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1、涂装前处理生产线工艺设计主要原则 涂装前处理生产线工艺设计主要原则建立涂装前处理生产线，先要完成工艺设计，然后才能进行非标设备的设计、制造和安装。因此工艺设计是建立生产线的基础，正确、合理的路线对生产操作及产品质量将会产生良好的影响。工艺设计的内容主要包括：处理方法，处理时间，工艺流程等。 1 处理方式工件处理方式，是指工件以何种方式与槽液接触达到化学预处理之目的，包括全浸泡式、全喷淋式、喷淋浸泡组合式、刷涂式等。它主要取决于工件的几何尺寸及形状、场地面积、投资规模、生产量等因素的影响。例如几何尺寸复杂的工件，不适合于喷淋方式；油箱、油桶类工件在液体中不易沉入，因而不适合于浸泡方式。1.1 全
2、浸泡方式将工件完全浸泡在槽液中，待处理一段时间后取出，完成除油或除锈磷化等目标的一种常见处理方式，工件的几何形状繁简各异，只要液体能够到达的地方，都能实现处理目标，这是浸泡方式的独特优点，是喷淋、刷涂所不能比拟的。其不足之处，是没有机械冲刷的辅助使用，因此处理速度相对较慢，处理时间较长，特别是象连续悬挂输送工件时，除工件在槽内运行时间外，还有工件上下坡时间，因而使设备增长，场地面积和投资增大。仅对磷化而言，目前国外比较趋向于采用全浸泡方式，据称全浸泡磷化易形成含铁量较高的颗粒状结晶磷化膜，与阴极电泳具有好的配套性。1.2 全喷淋方式用泵将液体加压，并以 0.10.2Mpa 的压力使液体形成雾状
3、，喷射在工件上达到处理效果。由于喷淋时有机械冲刷和液体更新使用，因此处理速度加快、时间缩短。生产线长度缩短，相应节首了场地、设备、不足之处是，几何形状较复杂的工件，像内腔、拐角处等液体不易到达，处理效果不好，因此只适合于处理几何形状简单的工件。喷淋方式也不太适合于酸洗除锈，它会带来设备腐蚀、工序间生锈等一系列问题，因此在选择喷淋酸洗时必须十分慎重。据报道，全喷淋磷化易形成结晶枝状粗大、含铁量较低的磷化膜，国外不提倡作为阴极电泳漆前打底的前处理。全喷淋方式主要应用于家用电器、零部件类的粉末涂装、静电涂漆、阳极电泳等。1.3 喷淋-浸泡结合式喷淋-浸泡结合式，一般是在某道工序时，工件先是喷淋，然后
4、入槽浸泡，出槽后再喷淋，所有的喷淋、浸泡均是同一槽液。这种结合方式即保留了喷淋的高效率，提高处理速度，又具有浸泡过程，使工件所有部位均可得到有效处理。因此喷淋-浸泡结合式前处理即能在较短时间内完成处理工序，设备占用场地也相对较少，同时又可获得满意的处理效果。目前在国内外，对于前处理要求较高的汽车行业，一般都趋向于采取喷淋-浸泡结合方式。 1.4 刷涂方式直接将处理液通过手工刷涂到工件表面，来达到化学处理的目的，这种方式一般不易获得很好的处理效果，在工厂应用较少。对于某些大型、形状较简单的工件，可以考虑用这种方式。2 处理温度从节省能源、改善劳动环境、降低生产成本、化学反应速度、处理时间和生产速
5、度要求出发，在生产应用中普遍采用的是低温或中温前处理工艺。工件除有液态油污外，还有少量固态油脂，在低温下，固态油脂很难去除，因此脱脂温度不管是浸泡还是喷淋均应选择中温范围。如果只有液态油脂，选用低温脱脂完全可以达到要求。对一般锈蚀及氧化皮工件，应选择中温酸洗，方可保证在 10min 内彻底除掉锈蚀物及氧化皮。除非有足够的理由，一般不选择低温或不加温酸洗除锈，低温酸洗仅限于如：工件锈蚀很少、无氧化皮；除锈时间不受限制；允许采用盐酸酸洗等情况。表面调整工序，通常不需加温，一般就是常温处理。低温或中温磷化，磷化速度都没有明显的差别，都可在较短的时间内快速形成磷化膜。磷化后的工件，如果要求有较长的工序
6、间存放时间，变应该选择中温磷化，才会有较好的防锈效果。整个前处理过程，都可采用常温不加温洗方式，如果最后一道水洗是热水烫干，其水温应在 80以上。3 处理时间处理方式、处理温度一旦选定，处理时间应根据工件的油污、锈蚀程度来定。一般可参考前处理药剂使用说明书的处理时间要求。4 工艺流程根据工件油污、锈蚀程度以及底漆要求，分为不同的工艺流程。4.1 完全无锈工件预脱脂-脱脂-水清洗-表调-磷化-水清洗-烘干（电泳底漆时可不干燥，直接进入电泳槽）。这是标准的四工位流程，应用面广，适合于各类冷轧板及机加工的无锈工件前处理，还可将表调剂加到脱脂槽内，减少一道表调工序。4.2 一般油污、锈蚀、氧化皮混合工
7、件脱脂除锈“二合一”-水清洗-中和-表调-磷化-水清洗-烘干（或直接电泳）。这套工艺是国内应用最为广泛的流程，适合各类工件（重油污除外）的前处理；如果采用中温磷化，还可省掉表调工序，简单的板型工件，也可省掉中和工序，成为标准带锈件的四工位工艺。4.3 重油污、锈蚀、氧化皮类工件预脱脂-水清洗-脱脂除锈“二合一”-水清洗-中和-表调-磷化-水清洗-烘干（或直接进入电泳槽）。对于重油污的工件，首先应进行预脱脂，除去大部分的油脂，以保证在下一步脱脂除锈“二合一”处理后，得到完全洁净的金属表面。5 几点注意事项在工艺设计中有些小地方应该十分注意，即使有些是与设备设计有关的，如果考虑不周，将会对生产线的
8、运行及工人操作产生很多不利的影响，如工序间隔时间，溢流水洗，磷化除渣，工件的工艺孔，槽体及加热管材料等。5.1 工序间隔时间各个工序间的间隔时间如果太长，会造成工件在运行过程中二次生锈，特别是有酸洗工艺时，酸洗后工件极易在空气中氧化生锈泛绿，最好设有工序间水膜保护，可减少生锈。生锈泛黄泛绿的工件，严重影响磷化效果，造成工件挂灰、泛黄，不能形成完整的磷化膜，所以应尽量缩短工序间的间隔时间。工序间的间隔时间若太短，工件存水处的水，不能完全有效的沥干，产生串槽现象，特别在喷淋方式时，会产生相互喷射飞溅串槽，使槽液成分不易控制，甚至槽液遭到破坏。因此在考虑工序间隔时，应根据工件几何尺寸、形状选择一个恰
9、当的工序间隔时间。5.2 溢流水清洗提倡溢流水洗，以保证工件充分清洗干净，减少串槽现象。溢流时应该从底部进水，对角线上部开溢流孔溢流。5.3 工件工艺孔对于某些管形件或易形成死角存水的工件，必须选择适当的位置钻好工艺孔，保证水能在较短的时间内充分流尽。否则会造成串槽或者要在空中长时间沥干，产生二次生锈，影响磷化效果。5.4 磷化除渣对于任何一种磷化液都会或多或少产生沉渣（轻铁系彩色磷化沉渣很少），应在工艺予设计时注明设有磷化除渣装置，特别是喷淋磷化时，除渣装置必不可少，典型的除渣装置有：斜板沉淀器、高位沉淀塔、离心除渣器、纸布袋滤渣等都可供选择。5.5 槽体及加热管材料虽然对于槽体加热管材料的
10、选择不是工艺设计的内容，如果在工艺设计时不予提醒，可能会造成设备设计人员的疏忽，而影响整个生产线的运行。对于硫酸、盐酸酸洗时，其槽体材料只能选用玻璃钢、花岗岩、塑料，加热管只能选用铅锑合金管、陶瓷管，而不能选用不锈钢材料。如果是采用磷酸酸洗，其槽体及加热管材料均可选用不锈钢材料，当然玻璃钢、塑料、花岗岩均可。前处理除油工艺分析 除油除锈二合一工艺通常用的除油、除锈液配方事项是互相消弱的，而不是相辅相成的，因此很难搞出合理的二合一或三合一工艺（包括磷化）配方。另外用金属洗净剂除油，更不能彻底除油。因为金属清洗剂除油效果差，一般只能是油脂浮到金属机体表面上，要除掉它，还需一种机械力，如没有这种外加
11、机械力，就会造成除油不彻底。碱化学除油方法，碱液对动植物油去除效果很好，因其产生皂化反应。但对矿物油去除效果较差，为去除矿物油，还需加乳化剂。另外水洗质量对去油效果影响较大，一是水质，二是水温，三是要分级翻动，三项均良好，目的只有一个，就是用纯净水清洗油脂。最后一级最好用去离子水清洗。 表面处理前处理入门级基础知识问答 1、影响酸洗除锈的各种因素是什么？答：工业上常用硫酸、盐酸酸洗除锈，除锈的效果与钢材种类、锈蚀程度以及酸的种类、浓度、温度和时间有关。现把常用温度浓度对盐酸、硫酸酸洗的影响总结如下，见下表： 温度、浓度对盐酸、硫酸酸洗的影响钢铁及氧化物在盐酸和硫酸中的溶解度不同。20 时，每
12、100g 试件在 10%的盐酸溶液中可溶解 7.5g 三氧化二铁，而在 10%的硫酸溶液中只能溶解 0.98g 三氧化二铁。在相同温度、浓度下，盐酸对铁件的溶解度大于硫酸 7 倍以上。所以在钢铁表面除锈多用盐酸。盐酸除锈速度快、效率高、不产生氢脆、表面状态好，在配制洗液时又比硫酸安全、经济。常用钢材酸洗条件见下表： 酸洗方法 酸浓度，% 酸洗温度， 酸洗时间，min一般酸洗 H2SO4 5-10%HCl 5-20% 60-8020-50 5-205-20 加热酸洗 H2SO4 20-25% 90 0.25-2 连续酸洗 HCl 15-20% 40-70 0.1-1此外，无机酸和有机酸对钢铁的溶
13、解能力也进行了比较，见下表： 无机酸和有机酸对钢铁的溶解能力比较： 酸种类（浓度 1%）溶解铁的数量 ppm 酸种类（浓度 1%） 溶解铁的数量 ppm HC1H2SO4750005700柠檬酸甲酸44006100 H3SO4 8500 羟基乙酸 3700HNO4 4400 草酸 6200HF 14000 酒石酸 3700乙二胺四乙酸（EDTA）不过用酸洗的办法危害工人身体健康，排放废液会造成工业污染，需要三废治理，酸洗后还很容易产生氧化皮锈层，如果钢铁设备长期暴露在空气中，会很快被腐蚀，人们正在寻求能替代此种方法的新工艺。 2、通常用的防锈水是用什么合成的？ 答：百公斤水里加入 2-3%亚硝
14、酸钠，搅拌均匀即可。不过，该工艺已相继被各国禁用，因其反应生成的亚硝酸是一种致癌物质。 3、常用钝化剂及钝化条件？ 答：化学清洗过程中，为了保证清洗表面被清洗液很好地润滑，提高清洗效率，通常在清洗液中加入表面活性剂，如 OP 类非离子型表面活化剂等。同时，为了保护设备不被腐蚀或减少腐蚀，必须加入适当的缓蚀剂。清洗完毕后，为了防止余液对设备的进一步腐蚀，应当用碱中和，然后再水洗，最后进行钝化处理。常用的钝化剂及钝化条件见下表：常用钝化剂及钝化条件序 号 钝化液组成，% 钝 化 条 件1NaH2PO4 0.25Na2HPO4 0.25 NaNO2 0.5水 余量65 1 小时2Na2CO3 1Na
15、NO2 0.5水 余量 93 1 小时3NaNO2 3甘油 10水 余量是一种增稠钝化剂，涂刷后保护钢铁设备4纤维素 5NaNO2 0.5-1三乙醇胺 2-3 30-40水 余量但是，由于这种传统的工艺方法存在污染环境和危害身体健康的缺陷，必将被环保的新的工艺方法所替代。 4、磷化液的组成分析： - 磷化液主要含有：游离磷酸、一代金属磷酸盐和加速剂。磷化液中的酸性组分通常只含有游离磷酸，但有时也加入其他无机酸或有机酸以改善浸蚀金属的条件。一代金属磷酸盐主要有铁盐、锌盐、锰盐、铬盐等。一般来说，钢铁磷化处理用磷酸盐的选择遵循以下原则：漆前磷化可选用锌或碱金属磷酸盐；防锈磷化可选用锌、锰或铁的磷酸
16、盐；冷变形加工前磷化主要选用锌磷酸盐；抗磨损磷化也选用锰磷酸盐；铝及其合金的磷化处理选用铬或锌的磷酸盐；锌及其合金的磷化处理主要选用锌磷酸盐。- 磷化膜加速剂主要有：1、氧化性加速剂：氯酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、过氧化氢、溴酸盐、碘酸盐、有机硝基化合物等；2、还原性加速剂：亚硫酸盐、连二亚硫酸盐、甲醛、苯甲醛、羟胺等；3、重金属盐加速剂，最常用的是铜和镍的盐类，其次是钼、钴、钨等的盐类。加速剂的类型和用量的选择都必须通过精心的试验才能确定。一般来说，低温磷化液的加速剂含量应高于高温磷化液的含量。例如，高温磷化液的亚硝酸钠含量为 0.2-0.4g/L；而低温磷化液的含量则在 0.9-1.2g/L 时获得最佳的效果。其他加
