1 前言
塗裝是汽車耐腐蝕和裝飾的最經濟而有效的方法,而塗裝前處理是塗裝中不可缺少的重要工序,是提高塗膜附著力、耐蝕性的關鍵環節。
生產輕型汽車EQ1060及新型皮卡NISSAND22系列車型的企業,前處理是採用連續式的生產線,磷化方式為浸漬式。 由於是採用耐蝕性較好的陰極電泳塗裝,故對磷化膜的品質要求較高。
2 工藝管理要點
前處理工藝管理必須在從預脫脂到乾燥的全工藝進行既細緻又認真的管理,管理要點可分為下述4個工序裡的幾個因素。
(1)脫脂、表面調整——時間、溫度、濃度、更新週期
(2)磷化——時間、溫度、濃度、渣
(3)水洗——污染度、水質
(4)其他鋼板表面狀態、各工藝之間的問題。
其中最關鍵的因素是濃度、溫度和時間三大要素,如果發生皮膜不良等問題時,在考慮到十分複雜的推定原因之前,首先要調整和確認濃度、溫度和時間這些因素,這是十分重要的。
2.1脫脂
2.1.1加強槽液濃度管理
在使用過程中,脫脂劑會不斷被消耗,使濃度降低,因此必須定時對脫脂槽液進行分析化驗,定期地補加脫脂劑,以確保游離鹼度(FAL)符合工藝要求。
脫脂雖然保持一定的濃度,但由於油份、纖維和鐵粉等增加而進一步老化,為了防止降低脫脂性能,要進行定期更新。 我們將脫脂液中含油量控制在5g/l以下,若超過則將槽液更新。
2.1.2加強槽液溫度控制的管理
總的來說,溫度越高,脫脂越徹底。 但各種脫脂劑都有其合適的溫度範圍,過高的溫度會使表面活性劑析出聚集如同油珠附著在表面上,造成磷化膜發花不均勻。 故必須控制溫度在工藝範圍內,以確保脫脂品質。
2.1.3時間
在脫脂操作中,必須保證有足夠的脫脂時間,但在流水作業中,往往不允許採用太長的時間,故我公司採用噴、浸結合的脫脂方式除去油污,噴淋清洗借助較大的機械作用力,徹底清洗車體外表面的油污,壓力大,效果好。 浸漬方法可以進一步清洗車體內部複雜結構內的油污,採用波浪式懸鏈,以增加車體與槽液之間的機械作用力。
2.1.4其他
要想提高脫脂性能,除了加以藥劑改善以外,從設備的物理性能上加以改善,也能得到很大的提高。 比方說在處理槽的入口和出口安裝噴淋裝置及強化槽內攪拌等。
脫脂是前處理的第1個工序,由於油、纖維和鐵粉等固體物混入槽液而造成配管、噴嘴和鐵網等堵塞問題,因此有必要經常清掃這些設備零件。
2.2表面調整
表調液一般只需控制其pH值即可。 這裡pH管理值為8.59.5。 pH值降低時既損失表調效果,又在鋼板表面形成磷酸鐵皮膜,而不能形成良好的磷酸鋅皮膜。
表調應該注意水質,配槽時最好用純水來配槽,並且要檢查電導率。
2.3磷化
2.3.1濃度測定和管理
總酸度TA、游離酸度FA對磷化品質起著決定性作用。 因為總酸度是反映磷化液濃度的指標,控制總酸度的意義在於使磷化液中成膜離子濃度保持在必要的範圍內。 而游離酸度反映磷化液中H+含量,控制游離酸度的意義在於控制磷化液中磷酸二氫鹽的離解度,把成膜離子濃度預先設定在一個必須的範圍。 總酸高,磷化速度快,結晶細緻均勻,同時還可以降低處理溫度。 但太高會造成膜太薄,防護性變差,過低膜厚而粗糙。 游離酸首先參與酸蝕反應,
游離酸太高,酸蝕反應劇烈,形成大量氣體,成膜速度慢,結晶粗大多孔,而腐蝕性差,易形成白斑。 若大低,酸蝕反應太慢,不利於成膜。而且磷化液的穩定性受威脅,生成額外的殘渣。
總酸度TA、游離酸度FA、促進劑AC這三個分析項目是每2h要進行1次檢查,並記錄下數值,如分析值不符合設定的管理值,按照計算出來的數量,加藥劑。但由於大量地一次性添加藥劑,槽液成份一定會變為不平衡的狀態,所以必須連續地一滴一滴地添加藥劑。
另外,促進劑即使生產線停止也在消耗,因此長期停產時注意促進劑的補加方法。不要添加高濃度的促進劑,最好是稀釋到1/2-1/5的濃度。
2.3.2時間
生產線採用的是自動連續輸送機,故對於處理時間幾乎沒有問題。但管理生產線的速度也是不可缺少的因素,除油不淨、磷化時間不足、磷化膜形成不完全等,這樣皮膜的耐腐蝕性是不理想的又不能過長,造成工件停滯空中氧化、吸潮泛黃。時間過長,由於結晶在已形成的膜上繼續生長,可能產生有疏鬆表面的磷化膜。
2.3.3溫度
提高溫度能促進金屬陽極溶解,加速磷酸鹽的水解反應,從而加快成膜速度,增強磷化膜與金屬的結合力,防腐蝕性也隨之提高。但溫度過高會使游離酸上升,增加鐵的溶解,導致沉澱過多,槽液失去原有平衡,同時又會導致磷化結晶粗大,甚至把殘渣堆積在熱交換器的表面而降低熱交換效率。由於渣量增加,堵塞配管和噴嘴,浮上來的渣再附著在鋼板表面,而引起塗膜密著不良等問題。溫度過低,成膜離子的濃度總達不到溶度積,不能生成完整的磷化膜。故溫度的控制非常重要。
因此,應該採用低溫型熱交換方式,為了避免上述幾個問題,有必要充分考慮處理槽內均勻化。
2.3.4渣
沉渣是磷酸鹽水解反應的產物,沉渣會吸附於磷化膜造成掛渣。
掛渣將降低磷化膜的品質,影響電泳塗膜附著力。為避免沉渣過多,我公司使用FK篩檢程式除渣系統連續迴圈過濾磷化液,並定期翻槽。在採用浸漬式的場合,處理液的含渣量要控制到300ppm以下,每3個月檢測一次,當超出規定值時,就要翻槽。
2.4水洗
2.4.1脫脂後的水洗
經過脫脂工藝處理的鋼板表面,在水洗工藝或工藝之間容易氧化,而被造成鐵膜或不均勻的皮膜。為避免這些問題,最好是水洗水的PH值為8－9。平時在生產過程中,被處理物把脫脂液帶到下個工序而自然地變為鹼性,這算是十分正常的狀態。初期配槽時,故意添加鹼性物而防止鋼板表面氧化。
2.4.2表調工藝前的水洗
表調工藝前的水洗水的脫脂液稀釋比率應該調整到50100分之一的濃度,同時要控制適當的給水量。另外,在通過水洗工藝途中容易使鋼板表面氧化,並且在與下個工藝之間的去水段進行乾燥而容易氧化,因此水洗水的溫度要保持40℃以下,一般為常溫即可。
2.4.3磷化後的水洗
磷化後的水洗,尤其是最後工藝的水洗水質有必要充分注意。水質不好又含大量電解物質的場合,會給塗裝品質帶來很大影響。因此必須檢查電導率。純水電導率一般在5μs/cm以下,滴水電導率控制在50μs/cm以下。
2.4.4脫脂、磷化的水污染度均控制在3.0以下。
2.4.5注意事項
隨時注意清洗水槽的水位、水洗污染度、漂浮物多少,及時補充,定期更換。注意噴淋水管有無堵塞、損壞、能否噴淋到工件的各個部位。特別要注意前槽液因工件攜帶形成對後槽液的污染,一旦出現,必須馬上處理。
2.5各工序之間的問題
磷酸鋅處理全都是在淋濕的狀態上才能進行的處理,如有鋼板表面乾燥,一定會造成最不理想的表面狀態,因此,經常要檢查工藝之間的鋼板表面狀態。
2.6其他
在白車體上前處理線前,要進行手工預清理以除去其在衝壓、焊接過程中由於零件與地面接觸而沾汙的油泥、乾涸的油污及焊接殘留的焊渣、焊藥、焊絲頭、毛刺等,保證車體表面無鏽、灰塵、無油污等。
注意針對不同形狀的被塗物件,選取最合適的掛具。不合格或扭曲、損壞的掛具一律不得使用。大批量定型產品投入生產必須配置相應的專用掛具。
3 結束語
綜上所述,磷化膜品質的優劣,主要取決於磷化工藝的選擇和控制。可以說,沒有嚴格的工藝管理,就沒有好的塗層品質。
若大低,酸蝕反應太慢,不利於成膜。而且磷化液的穩定性受威脅,生成額外的殘渣。總酸度TA、游離酸度FA、促進劑AC這三個分析項目是每2h要進行1次檢查,並記錄下數值,如分析值不符合設定的管理值,按照計算出來的數量,加藥劑。但由於大量地一次性添加藥劑,槽液成份一定會變為不平衡的狀態,所以必須連續地一滴一滴地添加藥劑。
另外,促進劑即使生產線停止也在消耗,因此長期停產時注意促進劑的補加方法。不要添加高濃度的促進劑,最好是稀釋到1/2-1/5的濃度。
2.3.2時間
生產線採用的是自動連續輸送機,故對於處理時間幾乎沒有問題。但管理生產線的速度也是不可缺少的因素,除油不淨、磷化時間不足、磷化膜形成不完全等,這樣皮膜的耐腐蝕性是不理想的又不能過長,造成工件停滯空中氧化、吸潮泛黃。時間過長,由於結晶在已形成的膜上繼續生長,可能產生有疏鬆表面的磷化膜。
2.3.3溫度
提高溫度能促進金屬陽極溶解,加速磷酸鹽的水解反應,從而加快成膜速度,增強磷化膜與金屬的結合力,防腐蝕性也隨之提高。但溫度過高會使游離酸上升,增加鐵的溶解,導致沉澱過多,槽液失去原有平衡,同時又會導致磷化結晶粗大,甚至把殘渣堆積在熱交換器的表面而降低熱交換效率。由於渣量增加,堵塞配管和噴嘴,浮上來的渣再附著在鋼板表面,而引起塗膜密著不良等問題。溫度過低,成膜離子的濃度總達不到溶度積,不能生成完整的磷化膜。故溫度的控制非常重要。
因此,應該採用低溫型熱交換方式,為了避免上述幾個問題,有必要充分考慮處理槽內均勻化。
2.3.4渣
沉渣是磷酸鹽水解反應的產物,沉渣會吸附於磷化膜造成掛渣。
掛渣將降低磷化膜的品質,影響電泳塗膜附著力。為避免沉渣過多,我公司使用FK篩檢程式除渣系統連續迴圈過濾磷化液,並定期翻槽。在採用浸漬式的場合,處理液的含渣量要控制到300ppm以下,每3個月檢測一次,當超出規定值時,就要翻槽。
2.4水洗
2.4.1脫脂後的水洗
經過脫脂工藝處理的鋼板表面,在水洗工藝或工藝之間容易氧化,而被造成鐵膜或不均勻的皮膜。為避免這些問題,最好是水洗水的PH值為8－9。平時在生產過程中,被處理物把脫脂液帶到下個工序而自然地變為鹼性,這算是十分正常的狀態。初期配槽時,故意添加鹼性物而防止鋼板表面氧化。
2.4.2表調工藝前的水洗
表調工藝前的水洗水的脫脂液稀釋比率應該調整到50100分之一的濃度,同時要控制適當的給水量。另外,在通過水洗工藝途中容易使鋼板表面氧化,並且在與下個工藝之間的去水段進行乾燥而容易氧化,因此水洗水的溫度要保持40℃以下,一般為常溫即可。
2.4.3磷化後的水洗
磷化後的水洗,尤其是最後工藝的水洗水質有必要充分注意。水質不好又含大量電解物質的場合,會給塗裝品質帶來很大影響。因此必須檢查電導率。純水電導率一般在5μs/cm以下,滴水電導率控制在50μs/cm以下。
2.4.4脫脂、磷化的水污染度均控制在3.0以下。
2.4.5注意事項
隨時注意清洗水槽的水位、水洗污染度、漂浮物多少,及時補充,定期更換。注意噴淋水管有無堵塞、損壞、能否噴淋到工件的各個部位。特別要注意前槽液因工件攜帶形成對後槽液的污染,一旦出現,必須馬上處理。
2.5各工序之間的問題
磷酸鋅處理全都是在淋濕的狀態上才能進行的處理,如有鋼板表面乾燥,一定會造成最不理想的表面狀態,因此,經常要檢查工藝之間的鋼板表面狀態。
2.6其他
在白車體上前處理線前,要進行手工預清理以除去其在衝壓、焊接過程中由於零件與地面接觸而沾汙的油泥、乾涸的油污及焊接殘留的焊渣、焊藥、焊絲頭、毛刺等,保證車體表面無鏽、灰塵、無油污等。
注意針對不同形狀的被塗物件,選取最合適的掛具。不合格或扭曲、損壞的掛具一律不得使用。大批量定型產品投入生產必須配置相應的專用掛具。
3 結束語
綜上所述,磷化膜品質的優劣,主要取決於磷化工藝的選擇和控制。可以說,沒有嚴格的工藝管理,就沒有好的塗層品質。