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1、涂装生产的节能、增效与环保处理 刘仁新 东风（十堰）老科协科技发展有限公司 442041 内容摘要：讨论了酸洗、脱脂碱洗、烘干、涂料缓蚀剂在涂装生产工艺中的节能、增效情况，同时简介了涂装生产的三废处理。 关键词：节能、增效、环保处理。概述：涂装生产概括起来不外乎采用以下生产工艺：如表靣处理、涂漆、烘干、机械化运输。从技术角度看有：酸洗、喷丸、喷砂、脱脂、磷化、钝化、喷漆、浸漆、阳极电泳、阴极电泳、对流烘干、辐射烘干等。处理的工件大小无其不有，究其涂装工艺，从节能和增效的方靣来看，实际上差别和差距是很大的。我国是发展中的大国，在生产领域中，节能与增效显得尤为重要，这不仅是为了节约资源创造财富，也
2、是为了持续发展留有后劲。为此，本文将涂装生产中节能、增效与环保处理的工艺技术总结如下：一.表面处理1.酸洗：酸洗工艺是将金属表面上的氧化皮和锈迹清除的技术，常用的是硫酸和盐酸，二者酸洗过程基本一样，只是硫酸酸洗可以加热，盐酸酸洗在常温下进行，因为盐酸为挥发性酸，加热盐酸损失、环境危害较大。酸洗过程中酸液产生变化的是酸浓度不断降低、亜铁浓度的不断升高。一般酸浓度在820%，亜铁浓度120克/升，酸洗时间随酸浓度下降而加长，超出工艺范围都会带来质量问题。怎样从酸洗工艺过程中取得节能与增效的效果，关键有二条：控制酸和亜铁的浓度：浓度控制好了，产品质量才有保征，后继的表调和磷化处理才会有坚实的质量基础
3、。图一显示了表面好的酸洗钢板（A）和表靣附着亜铁质量差的酸洗钢板（B ）。 A B图一 A表面好的酸洗钢板 B表面亜铁附着质量差的酸洗钢板加入酸洗缓蚀剂：氧化皮和锈迹可与酸反应而溶解掉，此时酸洗缓蚀剂的作用吸附在金属表面上，故金属本体基本不受酸腐蚀（酸洗缓蚀剂的缓蚀率在98%以上），从而保护金属不失重和发生氢脆现象。如某大型硫酸酸洗槽，日处理钢材200吨，采用酸洗缓蚀剂后，酸浓度的降低速率比正常的低1.41倍，亜铁浓度上升速率比正常的低1.41倍1，也就是说：酸的利用率提高了41%,亜铁浓度的增加减少了41%,并且提高了酸洗钢板表面质量，降低了钢铁失重率，保证了酸洗钢板机械性能。2.脱脂与磷化
4、：脱脂和酸洗一样，也是涂装工艺的基本技术，其工艺与节能密切相关。脱脂技术发展与节能关系列于表一、表二、表三中。表一.喷淋脱脂剂的应用与温度、清洗质量的一般关系序脱脂剂喷淋脱脂槽液工艺参数脱脂率%浓度 %时间 分压力MP温度清洁度%PH1三碱脱脂剂3-5350.159553%1485-902碱性清洗剂2-5350.159553%1480-903三碱+表面活性剂1-2350.1550603%1490-954纯碱+表面活性剂+清洗助剂1-1.2350.1550603%1298-995弱碱+表面活性剂+清洗助剂1-1.5350.1550603%1092-95小结：脱脂剂的脱脂率是基本指标，它关系到后继
5、工序处理质量的好坏。所以涂装生产要选择优良的脱脂剂（纯碱+表面活性剂+清洗助剂）。研究表明：钢铁耐碱溶液极限pH值应122，pH值=14时，钢铁表面随处理温度、时间长短，生成厚度不同的氧化膜，在后继的磷化处理环节上带来质量问题。表二.喷淋清洗、水分烘干工艺与温度（）的关系工艺脱脂水洗防锈水分烘干三碱清洗85808090-100优良脱脂剂50-60常温常温755小结：工艺改进也能大幅度节能。表三.喷淋清洗磷化工艺与温度（）的关系工艺脱脂水洗1水洗2净水洗表调磷化水洗3水洗4钝化水洗烘干/分老工艺385808098808080180/10新工艺4709090701560100/10近期工艺50-6
6、0常温常温常温4035-60常温常温70-80/10小结：新工艺和新材料的采用可以大幅度降低清洗、磷化工艺温度，节约动能。喷淋清洗的节能与设备设计也是关系密切的。尤其是喷淋用水槽体体积的设计。有文献讲4：喷淋用水槽体体积等于喷淋泵每分钟流量的11.5倍。经本文作者系统计算认为：喷淋清洗机槽体有效容积不小于水泵每分钟流量的0.31倍即可，考虑设备宽度，宁小勿大。 以六室清洗磷化联合机为例，上述二种设计概念得到表四所列结果：表四. 二种设计概念的槽体体积相关设备经济数据比较5项目文献参数设计改进参数设计效益槽体积六槽总体积 M318.2139.5降低47.83%脱脂 M34.992.2降低55.9
7、1%磷化 M37.222.5降低65.37%供热电量脱脂 KK299400132000降低55.94%磷化 KK433200162000降低62.6%总热量 KK/KW 732600/851294000/341降低59.86%小时供热电费 元 936.1376.046降低59.87%加热设备投资 万元7.7-8.72.7-3.2降低63.21%箱体制造耗材大小至少降40%箱体外保温层靣积耗材大小至少降40%磷化工作液处理转移槽体积 M383降低62.51%板框压滤操作2-3150%人力、电力多少50%工业电费按1.1元/ KW小结：从表四数据分析来看：喷淋用水槽体体积的合理设计，供热与设备投入
8、可省50%以上。磷化 涂装磷化温度按表五分为四档：见表五表五. 涂装磷化温度的分类序高温中温低温超低温温度 8550-6030-405-10时间 分2-33310-15总酸18-2020-2520-2630-40游离酸2.25-2.01.3-1.251-1.11-1.2酸比8-1015-2020-2430-40适用性喷漆、浸漆喷漆、浸漆阴、阳极电泳无热能供给者 小结：高温磷化己属淘汰技术，中、低温磷化适用场合清楚。超低温磷化控制不易，大多数为无供热的民营企业所用，工艺质量不稳定，尽量不用。残渣处理与质量：磷化生产过程残渣随之产生，一般讲：酸比大的残渣量产生少，酸比小的残渣量产生多。磷化液中残渣
9、量是影响磷化膜质量的一个重要因素。当前，磷化液中残渣浓度低于300mg/l的标准己被广大涂装界接受，有条件和要求高的可将标准提高到150mg/l。此时，除渣设备运行应是连续的，检测应是快捷的。磷化膜的质量是涂装质量关键之一。宏观上看：成膜不完整、发花、粗糙、疏松、挂渣、锈迹等均为不合格。好的磷化膜外观：膜平整、色泽均匀、坚实、无锈蚀、无挂渣。磷化处理不好不如不处理，这点己被广大涂装界接受，实践证明：其上的涂层会比不磷化的钢板上涂层更早起泡、脱落。磷化膜的质量理化检验：点滴试验：用盐酸和硫酸铜的试液滴在磷化膜上，看单质铜还原出来的时间快慢；电镜检测：晶粒大小在5-10m范围内，膜孔隙率低于5%为
10、好;盐雾试验：涂漆后,检测复合涂层耐盐雾腐蚀情况，以此判断磷化膜优劣。这是目前普遍应用的方法。二.涂料随着工业的发展对涂装的用漆有更高的要求：耐腐蚀性高、烘干耗能少、环境污染少。从节能增效角度上看不得不提一种新的涂料助剂涂料缓蚀剂6。涂料缓蚀剂是含硫、氮、氧的有机化合物，涂料加入固体含量1%的涂料缓蚀剂，可有效改善涂层耐蚀性能。比较多种涂料施工工艺及效果，其节能增效突出。目前，国内每年生产约二千吨的含涂料缓蚀剂的涂料，供全国汽车钢铁工件涂装使用，创造了较好的经济效益与社会效益。用涂料缓蚀剂GA水溶液处理磷化膜表面7，并且不用再水洗，烘干后涂上底漆，涂层耐盐雾性能较原漆在磷化膜上提高510倍，生
11、产材料成本约1分/平方米。表六是几种涂料的节能增效的具体比较实例。其中GA为碱性涂料缓蚀剂， SA为酸性涂料缓蚀剂。表六.几种涂料的节能增效性能比较序涂料名称施工方法烘箱烘干耐盐雾性能价格元/Kg温度时间分小时h沿叉腐蚀宽度mm1铁红醇酸底漆喷涂105302410102铁红醇酸底漆+GA喷涂105303840.5123黑色氯化橡胶漆喷涂803048216-174黑色氯化橡胶漆+GA喷涂8030168217-185Z13-40环氧聚酯水性浸漆浸涂14030240230256黑色顺酐油阳极电泳漆电泳18030168130257ST2阴极电泳漆电泳18030720230258铁红环氧酯电泳漆电泳21
12、803062.514-169ST2阴极电泳漆电泳218030250/板面锈蚀严重302510铁红醇酸底漆+ SA喷涂2140303600.212118008氨基醇酸铁红漆+SA喷涂二道湿碰湿235-40m170404080.520-25施工方法：样板为08Al冷轧板，喷涂中温磷化处理，电泳为低温磷化处理，漆膜厚2022m。2 施工方法：样板为铸铁板，中温磷化处理，漆膜厚1625m。附上上述几种序号涂漆样板中性盐雾试验检测后的照片，试验方法按ASTMB11992执行。 序号1 序号 2 序号 4 序号10 序号 11上述事例表明：加入涂料缓蚀剂可提高原漆的耐盐雾性1020倍，并且不影响原漆施工性
13、能，成本增加510%；在铸铁涂装场合，涂装难度比钢板大5-10倍，阴极电泳漆的漆膜在铸件上效果都不好，涂料缓蚀剂SA却帮助中、低档油性漆在铸件表靣上大显身手，效果让人出乎意外。涂料缓蚀剂的应用还在于涂装的工艺投资和生产成本可以大大节省。以汽车驾驰室底漆涂装为例：单台电泳设备的工艺投资为120-150万，涂漆成本为300-350元/台；含涂料缓蚀剂的醇酸铁红底漆采用喷涂工艺，单台喷漆设备的工艺投资为20-30万，涂漆成本为150-180元/台。如果算上烘干设备，二者差距更大。三.烘干机械产品生产，涂装车间是耗能大户，其中烘干炉占用全线能源的50-70%，所以合理科学地设计、使用烘干炉是十分重要和有意义的。油漆烘干的能源较多，有电、蒸汽、煤、天然气、柴油、导热油等，设备投入各不相同
