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1、喷涂前处理工艺培训 2013 10 30宁坡辰佳电器有限公司 目录 喷涂前处理的作用前处理的分类前处理工艺流程工艺说明附 静电喷涂工艺简述 手工方法动力工具法火焰法喷砂法 抛丸法 前处理按处理方法分为 机械法和化学法 机械法是借助工具进行表面处理的方法 包括手工方法 动力工具法 火焰法 喷砂法 抛丸法等 化学法是借助化学反应进行处理的方法 包括清洗 转化膜 钝化等 二 前处理的分类 机械法 化学法 除油除锈表调磷化钝化 三 前处理工艺流程 上活件 热水洗 预脱脂 脱脂 水洗 磷化 表调 水洗2 水洗1 烘干 纯水洗 四 工艺说明 上活件定义 上活件即是将需要前处理的工件按正确方向悬挂 固定 于
2、相应的挂具上 工艺要求 正确的转运合格的挂具合格的工件正确的操作必要的防护 脱脂脱脂也称除油 金属表面除油是表面处理工程中的重要环节 也是表面处理的第一道关口 除油是否彻底不但影响到下一个工序的操作 而且影响整个产品的质量和寿命 钢材及其零件在储运过程中要用防锈油脂保护 在压力加工时要用到拉延油 零件在切削加工时要接触乳化液 热处理时可能接触冷却油 零件上还经常有操作者手上的油迹和汗迹 零件上的油脂还总是和灰尘等杂质掺和在一起的 零件上的油脂不仅阻碍了磷化膜的形成 而且在磷化后进行喷涂时会影响涂层的结合力 干燥性能 装饰性能和耐蚀性 定义 脱脂是依靠脱脂剂对污物的溶解作用 皂化作用 依靠表面活
3、性剂对污物的润湿 渗透 分散等物理作用 最终使污物成为可溶解的或可分散的一个过程 要想取得良好的脱脂效果 我们要对一般钢板和金属部件上油污的组成 性质和一般脱脂剂的组成作一简单的了解 油污的组成油污的清除 对可皂化的油污 可以依靠皂化 乳化和溶解的作用脱除 对不可皂化的油污 只能依靠乳化或溶解的作用来脱除 由于油污黏度或滴落点的不同 其形态有液体和半固体 黏度越大或滴落点越高 清洗越困难 此外 某些油污 如含有不饱和脂肪酸的拉延油 长期存放后 氧化聚集形成薄膜 含有固体粉料的拉延油 细微的粉料吸附在基体金属表面上 还有当油污和金属腐蚀物等混合在一起 都会极大的增加清洗的难度 主要种类 矿物油
4、凡士林 防锈油 防锈脂 润滑油 润滑脂及乳化液的主要成分 皂类动植物油脂 脂肪酸 拉延油的主要成分 防锈添加剂 防锈油和防锈脂的主要成分 油污的性质 化学性质 物理性质 可皂化油污 如 植物油脂和动物油脂 不可皂化油污 如 矿物油和凡士林 高黏度或高滴落点油污低黏度或低滴落点油污 脱脂剂组成一般情况下钢板的脱脂剂 多采用含有表面活性剂的碱性脱脂剂 其配方中经常含有的组分通常有以下几种 氢氧化钠又称苛性钠碳酸钠又称苏打磷酸三钠及缩合磷酸盐硅酸钠表面活性剂 消泡剂 影响脱脂工艺的因素 脱脂质量的好坏主要取决于脱脂温度 脱脂时间 机械作用和脱脂剂四个因素 脱脂温度一般说来 温度越高 脱脂越彻底 这是
5、因为三方面的原因 第一 温度使油污的物理性能发生变化 例如滴落点高的防锈脂 凡士林 固态石蜡等 在较低温度下即使采用高浓度的碱液也难洗净 但是 当提高油污的温度 他们的黏度就降低 甚至形成液滴而利于除去 第二 促进化学反应的进行 一般的说 温度每上升10度 化学反应速度提高一倍 第三 加速表面活性剂分子的运动 从而促进浸润 乳化 分散等作用 随着温度的升高 溶液对污物的溶解能力也提高 但是 并不是所有场合都是温度越高越好 各种脱脂剂有其适合的温度范围 在采用某些种类表面活性剂的脱脂液中 过高的温度会使表面活性剂析出聚集如同油珠附着在表面上 造成磷化膜发花不均匀 脱脂时间在脱脂操作中 必须保证有
6、足够的脱脂时间 压力喷射脱脂时间一般为1 5 3分钟 增加脱脂时间 即延长脱脂液与油污的接触时间 从而提高脱脂效果 油污越多 脱脂时间就需越长 机械作用在脱脂中 借助于压力喷射或搅拌等机械作用是非常有效的 因为 喷射时迫使新鲜的脱脂溶液与零件表面有良好的接触 而且整个脱脂液含量均匀 有利于提高脱脂效果 喷射时依靠机械作用力促使脱脂剂渗透和破坏油膜 从而有效的迫使油污脱离零件表面 喷射时促使脱离零件的油污乳化和分散于脱脂溶液中 防止油污再吸附到洗净的零件表面上 在中低温脱脂中 机械作用尤为重要 喷射压力通常为 0 1 0 2 Mpa 用于压力喷射的脱脂剂必须是低泡的 以免泡沫过多影响正常操作和脱
7、脂液流失 脱脂剂对脱脂效果的影响脱脂剂的组成和使用方法对脱脂效果有很大的影响 例如 含有表面活性剂的碱液脱脂比单独的碱性物溶液脱脂效果好 为了提高油污的乳化和分散能力 适当提高脱脂剂中表面活性剂的含量是有效的 不同的表面活性剂品种及不同的碱性物都使脱脂效果产生一定差异 良好的脱脂剂都是经过大量试验 对其组分相互搭配比例进行反复筛选而确定的 使用过程中 脱脂剂会不断的被消耗 使浓度降低 因此 必须定期的补加脱脂剂 以保持必要的浓度 脱脂剂的脱脂效果与浓度并不是直线上升的关系 因此对于脱脂质量要求很高的情况 不应当采取大幅度提高浓度的方法 而应该采用二次脱脂的办法 俩个脱脂液 可以是相同的 而且不
8、必额外的提高浓度 脱脂工艺要求 在脱脂剂一定的情况下 现场作业工艺参数要求如下 合适的槽液温度 45 65 正确的喷淋压力 0 1 0 15MPa 合理的悬链线速度 4 4 5m min 电机频率26左右 符合标准的浓度 游离碱度20 28点 PH值11 13 当然现场的管理 如油污的清理 槽液的调整 槽液的更换 检查的频次等 都要按工艺要求进行 附 游离碱度的检测方法 取10ML工作液于锥形瓶中 加入30ML纯水 滴入3滴酚酞批示以0 1NH2SO4标准溶液 滴定至粉红色刚刚裉去 计所用标准溶液的毫升数即槽液点数 脱脂过程中常见问题及解决方法 表调 定义表调即通过表面调整剂来调整金属表面的微
9、观结构 其目的是清除表面粗化效应 提高表面活性均一化 增加表面活性中心 提高磷化速度 促使磷化工艺形成晶粒细致密实的磷化膜 提高磷化质量 表面调整剂主要有两类 一种是酸性表调剂 如草酸 另一种是胶体钛 酸性表调能兼顾除锈的功能 我们用的属于胶体钛表面调整剂 工艺要求处理温度 常温处理时间 1 2分钟控制参数 活化点数 4 7 PH值 8 9 附 表调活化点数的测定方法 用移液管和吸耳球准确吸取10ml配制好的槽液于250ml锥形瓶中 加入4 5滴0 1 的溴酚蓝指示剂 然后用0 1M的硫酸滴定 当溶液变为黄绿色即为终点 所耗硫酸的毫升数为表调点数 表调剂对于钢铁表面的影响 较差的表调效果较好的
10、表调效果晶体粗大不均匀 磷化 定义金属用含磷酸盐的溶液处理 形成金属磷酸盐化学转化膜 这一工艺过程称之为磷化 所形成的金属磷酸盐转化膜称之为磷化膜 磷化的目的主要是 给基体金属提供短期工序间保护 在一定程度上防止金属被腐蚀 提高涂膜层的附着力与防腐蚀能力 磷化过程包括化学反应与电化学反应 不同磷化体系 不同基材的磷化反应机理有所不同 但一般都认同磷化成膜过程主要由如下4个步骤组成 酸侵蚀使基体金属表面H 浓度降低Fe 2e Fe2 2H 2e H2 1 使用促进剂 氧化剂 加速界面H 浓度的进一步降低 氧化剂 H 还原产物 H2OFe2 氧化剂 Fe3 还原产物 2 由于促进剂氧化掉第一步反应
11、所产生的氢原子 加快了反应 1 的速度 进一步导致金属表面H 浓度急剧下降 同时也将溶液中的Fe2 氧化为Fe3 磷酸根的多级离解H3PO4 H2PO4 H HPO42 2H PO43 3H 3 由于金属表面的H 浓度急剧下降 导致磷酸根各级离解平衡向右移动 最终会离解出PO43 磷酸盐沉淀结晶为磷化膜当金属表面离解出的PO43 与溶液中 金属界面 的金属离子 如Zn2 Mn2 Ca2 Fe2 达到浓度积常数Ksp时 就会形成磷酸盐沉淀 磷酸盐沉淀结晶成为磷化膜 2Zn2 Fe2 2PO43 H2O ZnFe PO4 2 4H2O 4 3Zn2 2PO43 4H2O Zn3 PO4 2 4H2
12、O 5 磷酸盐沉淀与水分子一起形成磷化晶核 晶核继续长大成为磷化晶粒 无数个晶粒紧密堆集形成磷化膜 基本原理 磷化的影响因素 影响磷化的因素很多 当磷化膜出现质量问题时 可以从磷化工艺参数 促进剂 磷化工艺 含设备 以及被处理钢铁表面几大方面考虑 下面重点就以下两方面进行说明 工艺参数影响促进剂的影响 工艺参数的影响 1 总酸度总酸度过低磷化必受影响 因为总酸度是反应磷化液浓度的一项指标 控制总酸度的意义在于使磷化液中成膜离子浓度保持在必要的范围内 2 游离酸度游离酸度过高 过低均会产生不良影响 游离酸度过高不能成膜 容易出现黄锈 过低磷化液的稳定性受威胁 生成额外的残渣 游离酸度反映了磷化液
13、中游离H 的含量 控制游离酸度的意义在于控制磷化液中磷酸二氢盐的离解度 把成膜离子浓度控制在一个必须的范围 磷化液在使用过程中游离酸都会缓慢升高 这时要用碱来中和调整 注意缓慢加入 充分搅拌 否则碱液局部过高会产生不必要的残渣 出现越加碱 游离酸度越高的现象 单看游离酸度和总酸度是没有实际意义的 必须一起考虑 3 酸比酸比即指总酸度与游离酸度的比值 酸比一般控制在5 30的范围内 酸比较小的配方 游离酸度高 成膜速度慢 磷化时间长 所需温度高 酸比较大的配方 成膜速度快 磷化时间短 所需温度低 因此必须控制好酸比 工艺参数的影响 4 温度磷化处理温度与酸比一样 也是成膜的关键因素 不同配方有不
14、同的工作温度范围 实际上温度控制着磷化液中的成膜离子浓度 温度高 磷酸二氢盐的离解度大 成膜离子浓度相应高些 因此可以利用这种关系在降低温度的同时提高酸比 同样可达到成膜目的 生产商确定一旦确定配方 就应该严格控制好温度 温度过高会产生大量残渣 磷化也失去原有平衡 温度过低 成膜离子浓度达不到浓度积 不能生成完整的磷化膜 5 时间各个配方都有规定的工艺时间 时间过短 成膜量不足 不能形成致密的磷化膜层 时间过长 由于结晶在已形成的膜上继续生长 可能产生有疏松表面的粗厚膜 附 磷化参数的检测方法 总酸度总游离酸度促进剂浓度总酸度 取10毫升处理液于三角瓶中 加入30ML水 再滴入3滴酚酞指示剂后
15、 用0 1N的氢氧化钠标准溶液滴定到粉红色为止 计所消耗的氢氧化钠标准溶液的毫升数即为总酸度的点数 总游离酸度 取10毫升处理液于三角瓶中 加入30ML水 再滴入3滴酚酞指示剂后 用0 1N的氢氧化钠标准溶液滴定至由黄色消失为止 计所消耗的氢氧化钠标准溶液的毫升数即为总酸度的点数 促进剂浓度 将发酵管注满处理液 磷化工作液 加入1 2克氨基磺酸 迅速有拇指堵上发酵管口 倒转发酵管 让氨基磺酸倒流到发酵管另一端后 再倒转回来 观察发酵管中所冒的气泡体积毫升即为促进剂浓度值 促进剂的影响 促进剂是必不可少的的成分 如果没有促进剂 磷化将失去意义 磷化液中的促进剂 主要指某些氧化剂 它的主要作用是加
16、速氢离子在阴极的放电速度 促使磷化第一阶段的酸蚀速度加快 因此可以称为金属腐蚀催化剂 磷化工艺要求 通过对影响磷化因素的分析 在现场助剂确定的情况下 工艺控制主要有以下几方面 槽液温度 夏季常温 冬季可加热25 45 喷淋压力 0 1 0 15MPa 总酸度 由配方确定 游离酸度 由配方确定 促进剂浓度 由配方确定 喷淋时间 可通过悬链速度进行控制 一般在1 5 3min 酸比一般在5 30之间 不能过度失去平衡 磷化膜的缺陷及解决方法 磷化膜生锈 磷化膜呈蓝紫色 磷化后工件表面挂白粉 磷化膜上覆盖一层白粉 粉末状 磷化后工件表面附着沉渣 晶体 结疤 磷化膜形成不完全 发花 膜层不均匀 有明显的流痕 水洗 在前处理作业过程中 水洗是不可缺少的工序 水洗效果的好坏 决定着钢板前处理的最终结果 水洗的作用脱脂后水洗的作用是洗去脱脂剂 防止把脱脂剂带到下个工序 污染下道工序或破坏下道工序的槽液组分平衡 磷化后水洗的作用是把板材表面挂附的磷化液洗干净 防止残留的磷酸盐在日后防腐过程中参与电化学腐蚀 纯水洗的作用是为了彻底地洗去水中的各种离子 最后得到不含杂离子的纯净表面 防止在喷塑层下存在电解
