引言
涂裝工藝包括前處理和涂裝兩大部分。表面處理的質量直接影響涂層對被涂工件基材的附著力及材料的耐腐蝕性能。因此,要獲得高質量的產品,必須嚴格涂裝前的表面處理作業。通過前處理,是工件達到下列要求:①無油污及水分;②無銹跡及氧化物;③無酸、堿等殘留物;④工件表面達到一定的粗糙度。
工件表面處理合格后,經干燥除去水分,即可進入涂裝(陰極電泳前不一定干燥除去水分)。
1 涂裝前處理工藝
根據工件材質不同如銅、鐵、鋁及鋁合金或塑料等,其前處理工藝條件是有區別的。
1.1鋼鐵件前處理工藝
鋼鐵表面的預處理一般包括除油、除銹、磷化等工藝過程,具體為:脫脂→二道水洗→表調處理→磷化→二道水洗→去離子水洗。
1.1.1脫脂
將工件表面油污除去。除油的方法有堿性溶液除油、乳化劑除油、溶劑除油及超聲波除油等。堿性溶液是一種常用的除油劑,它是利用強堿對植物油的皂化反應,形成溶于水的皂化物達到除油脂的目的。純粹的強堿液只能皂化除掉植物油脂而不能除掉礦物油脂。因此人們通過在強堿液中加入表面活性劑,利用活性劑的乳化作用達到去除礦物油的目的。堿性溶液除油劑一般采用NaOH、Na2CO3、Na3PO4、焦磷酸及Na2SiO3等,如采用浸漬法,溶液濃度控制在3%~6%;采用噴淋法時,溶液濃度可控制在0.5%~3%。堿性溶液的除油能力隨pH的升高而增強。
溫度將影響除油速度,一般來講溫度高能加快除油速度,但溫度太高會使表面活性劑分解,影響除油效果。
堿性溶液除油一般在鋼鐵槽中進行,溫度為50~80℃之間,除油次數取決于產量和油污程度,一般為1~2次,對于大批量的零件可采用壓力噴射的施工工藝。
乳化劑除油:利用乳化劑的潤濕、乳化、增溶和分散等能力,除去工件表面的油污,如OP乳化劑等。溶劑除油:利用有機溶劑對油脂的溶解能力,除去工件表面的油污,常用的有機溶劑有汽油、煤油、松香水等。
1.1.2水洗
水洗為主要輔助工序,在脫脂、磷化后都采用,以清除殘存在工件上的各種溶液的殘渣,水洗徹底與否直接影響工件涂層的質量和防腐能力。為節約能量,此二道水洗可采用逆流漂洗技術。在磷化后的最后一道水洗應采用去離子水洗以確保磷化質量。
1.1.3表面調整
磷化前的表面調整處理可消除由于堿性脫脂而造成的表面狀態不均勻性,經磷酸鈦鹽溶液(膠體鈦)預處理的零件表面(界面)能產生電位,活化表面,從而產生大量的自由能,增加了磷化晶核數目,使晶粒變得更加微細,加速成膜反應。
表面調整劑主要有兩類:一種是酸性表調劑,如草酸,另一種是膠體鈦。兩者應用都非常普及,兩者兼備有除輕銹的作用,在磷化前處理中是否選用表調工序和選用哪一種表調劑視由工藝和磷化膜的要求決定的。
一般原則是涂漆前打底磷化、快速低溫磷化需要表調。如果工件在進入磷化槽時,已經二次生銹,最好采用酸性表調,但酸性表調只適合于>/50℃的中溫磷化。一般中溫鋅鈣系不表調也行,鐵系不需要表調。
1.1.4磷化
將工件浸入磷化液中,在一定溫度下進行化學反應,使其表面生成一層難溶的磷酸鹽保護膜,磷化膜可顯著提高涂料對金屬的附著力,提高耐腐性。
磷化處理基本方法有浸入法和噴淋法兩種,磷化質量雖然在很大程度上取決于除油、除銹的質量,但噴淋法對于提高磷化質量也是一種有效的工藝手段,并且能縮短工藝時間,但存在如下缺點:①由于飛濺容易腐蝕設備;②工序間容易生銹;③結晶粗大。浸入法的優點有:①只要液體能達到的地方都能實現處理目標;②易形成含鐵量較高的顆粒狀結晶磷化膜,與陰極電泳具有良好的配套性。浸入法的缺點有:①沒有沖刷輔助作用;②處理速度慢。
目前在國外汽車行業一般采用噴浸相結合的工藝。磷化一般按成分、溫度或厚度進行分類:①按溶液成分分類:鋅系、鋅鈣系、鋅鐵系、鋅錳系、鐵系等;②按處理溶液的溫度分類:高溫磷化(80~90℃)、中溫磷化(50~70℃)、低溫磷化(30~50℃)、室溫磷化(節能);③按磷化膜厚度分類:厚型磷化:σ≥10μm,膜質量/>7.5g/m2(適合于冷擠壓、防銹浸油、電絕緣);中厚型磷化:5μm<σ<10μm,膜質量4.3~7.5g/m2(適用于手工噴漆);薄型磷化:11μm<σ<4μm,膜質量1.1~4.3g/m2(適用于電泳涂漆、靜電噴涂、粉末噴涂);特薄型磷化:0.3μm<σ<1μm,膜質量0.3~1.1g/m2(適用于高裝飾性電泳底漆)。
1.2鋁及鋁合金表面處理工藝
由于鋁和鋁合金底材表面涂膜的附著力較差,因此必須經過表面預處理,使其表面形成一層轉化膜。這不僅能增強涂膜的結合力,而且使耐腐蝕性能也大大提高。鋁及鋁合金的表面處理一般為:堿洗→熱水清洗→冷水清洗→去氧化膜→冷水清洗→冷水清洗→化學轉化→冷水清洗→冷水清洗→去離子水清洗→瀝干→干燥。
鋁及鋁合金表面處理工藝與鋼鐵件的表現處理有以下不同。
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