涂裝是汽車耐腐蝕和裝飾最經(jīng)濟有效的方法。而涂裝前處理是涂裝中不可缺少的重要工序，是提高涂膜附著力、耐蝕性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其目的是為了去除被涂件構(gòu)成物之外的所有異物，提供適合于涂裝要求的良好基底，以保證涂層具有良好的防腐蝕性能和裝飾性能。它直接關(guān)系到涂裝質(zhì)量的優(yōu)劣，而且關(guān)系到涂裝產(chǎn)品壽命的長短，甚至關(guān)系到涂裝產(chǎn)品價值的高低。
本文結(jié)合實際工作探討了涂裝前處理槽液的工藝管理對涂裝質(zhì)量的影響。
1工藝管理要點
涂裝前處理工藝管理必須從脫脂到干燥的全工藝過程進行細致而又認(rèn)真的管理，而脫脂、表面調(diào)整、磷化、水洗工序既是重點又是難點，其工序管理主要是下述幾個因素。
(1)脫脂、表面調(diào)整：時間、溫度、濃度、更新周期；
(2)磷化：時間、溫度、濃度、渣；
(3)水洗：污染度、水質(zhì)；
(4)其他鋼板表面狀態(tài)、各工藝之間的問題。
其中最關(guān)鍵的因素是濃度、溫度和時間三大要素，如果發(fā)生磷化膜不良等問題時，在考慮到十分復(fù)雜的推定原因之前，首先要調(diào)整和確認(rèn)濃度、溫度和時間這些因素，這是十分重要的。本文結(jié)合實際，對脫脂、表面調(diào)整、磷化、水洗等工序的工藝管理要點進行了闡述。
1.1前處理工藝流程
手工清洗→脫脂→水洗(1)→水洗(2)→表調(diào)→磷化→水洗(3)→水洗(4)→循環(huán)去離子水洗→新鮮去離子水洗→干燥
1.2脫脂
鋼材及零件在運輸過程中要用防銹油，鈑金工件在壓力加工時要用拉延油，還有操作者手上的油跡和汗跡等，這些油污不僅阻礙磷化膜的形成，而且影響涂層的附著力、裝飾性和耐蝕性。常見油污的成分有：礦物油、凡士林、皂類、動植物油等。本文使用堿性物質(zhì)，通過槽液對工件進行脫脂處理。
1.2.1脫脂機理
脫脂是利用強堿性脫脂劑中的NaOH與其進行皂化作用，使這些油脂分解，生成可溶于水的甘油和脂肪酸鹽(俗稱肥皂)，溶解分散在溶液中而被去除。
1.2.2槽液管理
(1)槽液濃度管理
在使用過程中，脫脂劑會不斷被消耗，使?jié)舛冉档停虼吮仨毝〞r對脫脂槽液進行分析化驗，定期地補加脫脂劑，以確保游離堿度(FAL)符合工藝要求。
脫脂液雖然保持一定的濃度，但由于油分、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。將脫脂液中含油量控制在5g/L以下，若超過則將槽液更新。為延長槽液的更新周期，采用油水分離裝置，除去脫脂液中的油污。
(2)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范圍，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(fā)花不均勻。故必須控制溫度在工藝范圍內(nèi)，以確保脫脂質(zhì)量。
(3)時間
在脫脂操作中，必須保證有足夠的脫脂時間，但在流水線作業(yè)中，往往不允許采用太長的時間，故采用噴、浸結(jié)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(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)的油污，采用波浪式懸鏈，以增加車體與槽液之間的機械作用力。并且在車體進生產(chǎn)線之前，用帕卡生產(chǎn)的型號為FC-1120SP的金屬表面處理劑擦拭車體，以提高脫脂效率。
(4)其他
從設(shè)備的物理性能上加以改善，也能提高脫脂性能。如在處理槽的入口和出口安裝噴淋裝置及強化槽內(nèi)攪拌等。脫脂是前處理的第2個工序，由于油、纖維和鐵粉等固體物混入槽液而造成配管、噴嘴和鐵網(wǎng)等堵塞問題，因此需經(jīng)常清掃這些設(shè)備零件。
1.3表調(diào)
經(jīng)過脫脂處理后，為使工件磷化膜結(jié)晶細小、均勻、致密，要進行表面調(diào)整。表面調(diào)整主要控制的參數(shù)有鈦含量和pH值。
1.3.1鈦含量
本文采用的是含鈦表調(diào)劑(標(biāo)準(zhǔn)濃度0.3%)，它主要由膠體磷酸鈦、堿金屬鹽、穩(wěn)定劑等成分組成。由于膠體鈦在金屬工件表面上的吸附，增加了工件表面活性點，形成了大量的結(jié)晶核使工件表面的活性均一化，并且能形成均勻致密的磷化膜，需每周檢測一次鈦含量。
1.3.2pH值
工藝要求pH值為8.0～9.0。但是按此工藝要求工件表調(diào)后有時會返銹，同時影響磷化膜質(zhì)量，經(jīng)過分析、試驗，對工藝參數(shù)進行改進，問題得以解決。
(1)返銹原因分析
返銹原因及解決方法見表1。
表1返銹原因及解決方法
(2)進行pH值分析試驗
通過補加表調(diào)劑、調(diào)整液位、清洗噴嘴、加大送風(fēng)量、充分?jǐn)嚢琛⒓兯细袢杂袖P，因此要進一步調(diào)整pH參數(shù)。試驗結(jié)果見表2。
表2pH值的影響
(3)調(diào)整pH值
由以上試驗可以看出調(diào)整pH值在8.5～9.5無銹且沉渣少，通過試運行，將此參數(shù)固定到工藝文件中，嚴(yán)格按此要求進行控制管理。
表調(diào)還應(yīng)該注意水質(zhì)，最好用純水來配槽，并且要檢查電導(dǎo)率，電導(dǎo)率不大于200μS/cm，以避免水中雜質(zhì)離子破壞膠體溶液的穩(wěn)定性。為防止老化，引起磷化膜的粗大化，因此，槽液需要定期更新。
1.4磷化
磷化的作用是提供清潔的工件表面、提高涂層的附著力、提高涂膜的耐腐蝕性。磷化膜質(zhì)量要求均勻、結(jié)晶致密、厚度適宜。本文采用鋅系磷化液。
1.4.1濃度測定和管理
(1)游離酸度FA、總酸度TA對磷化質(zhì)量起著決定性作用。游離酸度是表示磷化液中游離態(tài)H+的含量，主要由磷酸的一級電離而產(chǎn)生。控制游離酸度的意義在于控制磷化槽液中磷酸二氫鹽的離解度，把成膜離子濃度預(yù)先設(shè)定在一個合適的范圍。游離酸太高，酸蝕反應(yīng)劇烈，形成大量氣體，使鋅鹽濃度達不到飽和狀態(tài)，造成成膜困難，結(jié)晶粗大多孔，耐腐蝕性差，生成額外的殘渣，工件表面泛黃、生銹；若游離酸太低，酸蝕反應(yīng)太慢，不利于成膜，而且磷化液的穩(wěn)定性受威脅，磷酸鋅易沉淀，工件表面易發(fā)藍、發(fā)亮、彩膜發(fā)花，甚至沒有磷化膜�？偹岫仁潜硎玖谆褐兴兴岬暮�，為磷酸的一級和二級電離出來的H+和磷化液中其他鹽類水解后電離出來的H+以及各種金屬離子的總量，控制總酸度的目的在于使磷化液中成膜離子的濃度保持在規(guī)定的工藝范圍內(nèi)�？偹岫冗^高，磷化膜結(jié)晶粗糙，磷化沉渣增加，反而不易生成磷化膜；過低則磷化速度緩慢，磷化膜生成困難、結(jié)晶粗糙疏松、膜變薄，耐蝕性差。
(2)不同的磷化槽液的酸比(酸比=總酸度Pt/游離酸度Pt)具有各自的特定值。一般規(guī)律，高溫(80～98℃)磷化酸比控制在4.5～6.0、中溫(60～75℃)磷化酸比控制在10～20，低溫(35～55℃)磷化酸比控制在20～30，常溫(不加溫)磷化酸比控制在30以上。pH值對于指導(dǎo)磷化液有著實際作用，對于低溫磷化pH值可控制在2.0～3.0之間，如果pH＜2時，則析氫的速度較快，pH＞3時沉渣會增多；鐵系磷化槽液的pH值控制在3.0～5.5之間較好。
(3)用(P/P+H)的百分比來表示鋅系磷化膜的組成，稱為“P比”，其中P表示磷酸鐵鋅[Zn2Fe(PO4)2·4H2O]，結(jié)晶狀態(tài)為立方體或片狀，耐堿性好，在電化學(xué)腐蝕中不易受陰極產(chǎn)生的OH-影響；H表示磷酸鋅[Zn3(PO4)2·4H2O]，結(jié)晶為針狀。“P比”對涂膜質(zhì)量的影響很大，高P比的磷化耐蝕性能好，并將“P比”作為檢驗磷化膜的質(zhì)量指標(biāo)之一。對于低鋅磷化提高“P比”的方法是提高磷酸根濃度。當(dāng)P比＞0.8時，涂膜的附著力好，磷化膜在堿中的溶解度小，耐點蝕性能高，適用于陰極電泳前的磷化。
總酸度(TA)、游離酸度(FA)、促進劑(AC)這3個分析項目每4h要進行1次檢測，并記錄數(shù)值，如分析值不符合設(shè)定的管理值，則需按照計算出來的數(shù)量添加藥劑。但由于一次性添加藥劑，槽液成分會變?yōu)椴黄胶獾臓顟B(tài)，所以必須連續(xù)地一滴一滴地添加藥劑。
另外，促進劑即使生產(chǎn)線停止也在消耗，因此長期停產(chǎn)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30%～50%的濃度。
1.4.2時間
生產(chǎn)線采用的是自動連續(xù)輸送機，故對于處理時間幾乎沒有問題，但管理生產(chǎn)線的速度也是不可缺少的因素，除油不凈、磷化時間不足、磷化膜形成不完全等，這樣涂膜的耐腐蝕性是不理想的；又不能過長，造成工件停滯空氣中氧化、吸潮泛黃。時間過長，由于結(jié)晶在已形成的膜上繼續(xù)生長，會產(chǎn)生疏松的磷化膜。
1.4.3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(yīng)，從而加快成膜速度，增強磷化膜與金屬的結(jié)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(dǎo)致沉淀過多，槽液失去原有平衡，同時又會導(dǎo)致磷化結(jié)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。由于渣量增加，堵塞配管和噴嘴，浮上來的渣再附著在鋼鐵表面，而引起涂膜附著不良等問題，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(yīng)該采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使槽內(nèi)均勻化。
1.4.4渣
沉渣是磷酸鹽水解反應(yīng)的產(chǎn)物，沉渣會吸附于磷化膜上，造成掛渣。掛渣將降低磷化膜的質(zhì)量，影響電泳涂膜附著力。為避免沉渣過多，使用241-B10H-T過濾器除渣系統(tǒng)連續(xù)循環(huán)過濾磷化液，并定期翻槽。在采用浸漬式的場合，處理液的含渣量要控制到300×10-6以下，每周檢測2次，當(dāng)超出規(guī)定值時，就要翻槽。
1.5水洗
1.5.1脫脂后的水洗
經(jīng)過脫脂工藝處理的鋼鐵表面，在水洗工藝或工藝之間容易氧化，使鋼鐵表面形成氧化膜，影響磷化膜質(zhì)量，為避免這些問題，最好是洗水的pH值為8～9。平時在生產(chǎn)過程中，被處理物把脫脂液帶到下個工序而自然地變?yōu)閴A性。初期配槽時，有意添加堿性物而防止鋼板表面氧化。
1.5.2表調(diào)工藝前的水洗
表調(diào)工藝前的水洗水與脫脂液稀釋比率應(yīng)該調(diào)整到1/50～1/100，同時要控制適當(dāng)?shù)慕o水量。
另外，在通過水洗工藝時容易使鋼板表面氧化，并且在進入下個工藝之間的去水段容易干燥而容易氧化，因此水洗水的溫度要保持40℃以下，一般為常溫即可。
1.5.3磷化后的水洗
磷化后的水洗，尤其是最后工藝的水洗水質(zhì)必須充分注意。水質(zhì)不好又含大量電解物質(zhì)的場合，會給涂裝質(zhì)量帶來很大影響。因此必須控制電導(dǎo)率，純水的電導(dǎo)率一般在5μS/cm以下，滴水電導(dǎo)率控制在50μS/cm以下。脫脂、磷化的水污染度均控制在2.0以下。
1.5.4注意事項
隨時注意觀察水槽的水位、水洗污染度、漂浮物多少，及時補充水，定期更換水。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后槽液的污染。
1.6各工序之間的問題
磷酸鋅處理全都是在淋濕的狀態(tài)下才能進行的處理，如有鋼板表面干燥，一定會造成最不理想的表面狀態(tài)，因此，經(jīng)常要檢查工件之間的鋼板表面狀態(tài)。
1.7其他
在白車體進入前處理線前，要進行手工預(yù)清理以除去其在沖壓、焊接過程中由于零件與地面接觸而沾污的油泥、干涸的油污及焊接殘留的焊渣、焊藥、焊絲頭、毛刺等，保證車體表面無銹、無灰塵、無油污等。
注意針對不同形狀的被涂物件，選取最合適的掛具。因不合格或扭曲、損壞的掛具一律不得使用。大批量定型產(chǎn)品投入生產(chǎn)必須配置相應(yīng)的專用掛具。
2結(jié)語
根據(jù)實際情況和理論分析，確定了涂裝前處理工藝管理的方法，必須從每一道影響涂裝質(zhì)量的工序和環(huán)節(jié)進行控制。
(1)脫脂劑、表調(diào)劑、磷化藥劑成分，首先要根據(jù)產(chǎn)品的特點和涂裝質(zhì)量進行選擇，涂裝前處理工件的材質(zhì)不同，選擇的藥劑也不同，如對于普通鋼鐵前處理藥劑可用鋅系磷化藥劑和堿性藥脫脂劑；同時，藥劑的選擇要與涂料有好的配套性。
(2)值得注意的是，磷化膜必須有一個適宜涂層質(zhì)量，不是磷化膜越厚，涂裝后涂膜的耐蝕性就越高。選用鋅系磷化處理的單位面積建議在1～4g/m2較好。
