汽车行业涂装前处理工艺现状及改进焦炭炉料

汽车行业涂装前处理工艺现状及改进

汽车行业涂装前处理工艺现状及改进 　 孙永泰　 ( 辽宁省辽中县水利局化工设备厂 , 110200) 摘要 : 介绍汽车行业磷化工艺及应用 , 对生产中存在的问题提出了改进措施。 关键词 : 汽车 : 涂装 ; 工艺 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okmart.com。 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 ∶ H 2 O = 1 ∶ 1 , 除锈加速剂适量 , (5 ～ 6) min → 二道水洗→ 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→烘干 ② 脱脂 (30 ～ 40) ℃ , (5 ～ 10) min → 水洗→ 酸洗 , HCl ∶ H 2 O = 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 ∶ H 2 O = 1 ∶ 1 , 10min →水洗→磷化 (30 ～ 40) ℃ , (20 ～ 30) min → 水洗 →烘干 ⑤ 酸洗 HCl ∶ H 2 O = 1 ∶ 1 , 5min → 水洗→ 脱脂表面调整 “ 二合一 ” 常温 , (30 ～ 40) min → 水洗 →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。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 p H 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 3250m 2 ( 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 , 个别厂工件磷化后自干 , 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 笔者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入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 p H 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入池塘、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 ” Ch 9301 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 Cl - 的串槽现象 ( 如 Cl - 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。而原来脱脂、表面调整 “ 二合一 ” , 且脱脂后水洗 , 其结果 (1) 脱脂槽 p H 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

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