鋁材噴涂前處理的工藝流程很多,如廠房條件即空間位置大小、工件材質(zhì)(冷軋板、熱軋板、鍍鋅板、鋁合金、玻璃鋼等)、工件表面狀況(銹蝕、防銹油、雜物)、生產(chǎn)批量、質(zhì)量要求等選擇。要根據(jù)具體情況來分析,不同的生產(chǎn)廠家采用的流程不盡相同,如客車生產(chǎn)的整體流程及質(zhì)量要求基本相同,前處理流程一般有以下兩種:
1、制件前處理
典型的工藝流程:預(yù)脫脂→脫脂→水洗I→酸洗→水洗II→中和→水洗III→表調(diào)→磷化→水洗IV→鈍化,廠家可根據(jù)本廠的實際情況進行適當調(diào)整。
作為制件前處理,酸洗除銹是必不可少的。但在前處理過程中,最好將銹蝕件和非銹蝕件分開,銹蝕件進行酸洗,非銹蝕件最好不要進行酸洗。
2、產(chǎn)品前處理
產(chǎn)品前處理是將整個產(chǎn)品浸入槽液中進行表面處理,目前已有不少廠家采用。工序間轉(zhuǎn)移有手動控制和自動控制兩種。比較先進的是采用PLC程序自動控制,能實現(xiàn)工序間自動轉(zhuǎn)移。一般流程為:脫脂→水洗→表調(diào)→磷化→水洗。
噴涂前處理的常用設(shè)備是噴淋式聯(lián)合清洗機,其清洗原理是借助于噴射機械力和化學(xué)作用,來完成去油、磷化、鈍化、清洗等工藝過程。
噴淋式聯(lián)合清洗機典型工序是:脫脂、水洗、表調(diào)、磷化、鈍化、水洗、純水洗。
其結(jié)構(gòu)特點是:前處理生產(chǎn)線各工序噴淋管布置在隧道內(nèi),噴淋由各液槽的泵來提供。各工序間都有門洞板隔開,以防竄液。各加熱液槽的加熱形式有槽內(nèi)和槽外。內(nèi)加熱器有排管、蛇形管、波紋板等;外加熱器有列管、板式加熱器等。加熱介質(zhì)有熱水、蒸汽、導(dǎo)熱油等。在脫脂、磷化工序分別設(shè)有除油系統(tǒng)和除渣系統(tǒng)。為防止各加熱段隧道頂部及門洞處溢出蒸汽,在隧道頂部設(shè)有排風機。
各工藝控制要素分述如下:
1、脫脂
脫脂機理是通過脫脂劑對各類油脂的皂化、加溶、潤濕、分散、乳化等作用,從而使油脂從工件表面脫離,變成可溶性的物質(zhì)或被乳化、分散而均勻穩(wěn)定地存在于槽液內(nèi)。脫脂質(zhì)量的評價主要是以脫脂后工件表面不能有目視油脂、乳濁液等污物,水洗后表面應(yīng)被水完全潤濕為標準。
脫脂質(zhì)量的好壞主要取決于游離堿度、脫脂液的溫度、處理時間、機械作用和脫脂液含油量等因素:
?。?)游離堿度(FAL)
脫脂劑濃度適當才能保證最佳效果。一般只需要檢測脫脂液的游離堿度,F(xiàn)AL過低,除油效果相對較差;FAL過高,不僅造成材料浪費,也給后道水洗增加負擔,嚴重者還會污染后序的表調(diào)和磷化。
?。?)脫脂液的溫度
任何一種脫脂液都有最佳的脫脂溫度,溫度低于工藝要求,不能充分發(fā)揮脫脂作用;溫度過高,不僅增加耗能,還能帶來一些副作用。如脫脂劑蒸發(fā)過快、工件脫離槽液時因表面干燥速度較快,而易造成工件返銹、堿斑、氧化等弊病,影響后道工序的磷化質(zhì)量。自動溫控也需要定期進行校核。
?。?)處理時間
脫脂液必須和工件上的油污充分接觸,有足夠的接觸反應(yīng)時間,才能保證有良好的脫脂效果。但脫脂時間過長,會增加工件表面的鈍性,影響磷化膜的生成。
?。?)機械作用的影響
脫脂過程中,輔以機械作用,采用泵循環(huán)或工件移動的方式,可以加強除油效果,縮短浸漬清洗的時間;噴淋脫脂的速度比浸漬脫脂速度快10倍以上。
?。?)脫脂液含油量
隨著槽液的循環(huán)使用,油污含量在槽液內(nèi)會不斷增加,當達到一定比例時,脫脂劑的脫脂效果及清洗效率會明顯下降,即使通過添加藥劑維持槽液高濃度,被處理工件表面的清潔度仍不會有所提升。已老化變質(zhì)的脫脂液,必須全槽更換。產(chǎn)品生產(chǎn)一般根據(jù)槽液的使用時間及處理工作量適時進行換槽。
2、酸洗
產(chǎn)品制造用鋼材在軋壓成型或貯藏運輸過程中,表面會產(chǎn)生銹蝕。由于銹蝕層結(jié)構(gòu)疏松,與基材附著不牢,并且氧化物與鋁材鐵可組成原電池,進一步促使鋁材腐蝕,使涂層很快被破壞,因此涂裝前必須將其除凈。產(chǎn)品一般常用的是酸洗除銹,它不會使鋁材工件變形,每個角落的銹蝕都能清除干凈,除銹速度快,成本相對較低。
酸洗質(zhì)量主要是以酸洗后的工件不應(yīng)有目視可見氧化物、銹及過蝕現(xiàn)象為標準,影響除銹效果的因素主要有:
?。?)游離酸度(FA)
測定酸洗槽的游離酸度FA,是驗證酸洗槽除銹效果高低的最直接有效的評價方法。游離酸度低,除銹效果差。游離酸度過高時,工作環(huán)境中的酸霧含量較大,不利于勞動保護;鋁材表面易產(chǎn)生“過蝕”現(xiàn)象;而且殘酸的清洗比較困難,易導(dǎo)致后續(xù)槽液的污染。
(2)溫度、時間
大多數(shù)酸洗是在常溫下進行的,當使用加熱酸洗時,一般控制在40℃~70℃之間,雖然溫度對酸洗能力的提高影響較大,但溫度過高會加劇對工件、設(shè)備的腐蝕,對工作環(huán)境的影響也非常不利;并且在完全除去銹跡的前提下,酸洗時間應(yīng)盡可能短,以減少鋁材的腐蝕和氫脆的影響。因此處理過程中應(yīng)嚴格控制槽液的溫度和工件的處理時間。
?。?)污染老化
酸液在除銹過程中,會不斷帶入油污或其它雜質(zhì),其中的懸浮雜質(zhì)可通過刮撈的方式進行去除;當可溶性的鐵離子超過一定含量時,槽液的除銹效果不但會大大降低,而且過量的鐵離子隨工件表面的殘液混入磷化槽內(nèi),加速磷化槽液的污染老化,嚴重影響工件的磷化質(zhì)量,一般酸液的鐵離子含量應(yīng)控制在不超過6%-10%為宜。超過控制指標時必須更換槽液。
3、表調(diào)
表面調(diào)整劑可以消除工件表面因堿液除油或酸洗除銹所造成的表面狀態(tài)的不均勻性,使鋁材表面形成大量的極細的結(jié)晶中心,從而加快磷化反應(yīng)的速度,有利于磷化膜的形成。
?。?)水質(zhì)的影響
槽液所用水質(zhì)中如所含水銹嚴重、鈣鎂離子含量較大,會影響表調(diào)液的穩(wěn)定性,槽液配制時可預(yù)先添加軟水劑以消除水質(zhì)對表調(diào)液的影響。
?。?)使用時間
一般表調(diào)劑采用的是膠體鈦鹽,其存在膠體活性,當使用時間較長或所含雜質(zhì)離子較多時膠體活性會喪失,此時膠體的穩(wěn)定狀態(tài)被破壞,槽液沉淀分層,呈絮狀,此時必須更換槽液。
4、磷化
磷化是一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的過程,所形成的磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。客車涂裝常用的是低溫鋅系磷化液,磷化的主要目的是給基體鋁材提供保護,在一定程度上防止鋁材被腐蝕;用于涂漆前打底,提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力。
磷化是整個前處理工藝最為重要的一個環(huán)節(jié),其反應(yīng)機理復(fù)雜且影響因素較多,因此磷化槽液相對于其它槽液的生產(chǎn)過程控制要復(fù)雜得多。
(1)酸比(總酸度與游離酸度的比值)
提高酸比可加快磷化反應(yīng)速度,使磷化膜薄而細致,但酸比過高會使膜層過薄,易引起磷化工件掛灰;酸比過低,磷化反應(yīng)速度緩慢,磷化晶體粗大多孔,耐蝕性低,磷化工件易生黃銹。一般來說磷化藥液體系或配方不同其酸比大小要求也不同。
?。?)溫度
槽液溫度適當提高,成膜速度加快,但溫度過高,會影響酸比的變化,進而影響槽液的穩(wěn)定性,同時膜層晶核粗大,槽液出渣量增大。
(3)沉渣量
隨著磷化反應(yīng)的不斷進行,槽液內(nèi)的沉渣量會逐漸增多,過量的沉渣會影響工件表面的界面反應(yīng),導(dǎo)致磷化膜發(fā)花、掛灰嚴重,甚至不成膜,因此槽液必須根據(jù)處理的工件量和使用時間適時進行倒槽,進行清渣除淤。
(4)亞硝酸根NO-2(促進劑濃度)
NO-2可加快磷化反應(yīng)速度,提高磷化膜的致密性和耐腐蝕性,含量過高時使膜層易出現(xiàn)白點或發(fā)彩現(xiàn)象;過低,成膜速度緩慢,磷化膜易生黃銹。
(5)硫酸根SO2-4
酸洗液濃度過高或水洗控制不好都易導(dǎo)致磷化槽液內(nèi)硫酸根離子增高,過高的硫酸根離子會減慢磷化反應(yīng)速度,使磷化膜晶粒粗大多孔,掛灰嚴重,磷化膜的耐蝕性降低。
?。?)亞鐵離子Fe2+
磷化溶液中含亞鐵離子量過高時,會使常溫磷化膜防腐能力下降;會使中溫磷化膜晶粒粗大,表面浮白灰,防腐能力下降;會使高溫磷化液沉渣量增大,溶液變混濁,同時游離酸度升高。
5、鈍化(封閉)
鈍化的目的是封閉磷化膜孔隙,提高磷化膜耐蝕性,特別是提高漆膜的整體附著力和耐腐蝕性。目前一般采用含鉻處理和無鉻處理兩種方式,然而有一些用堿性無機鹽型鈍化(大部分含磷酸鹽,碳酸鹽,亞硝酸鹽,磷酸鹽等),這些物質(zhì)嚴重損害漆膜的長期附著力和耐蝕性。
6、水洗
水洗的目的是清除工件表面從上一道槽液所帶出的殘液,水洗質(zhì)量的好壞可直接影響工件的磷化質(zhì)量和整個槽液的穩(wěn)定性。水洗槽液一般控制以下內(nèi)容:
?。?)淤泥殘渣含量不能過高。含量過高易出現(xiàn)工件表面掛灰;
?。?)槽液表面應(yīng)無懸浮雜質(zhì)。一般水洗方式采用溢流水洗,以保證槽液表面無懸浮油污或其它雜質(zhì);
?。?)槽液PH值應(yīng)接近于中性。PH值過高或過低都容易引起槽液串槽,從而影響后續(xù)槽液的穩(wěn)定性。