鋁材噴涂前處理工藝控制解析

鋁材噴涂前處理的工藝流程很多，可根據具體情況，如廠(chǎng)房條件即空間位置大小、工件材質(zhì)（冷軋板、熱軋板、鍍鋅板、鋁合金、玻璃鋼等）、工件表面狀況（銹蝕、防銹油、雜物）、生產(chǎn)批量、質(zhì)量要求等選擇。不同的生產(chǎn)廠(chǎng)家采用的流程不盡相同。如客車(chē)生產(chǎn)的整體流程及質(zhì)量要求基本相同，前處理流程一般有以下兩種：
　　
　　1、制件前處理
　　
　　典型的工藝流程：
　　
　　預脫脂→脫脂→水洗I→酸洗→水洗II→中和→水洗III→表調→磷化→水洗IV→鈍化
　　
　　廠(chǎng)家可根據本廠(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行適當調整:
　　
　　作為制件前處理，酸洗除銹是必不可少的。但在前處理過(guò)程中，最好將銹蝕件和非銹蝕件分開(kāi)，銹蝕件進(jìn)行酸洗，非銹蝕件最好不要進(jìn)行酸洗。
　　
　　2、產(chǎn)品前處理
　　
　　產(chǎn)品前處理是將整個(gè)產(chǎn)品浸入槽液中進(jìn)行表面處理，目前已有不少廠(chǎng)家采用。工序間轉移有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種。比較先進(jìn)的是采用PLC程序自動(dòng)控制，能實(shí)現工序間自動(dòng)轉移。一般流程為：脫脂→水洗→表調→磷化→水洗。
　　
　　噴涂前處理的常用設備是噴淋式聯(lián)合清洗機，其清洗原理是借助于噴射機械力和化學(xué)作用，來(lái)完成去油、磷化、鈍化、清洗等工藝過(guò)程。
　　
　　噴淋式聯(lián)合清洗機典型工序是：脫脂、水洗、表調、磷化、鈍化、水洗、純水洗。
　　
　　其結構特點(diǎn)是：前處理生產(chǎn)線(xiàn)各工序噴淋管布置在隧道內，噴淋由各液槽的泵來(lái)提供。各工序間都有門(mén)洞板隔開(kāi)，以防竄液。各加熱液槽的加熱形式有槽內和槽外。內加熱器有排管、蛇形管、波紋板等；外加熱器有列管、板式加熱器等。加熱介質(zhì)有熱水、蒸汽、導熱油等。在脫脂、磷化工序分別設有除油系統和除渣系統。為防止各加熱段隧道頂部及門(mén)洞處溢出蒸汽，在隧道頂部設有排風(fēng)機。
　　
　　各工藝控制要素分述如下：
　　
　　1、脫脂
　　
　　脫脂機理是通過(guò)脫脂劑對各類(lèi)油脂的皂化、加溶、潤濕、分散、乳化等作用，從而使油脂從工件表面脫離，變成可溶性的物質(zhì)或被乳化、分散而均勻穩定地存在于槽液內。脫脂質(zhì)量的評價(jià)主要是以脫脂后工件表面不能有目視油脂、乳濁液等污物，水洗后表面應被水完全潤濕為標準。脫脂質(zhì)量的好壞主要取決于游離堿度、脫脂液的溫度、處理時(shí)間、機械作用和脫脂液含油量等因素：
　　
　?。?）游離堿度（FAL）
　　
　　脫脂劑濃度適當才能保證最佳效果。一般只需要檢測脫脂液的游離堿度，FAL過(guò)低，除油效果相對較差；FAL過(guò)高，不僅造成材料浪費，也給后道水洗增加負擔，嚴重者還會(huì )污染后序的表調和磷化。
　　
　?。?）脫脂液的溫度
　　
　　任何一種脫脂液都有最佳的脫脂溫度，溫度低于工藝要求，不能充分發(fā)揮脫脂作用；溫度過(guò)高，不僅增加耗能，還能帶來(lái)一些副作用。如脫脂劑蒸發(fā)過(guò)快、工件脫離槽液時(shí)因表面干燥速度較快，而易造成工件返銹、堿斑、氧化等弊病，影響后道工序的磷化質(zhì)量。自動(dòng)溫控也需要定期進(jìn)行校核。
　　
　?。?）處理時(shí)間
　　
　　脫脂液必須和工件上的油污充分接觸，有足夠的接觸反應時(shí)間，才能保證有良好的脫脂效果。但脫脂時(shí)間過(guò)長(cháng)，會(huì )增加工件表面的鈍性，影響磷化膜的生成。
　　
　?。?）機械作用的影響
　　
　　脫脂過(guò)程中，輔以機械作用，采用泵循環(huán)或工件移動(dòng)的方式，可以加強除油效果,縮短浸漬清洗的時(shí)間；噴淋脫脂的速度比浸漬脫脂速度快10倍以上。
　　
　?。?）脫脂液含油量：
　　
　　隨著(zhù)槽液的循環(huán)使用，油污含量在槽液內會(huì )不斷增加，當達到一定比例時(shí)，脫脂劑的脫脂效果及清洗效率會(huì )明顯下降，即使通過(guò)添加藥劑維持槽液高濃度，被處理工件表面的清潔度仍不會(huì )有所提升。已老化變質(zhì)的脫脂液，必須全槽更換。產(chǎn)品生產(chǎn)一般根據槽液的使用時(shí)間及處理工作量適時(shí)進(jìn)行換槽。
　　
　　2、酸洗
　　
　　產(chǎn)品制造用鋼材在軋壓成型或貯藏運輸過(guò)程中，表面會(huì )產(chǎn)生銹蝕。由于銹蝕層結構疏松，與基材附著(zhù)不牢，并且氧化物與鋁材鐵可組成原電池，進(jìn)一步促使鋁材腐蝕，使涂層很快被破壞，因此涂裝前必須將其除凈。產(chǎn)品一般常用的是酸洗除銹，它不會(huì )使鋁材工件變形，每個(gè)角落的銹蝕都能清除干凈，除銹速度快，成本相對較低。酸洗質(zhì)量主要是以酸洗后的工件不應有目視可見(jiàn)氧化物、銹及過(guò)蝕現象為標準，影響除銹效果的因素主要有：
　　
　?。?）游離酸度（FA）
　　
　　測定酸洗槽的游離酸度FA，是驗證酸洗槽除銹效果高低的最直接有效的評價(jià)方法。游離酸度低，除銹效果差。游離酸度過(guò)高時(shí)，工作環(huán)境中的酸霧含量較大，不利于勞動(dòng)保護；鋁材表面易產(chǎn)生“過(guò)蝕”現象；而且殘酸的清洗比較困難，易導致后續槽液的污染。
　　
　?。?）溫度、時(shí)間
　　
　　大多數酸洗是在常溫下進(jìn)行的，當使用加熱酸洗時(shí)，一般控制在40℃～70℃之間，雖然溫度對酸洗能力的提高影響較大，但溫度過(guò)高會(huì )加劇對工件、設備的腐蝕，對工作環(huán)境的影響也非常不利；并且在完全除去銹跡的前提下，酸洗時(shí)間應盡可能短，以減少鋁材的腐蝕和氫脆的影響。因此處理過(guò)程中應嚴格控制槽液的溫度和工件的處理時(shí)間。
　　
　?。?）污染老化
　　
　　酸液在除銹過(guò)程中，會(huì )不斷帶入油污或其它雜質(zhì)，其中的懸浮雜質(zhì)可通過(guò)刮撈的方式進(jìn)行去除；當可溶性的鐵離子超過(guò)一定含量時(shí)，槽液的除銹效果不但會(huì )大大降低，而且過(guò)量的鐵離子隨工件表面的殘液混入磷化槽內，加速磷化槽液的污染老化，嚴重影響工件的磷化質(zhì)量，一般酸液的鐵離子含量應控制在不超過(guò)6%~10%為宜。超過(guò)控制指標時(shí)必須更換槽液。
　　
　　3、表調
　　
　　表面調整劑可以消除工件表面因堿液除油或酸洗除銹所造成的表面狀態(tài)的不均勻性，使鋁材表面形成大量的極細的結晶中心，從而加快磷化反應的速度，有利于磷化膜的形成。
　　
　?。?）水質(zhì)的影響
　　
　　槽液所用水質(zhì)中如所含水銹嚴重、鈣鎂離子含量較大，會(huì )影響表調液的穩定性，槽液配制時(shí)可預先添加軟水劑以消除水質(zhì)對表調液的影響。
　　
　?。?）使用時(shí)間
　　
　　一般表調劑采用的是膠體鈦鹽，其存在膠體活性，當使用時(shí)間較長(cháng)或所含雜質(zhì)離子較多時(shí)膠體活性會(huì )喪失，此時(shí)膠體的穩定狀態(tài)被破壞，槽液沉淀分層，呈絮狀,此時(shí)必須更換槽液。
　　
　　4、磷化
　　
　　磷化是一種化學(xué)與電化學(xué)反應形成磷酸鹽化學(xué)轉化膜的過(guò)程，所形成的磷酸鹽化學(xué)轉化膜稱(chēng)之為磷化膜?？蛙?chē)涂裝常用的是低溫鋅系磷化液.磷化的主要目的是給基體鋁材提供保護，在一定程度上防止鋁材被腐蝕；用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著(zhù)力與防腐蝕能力。磷化是整個(gè)前處理工藝最為重要的一個(gè)環(huán)節，其反應機理復雜且影響因素較多，因此磷化槽液相對于其它槽液的生產(chǎn)過(guò)程控制要復雜得多。
　　
　?。?）酸比(總酸度與游離酸度的比值)
　　
　　提高酸比可加快磷化反應速度，使磷化膜薄而細致，但酸比過(guò)高會(huì )使膜層過(guò)薄，易引起磷化工件掛灰；酸比過(guò)低，磷化反應速度緩慢，磷化晶體粗大多孔，耐蝕性低，磷化工件易生黃銹。一般來(lái)說(shuō)磷化藥液體系或配方不同其酸比大小要求也不同。
　　
　?。?）溫度
　　
　　槽液溫度適當提高，成膜速度加快，但溫度過(guò)高，會(huì )影響酸比的變化，進(jìn)而影響槽液的穩定性，同時(shí)膜層晶核粗大，槽液出渣量增大。
　　
　?。?）沉渣量
　　
　　隨著(zhù)磷化反應的不斷進(jìn)行，槽液內的沉渣量會(huì )逐漸增多，過(guò)量的沉渣會(huì )影響工件表面的界面反應，導致磷化膜發(fā)花、掛灰嚴重，甚至不成膜，因此槽液必須根據處理的工件量和使用時(shí)間適時(shí)進(jìn)行倒槽，進(jìn)行清渣除淤。
　　
　?。?）亞硝酸根NO-2（促進(jìn)劑濃度）
　　
　　NO-2可加快磷化反應速度，提高磷化膜的致密性和耐腐蝕性，含量過(guò)高時(shí)使膜層易出現白點(diǎn)或發(fā)彩現象；過(guò)低，成膜速度緩慢，磷化膜易生黃銹。
　　
　?。?）硫酸根SO2-4
　　
　　酸洗液濃度過(guò)高或水洗控制不好都易導致磷化槽液內硫酸根離子增高，過(guò)高的硫酸根離子會(huì )減慢磷化反應速度，使磷化膜晶粒粗大多孔，掛灰嚴重，磷化膜的耐蝕性降低。
　　
　?。?）亞鐵離子Fe2+：
　　
　　磷化溶液中含亞鐵離子量過(guò)高時(shí)，會(huì )使常溫磷化膜防腐能力下降；會(huì )使中溫磷化膜晶粒粗大，表面浮白灰，防腐能力下降；會(huì )使高溫磷化液沉渣量增大，溶液變混濁，同時(shí)游離酸度升高。
　　
　　5、鈍化（封閉）
　　
　　鈍化的目的是封閉磷化膜孔隙，提高磷化膜耐蝕性，特別是提高漆膜的整體附著(zhù)力和耐腐蝕性。目前一般采用含鉻處理和無(wú)鉻處理兩種方式，然而有一些用堿性無(wú)機鹽型鈍化（大部分含磷酸鹽，碳酸鹽，亞硝酸鹽，磷酸鹽等），這些物質(zhì)嚴重損害漆膜的長(cháng)期附著(zhù)力和耐蝕性。
　　
　　6、水洗
　　
　　水洗的目的是清除工件表面從上一道槽液所帶出的殘液，水洗質(zhì)量的好壞可直接影響工件的磷化質(zhì)量和整個(gè)槽液的穩定性。水洗槽液一般控制以下內容：
　　
　?。?）淤泥殘渣含量不能過(guò)高。含量過(guò)高易出現工件表面掛灰。
　　
　?。?）槽液表面應無(wú)懸浮雜質(zhì)。一般水洗方式采用溢流水洗，以保證槽液表面無(wú)懸浮油污或其它雜質(zhì)。
　　
　?。?）槽液PH值應接近于中性。PH值過(guò)高或過(guò)低都容易引起槽液串槽，從而影響后續槽液的穩定性。