问题。随着涂装技术的发展，对磷化处理与涂装的配套性提出了更高的要求.而以往人们过多地强调磷化膜本身的耐腐蚀性，而忽视了磷化膜与涂料的配套

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