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1、,涂装工艺技术,李国波,前处理基础知识及工艺管理 阴极电泳基础知识及工艺管理 自动机喷涂原理及喷涂参数对喷涂的作用和影响 汽车涂装节能减排技术应用 标准化作业对涂装工艺及涂膜质量的影响 金属闪光漆的施工应用 涂膜常见缺陷原因分析及对策 涂装车间颗粒缺陷攻关（案例分析） 工艺文件编制要求及编制方法 MES及PLM系统操作基础知识,目 录,前处理基础知识及工艺管理,前处理重要性： 涂装工艺包括前处理和涂装两大部分。前处理的质量直接影响涂层的附着力及耐腐蚀性能。因此，要想获得高品质的涂膜，工件在涂装前，必须经过严格的前处理，最终在工件表面获得： 1、无油污及水份； 2、无锈迹及氧化物； 3、无酸、碱
2、、盐等化学残留物； 4、磷化或钝化等保护膜完整； 5、表面有一定的粗糙度； 根据工件材质不同，前处理工艺也不一样，例如:钢铁件前处理一般包括除油、表调、磷化、钝化等工艺过程，具体为： 预脱水洗脱脂水洗表调磷化水洗钝化水洗去离子水洗。,1、预清洗： 检 查：查看白车身是否有涂装不可接受的缺陷， 有则返回焊装返修； 扫 描：将车型信息录入MES系统，便于生产组织； 上辅具：将四门两盖及部份车型的油箱盖进行固 定，以免运行中与槽体及设备碰撞； 冲 洗：去处油污、焊渣、铁屑。,冲洗方法： 高压水枪冲洗或大流量洪流冲洗车身。,车身,主要作用： A：软化油污，减轻后道脱脂难度；B：高压水枪去除白车身大量焊
3、渣等固体杂质。,2、预脱脂/脱脂： 车身储运中用防锈油脂 冲压拉延油 热加工冷却液 操作中的油迹、汗渍 焊渣、灰尘、铁屑及各种杂质 工序影响： 阻碍磷化膜的形成，影响涂层的结合力,干燥性能,装饰性能和耐腐蚀性；,常用脱脂方法： 溶剂清洗：依靠有机溶剂对油污的浸透、溶解等作用达到去除油污的目的； 碱液清洗：利用含有表面活性剂的碱性物质对动植物油污的皂化及表面活性 剂的浸润、分散、乳化及增溶作用达到去除油污的目的。,脱脂工艺槽示意图,泵体,磁性过滤器,热交换器,旋液分离器,喷淋装置,生产模式打开,生产模式关闭,前处理常见处理方式：全喷、全浸、喷浸结合,翻转浸洗,喷淋冲洗,车身,脱脂剂的组成（一）,
4、无机盐和碱 分散作用，对已脱去的油污部分乳化 碱 高的pH值 皂化作用 硅酸盐 改善负荷能力，在表面能形成 硅酸盐膜，有缓蚀作用 磷酸盐 除去色料，形成磷酸盐膜 硼酸盐 铝材的清洗 碳酸盐 稳定pH值，弱碱性产品中的主要碱性成分,脱脂剂的组成（二）,有机成分 消泡剂 缓蚀剂 络合剂 表面活性剂 阴离子表面活性剂 CH3(CH2)n-CH2-SO3- Na+ 非离子表面活性剂 CH3(CH2)n-CH2-(OCH2CH2)10-OH 阳离子表面活性剂 CH3+ CH3-(CH2)10-CH2-N-CH3 Cl- CH3,脱脂常见问题及处理,脱脂不彻底 采取的措施 水花/磷化后斑点 提高游离碱至上
5、限； 工件干燥 增加表面活性剂的含量； 水洗不充分 提高温度至上限； 增加喷淋压力或 循环 量； 调整喷嘴； 进行预擦洗； 在车身车间加强对车身的清洗； 适当提高第一水洗的总碱度； 增加工位之间的喷湿喷嘴； 把pH值控制在1112； 排放槽液，进行更新；,3、水洗（喷浸结合）：,清洗前道工序残留的脱脂槽液； 去除工件表面的颗粒等影响涂膜质量的杂物； 将工件表面呈强酸性或碱性状态变成中性状态； 降温：使工件表面温度改变到水洗槽水温，防止车身在前处理隧道内出现生锈。,水洗常见问题、产生原因及解决办法,4、表调（活化）,定义： 表面调整处理就是采用磷化表面调整剂使需要磷化的金属表面改变成微观状态，促
6、使磷化过程中形成结晶细小、均匀、致密的磷化膜。 作用机理： 现在一般采用效果较好的磷酸钛胶体溶液处理，由于胶体微粒表面能很高，对物体表面有较强的吸附作用，胶体微粒吸附在零件表面形成均匀的吸附层，在磷化时，这层极薄的吸附层就是一层分布均匀，数量极多的磷酸盐结晶的晶核，因而促进结晶均匀快速形成，限制了大晶体的生长，结晶就促使磷化膜的细化和致密，提高了成膜性，缩短了磷化时间，降低膜厚 ，同时也能消除钢铁表面状态的差异对磷化质量的影响。,表调剂对磷化的影响,无表调的磷化膜（粗糙）,经过表调的磷化膜（均匀、致密）,放大倍率：400 X,表调常见问题及处理,表调无效或 低效； 采取的措施 槽液使用寿命较短
7、 检查加料系统； 设备是否正常/提高表调剂浓度； 检查水质； 优先使用纯水/软化水； 如果F.Ti/T.Ti.=1，增加水的硬度； 检查pH值；(pH8.0) 检查溢流； 每周更新一次槽液，18周更换； 检查循环量和 预混和槽的搅拌； 检查总碱；(前道工序的带入) 检查总钛/有效钛的比例；,5、磷化,磷化是大幅度提高金属表面涂层耐腐蚀性的一个简单可靠、费用低廉、操作方便的工艺方法； 磷化处理是指金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触，发生化学反应而在金属表面生成稳定的不溶性的无机化合物膜层的一种表面化学处理方法，所生成的膜称为磷化膜。,在脱脂彻底的基础上，提供一个清洁、均匀、无油脂的表面； 由于
8、物理和化学作用，增强了有机涂层对基底的附着力； 提供了一个稳定的不导电的隔离层，一旦涂膜破损，它具有抑制腐蚀的作用。,磷化在涂层中的作用,磷化膜的晶貌,不同汽车板材的磷化晶貌,800 X,EG,HDG,CRS,磷化常见的几种分类方法,根据组成磷化液的磷酸盐分类 ：有磷酸锌系、磷酸锰系、磷酸铁系。此外还有磷酸锌盐中加钙的钙系，在磷酸锌系中加镍、锰的所谓“三元体系”磷化等。 根据磷化温度分类 ：有高温磷化（80以上）、中温磷化（5070）和低温磷化（40以下）； 按磷化膜的质量分类 ：有重量型（7.5g/m2以上），中量型（4.3 g/m2 7.5 g/m2）、轻量型（1.1 g/m2 4.3 g
9、/m2 ）和特轻量型（0.3 g/m2 1.1 g/m2 ）； 按磷化施工方法分类 ：有喷淋式磷化、浸泡式磷化、喷浸结合式磷化、涂刷式磷化。,二级换热系统：蒸汽对循环水进行换热，循环水与槽液进行换热，这样即保证了槽液的稳定性；,温度控制系统,磷化工艺槽示意图,磷 化 反 应 机 理 (一),微阴极,钢板,FeFe2+2e,微阳极,2H+2e H2,扩散层,磷化液,Fe2+,Zn(H2PO4)2,促进剂的作用机理,氢气的去极化 防止在工件表面形成阻碍磷化膜生成的氢气泡， 使磷化膜均匀，致密。 Fe2+的氧化 Fe2+被氧化成Fe3+，然后形成磷化渣被除去。,油漆对磷化膜的要求,均匀，细小的磷化膜
10、 封闭，致密的磷化层 无挂灰和二次磷化层 柔软性 耐腐蚀性 阴极电泳要求磷化膜耐碱性,磷 化 膜 性 能,项 目 基 准 值 试 验 方 法 1。外观： 平整，均匀，致密 目视 2。膜重： 2.5-3.5g/m2 GB 6807-86 3。结晶形状： 颗粒状 电镜 1000倍 4。P比： 85% X射线衍射法 5。结晶粒度： 4mm DIN ISO 1520 8。石击试验： 12 P-VW 3.17.1 9。划格试验： Gt. 0 DIN 53151 10。盐雾试验：(240hr) 无锈，不起泡 DIN 50021 ss 11。30循环： 2mm DIN 53167 12。湿热试验： 无锈，不
11、起泡 DIN 50017 sk 13。化学品理论消耗量： Ridoline 5-10g/m2 Fixodine 0.05-0.1g/m2 Granodine 12-15g/m2,不同铁系磷化的晶貌,膜重为 0.3 g/m2 的“簿”铁磷化膜 放大倍率： 32.000 x,膜重为 0.8 g/m2 的“厚”铁磷化膜 放大倍率： 16.700 x,磷化常见故障处理（一）,磷化工位 可能的原因 膜重太重 表调失效； 游离酸太低； 温度太高； 总酸太高； 严重的表面处理；底材活性的变化； 磷化槽液循环太弱； 膜重太轻 温度太低； 促进剂太低；(CRS) 高游离酸； 表调太强； 工件干燥； 底材内在的问
12、题； 晶粒尺寸太大 表调较弱； 与底材有关； 金属表面处理过；工件干燥； 高游离酸； 低促进剂；,磷化常见故障处理（二）,磷化工位 可能的原因 黄色锈膜 工件干燥； 工件被氧化； 悬链故障； 底材钝化； 停线； 表调太弱； 水平条纹 层流太弱； 停线； “束状”图纹 不适当的循环/搅拌； “条纹” 脱脂不彻底； 工件干燥； 底材的内在影响；游离酸太高； 表调太弱； 脱脂侵蚀过度； “蓝膜” 表调太强或太弱；脱脂不彻底； 水洗不充分； 工件干燥； 与底材有关； 促进剂浓度偏离,6、磷化后水洗（去离子水）,水洗处理的目的是为了防止槽液由前槽向后槽串槽,因为在串槽后,会发生所不希望的污染、中和或成渣
13、等化学反应； 另外,通过水洗可以将工件表面的酸性变成中性;同时除去工件表面的磷化渣等颗粒，为后面的电泳提供洁净的磷化表面。,7、钝化处理,磷化后的钝化处理指对磷化膜采用酸性水溶液补充处理，可进一步提高磷化膜的耐腐蚀性；,使磷化膜空隙中暴露的金属进一步氧化或生成铬化层，填补磷化膜孔隙，使其稳定与大气之中，以便提高磷化膜的单层的防锈能力，故也有称之为“封闭处理”； 通过酸性溶液处理，可以去掉磷化膜表层疏松结构及包含在其中的各种水溶性残留物，降低磷化膜在电泳时的溶解量，以提高涂膜耐腐蚀性。,钝化的防腐机理,由钝化封闭磷化膜孔隙,基材,基材,孔隙的底部被钝化 磷化膜表面铬化反应,六价铬钝化原理,铬酐C
14、rOs在水中溶解成铬酸H2Cr04，氧化性极强的铬酸喷淋到磷化膜表面以后，会与锌发生反应，使部分六价铬还原三价铬，而锌被氧化成锌离子；,随着反应的不断进行，反应界面的H+不断被消耗掉，pH值迅速上升，当pH值上升到成膜pH值范围时，一些难溶的金属盐、氢氧化物开始析出，沉积于锌层表面，形成钝化膜；,经过钝化反应以后，便在磷化膜表面形成了一层极薄而又致密的氧化膜，这层氧化膜能将锌与环境隔离开来，使锌的腐蚀反应无法进行。,三价铬钝化原理,三价铬钝化剂采用的三价铬一般是可溶性的三价铬盐，如Cr2(S04)3、Cr2(N03)3等，其获得方法最好是用还原剂使六价铬酸盐还原成三价铬酸盐，由于缺少了氧化性较
15、强的六价铬，所以需要另外添加氧化剂，以使镀锌层发生钝化反应。在这里使用磷酸盐已不能满足需要，必须使用氧化能力更强的硝酸盐与锌反应； 反应式为3Zn+2N0-3+8H+3Zn2+2N0+4H20； 由于此反应消耗掉了溶液中的H+，使锌表面溶液的pH值上升，三价铬直接与Zn2+、0H-离子生成不溶性的锌铬氧化物组成的隔离层，使镀锌层得到一定的保护作用； 三价铬钝化膜没有六价铬钝化膜那样特有的自愈修复功能，膜层一旦被拉伤，极易造成镀锌板的腐蚀，盐雾试验表明，三价铬钝化膜的抗白锈时间可达72h以上，略低于六价铬钝化。,无铬钝化原理,目前已经研究的无铬钝化工艺有无机物钝化、有机物钝化、氧化物钝化和有机金属化合物钝化等； 钼酸盐或钨酸盐钝化（黑色膜）：钼、钨和铬在周期表中同属一族，其性质相近，该方式钝化膜耐蚀性不够理想； 硅酸盐钝化（白色膜）：硅酸盐钝化具有稳定性好、成本低、使用方便、无毒、无污染等优点，但钝化膜的耐蚀性稍差； 稀土盐或氧化物钝化（淡金花色）：铈、镧、镨等稀土化合物可与锌合金形成钝化膜层，实际上是形成的氧化物或氢氧化物沉积层，以铈盐得到的钝化膜最好； 钛盐钝化（白色或彩色膜）：硫酸氧钛膜，形成的彩色膜钝化膜可通过144H的中性盐雾试验，与铬酸盐钝化膜相当； 有机物及有机金属化
