涂裝前表面處理教材

1、涂裝設(shè)備培訓(xùn)材料主編：陳勇機(jī)械工業(yè)部第四設(shè)計(jì)研究院2002 年 4 月涂裝設(shè)備培訓(xùn)材料涂裝前表面處理編者：龍偉機(jī)械工業(yè)部第四設(shè)計(jì)研究院2002 年 4 月目錄1 涂裝前表面處理的內(nèi)容及其方法 11.1 預(yù)清理 11.2 脫脂 11.2.1 油污的性質(zhì)和組成 21.2.2 脫脂的方法及材料 21.2.3 影響脫脂的因素 51.2.4 選用脫脂劑時(shí)應(yīng)考慮的因素 61.2.5 脫脂效果的檢查 81.3 磷化 91.3.1 磷化處理分類 101.3.2 磷化膜的組成和成膜機(jī)理 101.3.3 影響磷化的因素 111.3.4 磷化膜質(zhì)量的評(píng)價(jià) 151.4 水洗 162 前處理設(shè)備 . 162.1 浸漬式

2、前處理設(shè)備 . 182.1.1 槽體 182.1.2 槽液的加熱裝置 192.1.3 通風(fēng)裝置 202.1.4 槽液的攪拌裝置 202.2 噴射式前處理設(shè)備 202.2.1 通道式前處理設(shè)備 212.2.2 單室多工序前處理設(shè)備 . 222.2.3 垂直封閉式前處理設(shè)備 . 232.3 相關(guān)裝置 232.3.1 磷化除渣裝置 232.3.2 油水分離裝置 262.3.3 其他附屬裝置 271. 涂裝前表面處理的內(nèi)容及其方法涂裝是汽車耐腐蝕和裝飾的最經(jīng)濟(jì)而有效的方法， 而涂裝前表面處理 （又稱前處理） 的好壞又是直接影響涂層使用壽命和裝飾效果的重要環(huán)節(jié)。 涂裝前表面處理的目的是去 除被涂物表面上

3、的所有污物（如濁污、鐵銹、氧化皮、灰塵、型砂、焊渣、鹽堿斑等） 和用化學(xué)的方法生成一層有利于提高涂層的防腐蝕性的非金屬轉(zhuǎn)化膜， 以保證涂層具有 良好的防腐蝕性能和裝飾性能。采用同樣的油漆材料，而僅僅是表面處理不同，其耐腐 蝕效果可以相差數(shù)倍，可見(jiàn)表面處理對(duì)整個(gè)涂層質(zhì)量影響之大。表面處理，因金屬件和非金屬件，處理的雜質(zhì)和處理的方法的不同而不同。對(duì)于金 屬件主要是 除油、除銹和改變工件的表面狀態(tài) 。1.1 預(yù)清理 一般來(lái)講，任何材質(zhì)的工件在進(jìn)入前處理之前，均應(yīng)進(jìn)行預(yù)清理，用于除去那些采 用清洗的方式不能除去的過(guò)度的污物。 如工件表面的 氧化皮、 鐵銹、焊渣、鐵屑、泥砂、 干涸的油污以及其它污物 。

4、預(yù)清理可以大大地降低對(duì)其后的前處理的污染，減輕前處理 各工藝槽的負(fù)擔(dān)。預(yù)清理一般是采用人工的方法進(jìn)行，采用 砂紙打磨去銹，除去機(jī)械雜質(zhì)，用擦布蘸 溶劑或水性清洗劑擦試 。目前，國(guó)內(nèi)一些大型汽車公司開(kāi)始在預(yù)清理工位增加手工高壓水槍沖洗。用含清潔 劑的溫水， 在 6bar左右的壓力下用手工噴槍， 對(duì)車身內(nèi)外進(jìn)行一次沖洗， 主要對(duì)車身內(nèi) 部、夾縫、空腔結(jié)構(gòu)等容易積聚灰粒的部位進(jìn)行初步清洗。特別是車身內(nèi)地板，影響電 泳漆膜質(zhì)量的灰粒油污 90%分布于車身內(nèi)地板上。 采用手工高壓水槍沖洗后的車身， 大 約可減少 30%左右的灰粒，有利于降低對(duì)前處理槽的污染，延長(zhǎng)槽液的使用壽命。1.2 脫脂 脫脂就是將工

5、件表面上的油污除去 。因?yàn)楣ぜ趦?chǔ)運(yùn)過(guò)程中可能要用 防護(hù)油 的保 護(hù)，在壓力加工時(shí)可能會(huì)用到 拉延油 ，在切削加工時(shí)要接觸 乳化液 ，熱處理時(shí)可能接觸 冷卻油，工件上還經(jīng)常會(huì)有操作者手上的油跡和汗跡，工件上的油脂還總是和灰塵等雜 質(zhì)摻合在一起的。工件上的各種油污 不僅阻礙了磷化膜的形成，而且還影響涂層的結(jié)合 力、干燥性能、裝飾性能和耐蝕性能 。因此，脫脂去油和磷化處理對(duì)整個(gè)涂層的性能是 非常最要的。1.2.1 油污的性質(zhì)和組成在選擇脫脂方法和脫脂劑時(shí)， 首先要了解被涂物所帶油污的性質(zhì)和組成， 只有這樣， 才能進(jìn)行正確的選擇，達(dá)到滿意的去除效果。1. 油污的組成（ 1）礦物油、凡士林 。它們是防

6、銹油、防銹脂、潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂及乳化液的主要 成分。（ 2）皂類、動(dòng)植物油脂、脂肪酸等 。它們是拉延油的主要成分。（ 3）防銹添加劑 。它們是防銹油和防銹脂的主要成分。 在加工和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中，金屬屑、灰塵及汗?jié)n等污物也總是混雜在上述油污中。2. 油污的性質(zhì)（1）化學(xué)性質(zhì) 根據(jù)油污能否與脫脂劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而分為可皂化油污和不可皂化油污。 植物油脂 和動(dòng)物油脂是可皂化的，它們可以依靠 皂化、乳化和溶解 的作用而脫除。礦物油和凡士 林是不可皂化的，它們只能依靠 乳化或溶解 的作用來(lái)脫除。（2）物理性質(zhì) 根據(jù)油污粘度或滴落點(diǎn)的不同，其形態(tài)有液體和半固體。粘度越大或滴落點(diǎn)越高， 清洗越困難。根據(jù)油污對(duì)基體金

7、屬的吸附作用，可分為 極性油污和非極性油污。極性油 污，如含有脂肪酸和極性添加劑的油污，有較強(qiáng)地吸附在基體金屬上的傾向，清洗較困 難，要靠化學(xué)作用或較強(qiáng)的機(jī)械作用力來(lái)脫除。此外，某些油污如含有不飽和脂肪酸的拉延油，長(zhǎng)期存放后，氧化聚合形成薄膜， 含有固體粉料的拉延油，細(xì)微的粉料吸附在基體金屬表面上，還有當(dāng)油污和金屬腐蝕產(chǎn) 物等混雜在一起，都會(huì)極大地增加清洗的難度。1.2.2 脫脂的方法及材料 根據(jù)去油污機(jī)理的不同，汽車涂裝中，脫脂方法主要有以下兩種：1. 溶劑清洗 即依靠有機(jī)溶劑對(duì)油污的浸透、溶解等作用達(dá)到去除油污的目的。2. 堿液清洗 利用含有表面活性劑的堿性物質(zhì)對(duì)動(dòng)物油的皂化及表面活性劑的

8、浸潤(rùn)、分散、乳化 及增溶作用達(dá)到去除油污的目的。1.2.2.1 有機(jī)溶劑清洗常用的有機(jī)溶劑有： 汽油、煤油、松節(jié)油、松香水、含氯有機(jī)溶劑等 。 有機(jī)溶劑清洗的特點(diǎn)是脫脂效率高，特別是清除那些高粘度、高滴落點(diǎn)的油脂具有 特殊的效果，而且可以在常溫下用簡(jiǎn)單的器具進(jìn)行手工清洗，因而適用于產(chǎn)量不大、機(jī) 械化水平不高或有特殊要求的場(chǎng)合。采用 汽油清洗的方法是用刷子或抹布蘸汽油后手工擦洗被清洗的表面 。或?qū)⒈磺逑?的工件直接浸入溶劑槽中清洗，隨后晾干或烘干。手工擦洗勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且勞動(dòng)條件 也較差，火災(zāi)危險(xiǎn)性大。工位上應(yīng)有良好的通風(fēng)措施。汽油清洗法常用于小批量生產(chǎn)的大型工件的除油，在汽車車身的清洗中，也用

9、于預(yù) 清理階段的擦洗。含氯有機(jī)溶劑溶解力強(qiáng)，沸點(diǎn)低，經(jīng)蒸餾易回收，便于重復(fù)利用，而且不易爆、不 易燃。因此，含氯有機(jī)溶劑在有機(jī)溶劑清洗中占有獨(dú)特的地位。其中 三氯乙烯是具有代 表性的含氯有機(jī)溶劑 。含氯有機(jī)溶劑清洗一般是利用它們的氣相進(jìn)行除油清洗。 即將室溫下的工件與熱的 溶劑蒸汽接觸，并在工件上冷凝成液體，將油污溶解，滴離工件時(shí)將油污帶走。雖然氣 相有機(jī)溶劑去油效率很高，但是不能洗掉無(wú)機(jī)鹽類和堿類物質(zhì)，不能去除工件上的灰塵 微粒。將三氯乙烯的浸洗、氣相清洗和噴洗聯(lián)合采用，可以獲得極好的清洗效果。由于 采用有機(jī)溶劑清洗去油的勞動(dòng)條件差，毒性較大，氣相脫脂必須有良好的封閉式脫脂設(shè) 備和通風(fēng)裝置，

10、大多數(shù)有機(jī)溶劑的防火要求嚴(yán)格，而且脫脂費(fèi)用高，加之新型高效的水 基清洗劑的出現(xiàn)，在生產(chǎn)量大的汽車廠，涂裝前的去油已不再采用有機(jī)溶劑去油。1.2.2.2 堿性溶液清洗堿性溶液清洗由于它的價(jià)格較低，使用簡(jiǎn)單，好管理，可組成機(jī)械化生產(chǎn)，曾被大 量地采用。但是，它的脫脂能力較差，需要較高的脫脂溫度。隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了 把堿性物質(zhì)和表面活性劑結(jié)合使用的堿性脫脂劑， 它既保存了堿性脫脂劑方便價(jià)廉的優(yōu) 點(diǎn)，又能大大地提高脫脂效率，降低脫脂溫度?，F(xiàn)今，采用含有表面活性劑的堿性溶液 除油已被廣泛地應(yīng)用于涂裝生產(chǎn)線中。含有表面活性劑的堿性脫脂劑中常用物質(zhì)及其作用簡(jiǎn)介如下：1. 氫氧化鈉 又稱苛性鈉，是一種強(qiáng)堿

11、化合物，與動(dòng)植物油發(fā)生皂化反應(yīng)，生成能溶于水的甘油 和脂肪酸鹽（俗稱肥皂） ，溶解分散在清洗液中。CH2OOCRCH2OHCH OOCR 3NaOH CHOH 3R COONaCH2OOCRCH2OH上述反應(yīng)不僅產(chǎn)生于動(dòng)植物油脂，當(dāng)?shù)V物油脂中存在羧酸基和磺酸基時(shí)，也能產(chǎn)生 同樣的現(xiàn)象。但是中性礦物油脂與堿不能起化學(xué)反應(yīng)，必須靠乳化的方式才能從被清洗 的工件中去除。2. 碳酸鈉 又稱蘇打，是一種價(jià)格低廉的堿性化合物，它在水溶液中可水解為NaOH。Na2CO3 H2O NaOH NaHCO3NaHCO3 H2O NaOH H2CO3H2CO3 H2O CO2因此，碳酸鈉具有緩沖作用，不像強(qiáng)堿那樣侵

12、蝕某些有色金屬。此外，碳酸鈉在硬 水中能生成水難溶的碳酸鈣，對(duì)硬水有一定的軟化能力。3. 硅酸鈉 俗稱水玻璃，在水溶液中強(qiáng)烈水解，生成氫氧化鈉和硅酸：Na2SiO3 H2O NaOH H2SiO3其堿性接近于氫氧化鈉，具有很強(qiáng)的皂化能力。水解生成的硅酸不溶于水，而以膠 束結(jié)構(gòu)懸浮在槽液中，對(duì)固體污垢的粒子具有懸浮和分散能力，對(duì)油污有乳化作用，有 利于防止污垢在工件上的再沉積。4. 磷酸鹽 包括磷酸三鈉、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉及六偏磷酸鈉等。磷酸三鈉在水解過(guò)程中也 離解出氫氧化鈉和離解度很小的磷酸氫根等，從而獲得堿度。Na3PO4 H2O NaOH Na2HPO4Na2HPO4 H2O NaOH

13、NaH2PO4 磷酸鹽具有軟化硬水的作用和較顯著的促進(jìn)污垢粒子的分散作用， 可將大顆粒的污 垢分散成近似膠體粒子的小顆粒，因而乳化能力較強(qiáng)。5. 表面活性劑狹義地講， 在很低含量時(shí)就能顯著地降低水的表面張力的物質(zhì)稱為表面活性劑 。廣 義地講， 凡是能夠使體系的表面狀態(tài)發(fā)生明顯變化的物質(zhì)，都稱之為表面活性劑 。表面 活性劑的去污作用正是由于它降低油污與水及油與金屬表面之間界面張力而產(chǎn)生的潤(rùn) 濕、滲透、乳化、增溶、分散等多種作用的綜合結(jié)果。表面活性劑都是有兩種不同性質(zhì)的基團(tuán)組成，一種是親水基團(tuán)，與水分子作用力較 強(qiáng)。另一種是親油性基團(tuán)，又稱為憎水基團(tuán)，它與水分子不易接近，卻容易與油分子接 近。按照

14、表面活性劑溶于水時(shí)的離子類型來(lái)分類， 可分為四大類： 陽(yáng)離子型、陰離子型、 兩性型和非離子型。但在工業(yè)脫脂處理中，用陰離子型和非離子型兩類，其代表性的物 質(zhì)是烷基苯磺酸鈉和 OP-10 等。采用表面活性劑清洗，在同樣條件下，清洗能力較堿液清洗強(qiáng)，脫脂效果好，可使 清洗液的 PH 值接近中性或弱堿性。但一般的表面活性劑易起泡，不適用于噴射清洗系 統(tǒng)或帶有強(qiáng)烈攪拌的系統(tǒng)。含有表面活性劑的堿液脫脂劑有著最廣泛應(yīng)用前景， 由于表面活性劑與堿性無(wú)機(jī)物 的協(xié)合作用，使得脫脂效率大大高于單獨(dú)的堿液脫脂和單一的表面活性劑脫脂。1.2.3 影響脫脂的因素 脫脂質(zhì)量的好壞主要取決于脫脂溫度、脫脂時(shí)間、機(jī)械作用和脫

15、脂劑四個(gè)因素。(1) . 脫脂溫度 總的來(lái)說(shuō)，溫度越高，脫脂越徹底。這是因?yàn)槿矫娴脑?，第一，?度使油污的 物理性質(zhì)發(fā)生變化 ，例如滴落點(diǎn)高的防銹脂、 凡士林、固態(tài)石蠟等， 在比較低的溫度下， 即使采用高濃度的堿液也難洗凈。但是，當(dāng)提高油污的溫度，它們的粘度就降低，甚至 形成液滴而利于除去。第二， 促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行 ，一般地說(shuō)，溫度每上升 10，化學(xué) 反應(yīng)速度提高 1倍。第三， 加速表面活性劑分子的運(yùn)動(dòng) ，從而促進(jìn)浸潤(rùn)、乳化、分散等 作用。隨著溫度的升高，溶液對(duì)污物的溶解能力也提高。但是，并不是所有場(chǎng)合都是溫 度越高越好，各種脫脂劑都有其合適的溫度范圍，在采用某些種類表面活性劑的脫脂液

16、中，過(guò)高的溫度會(huì)使表面活性劑析出集聚如同油珠附著在表面上，造成磷化膜發(fā)花不均 勻。(2) . 脫脂時(shí)間在脫脂操作中，必須保證有足夠的脫脂時(shí)間， 壓力噴射脫脂 時(shí)間一般為 1.53min， 浸漬脫脂一般用 35 min (視油污的種類和多少而定) 。增加脫脂時(shí)間，即延長(zhǎng)脫脂液 與油污的接觸時(shí)間，從而提高脫脂效果。油污越多，脫脂時(shí)間就需越長(zhǎng)。但在流水作業(yè) 中，往往不允許采用太長(zhǎng)的時(shí)間，這就需要從其他的影響因素中去贏得時(shí)間，如先用 噴 射預(yù)脫脂 1 min，再用浸漬法脫脂 3 min。(3) . 機(jī)械作用在脫脂中，借助于 壓力噴射或攪拌等機(jī)械作用 是非常有效的，因?yàn)?，噴射時(shí)迫使新 鮮的脫脂溶液與工件

17、表面有良好的接觸，而且整個(gè)脫脂溶液含量均勻，有利于提高脫脂 效果；噴射時(shí)依靠機(jī)械作用力促使脫脂劑滲透和破壞油膜，從而有效地迫使油污脫離工 件表面；噴射時(shí)促使脫離工件的油污乳化和分散于脫脂溶液中，防止油污再吸附到洗凈 的工件表面上。在中、低溫脫脂中，機(jī)械作用尤為重要。一般地說(shuō)， 壓力噴射脫脂比浸漬脫脂速度 要快 1倍以上。噴射壓力通常為 0.10.2MPa，但用于 噴射脫脂的脫脂劑必須是低泡的 ， 以免泡沫過(guò)多影響正常操作和脫脂液流失。浸漬脫脂也不能認(rèn)為是靜止浸漬，必須裝備 有循環(huán)泵，使槽液不停的攪動(dòng)。(4) . 脫脂劑對(duì)脫脂效果的影響 脫脂劑的組成及使用方法對(duì)脫脂效果有很大的影響。例如，含有表

18、面活性劑的堿液 脫脂劑比單獨(dú)的堿性溶液脫脂效果好。對(duì)于滴落點(diǎn)高的固態(tài)和半固態(tài)油脂，用溶劑清洗 比用其他脫脂效果好。為了提高油污的乳化和分散能力，適當(dāng)提高脫脂劑中表面活性劑 的含量是有效的，不同的表面活性劑品種及不同的堿性物都使脫脂效果產(chǎn)生一定差異， 良好的脫脂劑都是經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)和反復(fù)的篩選而確定的。使用過(guò)程中，脫脂劑會(huì)不斷 地被消耗，使?jié)舛冉档?，因此，必須定期地補(bǔ)加脫脂劑，以保持必要的濃度。脫脂劑的 脫脂效果與濃度并不是一個(gè)直線上升的關(guān)系。因此，對(duì)于脫脂質(zhì)量要求很高的情況，不 應(yīng)當(dāng)采取大幅度提高濃度的方法，而應(yīng)該采用二次脫脂的辦法，兩個(gè)脫脂溶液可以是相 同的，而且也不必額外地提高濃度。1.2

19、.4 選用脫脂劑時(shí)應(yīng)考慮的因素(1) . 被處理工件的材質(zhì) 因?yàn)椴煌慕饘僭趬A液中具有不同的腐蝕界限，因此，必須根據(jù)工件的材質(zhì)選擇合 適的 pH 值的脫脂劑。鋼鐵件在堿性脫脂劑中不腐蝕，但是，如果是由鋼和其他金屬構(gòu) 成的組合體，則必須考慮脫脂劑的 pH 值。各種金屬耐堿性的 pH 極限值及各種堿性溶液的 pH 值見(jiàn)表 1-1、表 1-2表 1-1 各種金屬耐堿性的 pH 極限值金屬或合金pH 極限值金屬或合金pH 極限值鋅10黃銅11.5鋁10硅鐵13錫11鋼鐵14表 1-2 各種堿性溶液的 pH 值堿性溶液1溶液 pH 值氫氧化鈉13.4偏硅酸鈉12.1磷酸鈉12.0碳酸鈉11.7焦磷酸鈉1

20、0.2三聚磷酸鈉9.7磷酸氫二鈉9.5碳酸氫鈉8.6(2) . 被處理工件上油污的種類 要考慮工件上油污的化學(xué)性質(zhì)，油污的形態(tài)，油污對(duì)底材的吸附性等情況，選用合 適的脫脂劑。動(dòng)植物油是可皂化的，因而在較高的溫度下用 NaOH 脫脂是有效的 。礦物油不發(fā)生 皂化反應(yīng)，用 NaOH 脫脂就不合適了，應(yīng)該選用乳化性能好的脫脂劑才能奏效。用一般的 水基脫脂劑在低溫和中溫是很難洗凈半固態(tài)的防銹脂，這時(shí)用溶劑脫脂是 很有效的。清洗吸附性較強(qiáng)的防銹油比機(jī)械油困難，因此，應(yīng)該選用更好的脫脂劑來(lái)清 洗防銹油。(3) . 脫脂方式的正確選擇 在工業(yè)涂裝中，廣泛采用 噴、浸和噴浸結(jié)合 等三種清洗方式。 脫脂方法不同

21、， 對(duì)脫脂劑要求也不同， 壓力噴射脫脂因機(jī)械作用力大， 脫脂效果好， 但由于是處在極易起泡的狀態(tài)下，因而選用低泡性脫脂劑是不可缺少的條件。浸漬脫脂的機(jī)械作用較弱，因而要選用脫脂性能更好的脫脂劑，適當(dāng)增加脫脂劑含 量和延長(zhǎng)脫脂時(shí)間。浸漬清洗適用于有空腔的復(fù)雜工件（如汽車車身）的去油清洗。噴浸結(jié)合清洗方式兼有上兩種方式的特點(diǎn)。（4）. 注意與后續(xù)工序的配合后續(xù)工序是 酸洗還是磷化，磷化前有沒(méi)有表面調(diào)整工序，都與脫脂劑的選用有關(guān) 。 因?yàn)椴煌那疤幚砼c磷化配套，所得磷化膜的質(zhì)量不同，品質(zhì)也不同。對(duì)于脫脂，如果下道工序是薄型磷化處理，要選用低堿度的帶表面調(diào)整作用的脫脂 劑；如果有單獨(dú)的表面調(diào)整工序，

22、則需考慮脫脂效果， 堿度影響不大， 可不予過(guò)多考慮； 如果下道工序是酸洗除銹，則不必選用帶表面調(diào)整作用的脫脂劑，而是在磷化前單獨(dú)設(shè) 表面調(diào)整處理；如工序間隔較長(zhǎng)，則需要選用水洗后生銹傾向較小的脫脂劑（如磷酸鹽 類型的脫脂劑）或增加噴濕處理。1.2.5 脫脂效果的檢查檢查脫脂效果的方法有很多，例如：目測(cè)法、揩擦法、水浸潤(rùn)法、接觸角法、硫酸 銅法、殘留油分質(zhì)量法、比色法、熒光法、紅外分光法等。在生產(chǎn)管理中，最常用的， 也是最簡(jiǎn)便的方法是水浸潤(rùn)法，即觀察脫脂并水洗后的表面水膜連續(xù)完整情況。充分脫 脂的表面，其水膜應(yīng)完整連續(xù)，無(wú)水珠懸掛。在磷化條件正常的前題下，觀察磷化膜也 能檢查脫脂效果，只有 在清

23、潔無(wú)油污的金屬表面才能形成外觀完整的均勻磷化膜 ，任何 清洗方面的不足都會(huì)立即顯示出來(lái)。在脫脂的實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)碰到一些問(wèn)題，表 1-3 列舉了一些可能出現(xiàn)的問(wèn)題及 解決辦法。表 1-3 脫脂中常見(jiàn)的問(wèn)題及解決辦法問(wèn)題原因解決辦法脫脂效果不佳1）脫脂劑選擇不當(dāng)2）脫脂時(shí)間太短3）脫脂溫度偏低4）脫脂劑濃度偏低5）噴射壓力低6）噴嘴堵塞，流量不足7）浸漬脫脂的機(jī)械作用力 小8）工作液中含油量太高9）脫脂后水洗不徹底更換脫脂劑 延長(zhǎng)脫脂時(shí)間 提高溫度 提高濃度至工藝范圍 提高噴射壓力 定期清理噴嘴 用泵循環(huán)工作液或搖動(dòng)零件 更換槽液，并控制槽液中油的質(zhì) 量分?jǐn)?shù)小于 0.4，并加強(qiáng)水洗， 水洗水要

24、連續(xù)溢流工作液泡沫高1）溫度太低2）循環(huán)泵密封處磨損而進(jìn) 入空氣3）脫脂劑選擇不當(dāng)提高溫度至規(guī)定范圍 更換泵的密封材料（最好選用立 式泵） 更換脫脂劑水洗槽泡沫過(guò)多1）水洗槽溢流量太小2）循環(huán)泵密封處磨損而進(jìn) 入空氣加大溢流水量 更換泵的密封材料（最好選用立 式泵）水洗槽堿度過(guò)高1）堿槽向水洗槽竄溶液2）零件帶太多的堿液入水 洗槽3）水洗槽的溢流量太小改造設(shè)備，避免竄液 改變裝掛形式，或延長(zhǎng)滴液時(shí)間 加大溢流水量零件水洗后生銹1）工序間隔時(shí)間太長(zhǎng)2）零件停在水洗段時(shí)間過(guò) 長(zhǎng)工序間增加噴濕 零件不允許在此長(zhǎng)時(shí)間停留1.3 磷化所謂磷化處理是指金屬表面與含磷酸二氫鹽的酸性溶液接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而在

25、金 屬表面生成穩(wěn)定的不溶性的無(wú)機(jī)化合物膜層的一種表面化學(xué)處理方法， 所生成的膜稱為 磷化膜。具有微孔結(jié)構(gòu)，在通常大氣條件下比較穩(wěn)定，具有一定的防銹能力，用作漆膜的底 層，可以顯著地提高涂層的附著力和耐蝕性能 。磷化膜作為電泳涂漆之底層，在汽車行 業(yè)中得到幾乎百分之百的應(yīng)用。1.3.1 磷化處理分類磷化處理有很多分類方法，工業(yè)上較通用的有如下幾種：（1）. 根據(jù)組成磷化液的磷酸鹽分類，有 磷酸鋅系、磷酸錳系、磷酸鐵系 。此外，還 有在磷酸鋅鹽中加鈣的鋅鈣系，在磷酸鋅系中加鎳、加錳的所謂“三元體系”磷化等。（2）. 根據(jù)磷化溫度分類，有 高溫磷化（ 80以上）、中溫磷化（ 5070）和低溫磷 化（

26、40以下）。（3）. 按磷化施工方法分類，有 噴淋式磷化、浸漬式磷化、噴浸結(jié)合式磷化、涂刷型 磷化。（3）. 按磷化膜的質(zhì)量分類，有重量型（ 7.5g/m2以上）、中量型（ 4.3 g/m27.5g/m2）、 輕量型（ 1.1 g/m2 4.3g/m2）和特輕量型（ 0.3 g/m21.1g/m2）。磷酸鋅系，磷酸鋅鈣系，磷酸鐵系磷化膜適用于作涂裝底層，其中以磷酸鋅系磷化 膜應(yīng)用最為廣泛。 磷酸錳系磷化膜，主要用于滿足潤(rùn)滑性和耐磨性的要求 。 1.3.2 磷化膜的組成和成膜機(jī)理1.3.2.1 磷化膜的組成鋼鐵在不同磷化液中形成的膜層的組成如表 1-4 所示。表 1-4 鋼鐵磷化膜的組成及外觀類

27、型溶液主要成分膜層主要成 分膜層外觀鋅磷酸鋅系Zn2+， PO34-磷酸鋅淺灰，深灰，黑灰色系磷酸鋅鈣 系Zn2+，Ca2+，PO43-磷酸鋅鈣- 10 -磷酸鋅錳 系2+ 2+ Zn ，Mn ，PO34-磷酸鋅錳磷酸錳系Mn 2+， PO43-磷酸錳淺灰，深灰，黑灰色磷酸鐵系Fe2+， PO34-磷酸鐵深灰色Me ， PO34-磷酸鐵及鐵 的氧化物膜層為（ 0.11）g/m2 時(shí)呈彩 虹色，大于 1g/m2 時(shí)呈深灰色 Me 表示堿金屬離子。1.3.2.2 磷化膜成膜機(jī)理現(xiàn)以鋅系磷化為列來(lái)說(shuō)明磷化膜成膜機(jī)理，磷酸鋅系處理溶液，通常含有磷酸、磷 酸二氫鋅、氧化劑和促進(jìn)劑等成分，其磷化基本反應(yīng)如

28、下：Fe 2H3PO4 Fe （H2PO4）2 2H+（基體）（磷化液）2H+ 21 O HO（氧化劑）Fe （H2PO4）2 21 O Fe PO4 H3PO4 21 HO（氧化劑） （沉淀）當(dāng)鐵與磷化液接觸時(shí)，鐵不斷溶解， H3PO4 不斷消耗，并放出氫，這時(shí)鐵與磷化液 接觸的界面處的酸度下降， pH 值上升，處理液中成分發(fā)生下列反應(yīng)： 3Zn （H2PO4）2 4 HO Zn3 （PO4）24 HO 4H3PO4 （磷化液） （膜的成分）Fe 2Zn （H2PO4）2 4 HO 1 O Zn2Fe （PO4）24 HO 2H3PO4 H O（磷化液） （膜的成分）生成的不溶于水的 Zn3

29、 （PO4）24 HO 及 Zn2Fe （PO4）2 4 HO 覆蓋在金屬表面上即 形成了磷化膜。1.3.3 影響磷化的因素（1）. 總酸度- 11 -總酸度是指磷化處理液中的游離磷酸( H+)和化合酸(磷酸二氫鹽)的濃度之和。 總酸度中的化合酸是主要的，其中的 H2PO4 離子在整個(gè)磷化過(guò)程中可以起到離解出游離 酸，維持整個(gè)工作液中酸比平衡的作用，同時(shí)也起著離解出 PO34- 而生成不溶于水的磷酸 鹽磷化膜的作用， 因此磷化液的總酸度必須按照磷化配方的要求維持在一定的控制范圍 內(nèi)。總酸度過(guò)低，磷化必將受影響，因?yàn)?總酸度是反映磷化液濃度的一項(xiàng)指標(biāo)。控制總 酸度的意義在于使磷化液中成膜離子濃度

30、保持在必要的范圍內(nèi) 。使用中，總酸度只有一 種變化趨勢(shì)，那就是因消耗而下降。此時(shí)用補(bǔ)充濃縮液的方式來(lái)提高。(2) . 游離酸度游離酸度 反映的是磷化處理液中游離的 H3PO4 離解的氫離子濃度，在磷化反應(yīng)過(guò)程 中將被逐漸地消耗，反應(yīng)的同時(shí)， H3PO4 又不斷地產(chǎn)生， H+又被逐漸地離解出來(lái)。游離 酸度過(guò)高、過(guò)低均會(huì)產(chǎn)生不良的影響 。過(guò)高將使被處理金屬表面與處理液界面上的 pH 值難于上升，反應(yīng)始終是腐蝕反應(yīng)，磷化膜就難于形成，易出現(xiàn)黃銹；過(guò)低磷化液的穩(wěn) 定性受威脅，生成額外的沉渣。 控制游離酸度的意義在于控制磷化液中磷化二氫鹽的離 解度，把成膜離子濃度預(yù)先確定在一個(gè)必須的范圍。不論維護(hù)得多么

31、仔細(xì)，磷化液的游 離酸度在正常使用過(guò)程中總會(huì)有小幅度的升高(指在總酸度不變的前提下) ，這時(shí)要用 堿進(jìn)行中和調(diào)整，注意要緩緩加入，充分?jǐn)嚢?，否則，堿液局部過(guò)濃會(huì)產(chǎn)生不必要的沉 渣，出現(xiàn)越加堿游離酸度越高的“怪”現(xiàn)象。在保持總酸度不低的前提下，游離酸度一 般不會(huì)自行降低。單獨(dú)看總酸度或單獨(dú)看游離酸度的值是沒(méi)有任何實(shí)際意義的。二者在 磷化中總是成對(duì)出現(xiàn)的，它們之間的搭配是能否生成磷化膜的先決條件。(3) . 酸比 酸比即指總酸度與游離酸度的比值。它應(yīng)根據(jù)不同的目的要求，不同的處理?xiàng)l件及 不同的配方維持在一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)值。通常的配方，都在 530 的酸比范圍內(nèi)。 酸比較小 的配方，游離酸度高，成膜速度

32、慢，磷化時(shí)間較長(zhǎng)，所需溫度高。酸比較大的配方，成 膜速度快，磷化時(shí)間短，所需溫度低。 生產(chǎn)實(shí)際中，由于配方已確定，總酸度和游離酸 度也都已規(guī)定在一個(gè)不大的波動(dòng)范圍內(nèi)， 所以往往只是直接測(cè)定總酸度、 游離酸度的值， 而不必每次去計(jì)算酸比。(4) . 溫度 磷化處理溫度與酸比一樣，也是能否成膜的一個(gè)關(guān)鍵因素。不同的配方都規(guī)定有不 同的溫度范圍。溫度與溶液中各離子濃度及酸比之間有著密切的聯(lián)系。實(shí)際上，它們都 在控制著磷化液中的成膜離子濃度。溫度高，磷酸二氫鹽的離解度大，成膜離子濃度相- 12 - 應(yīng)高些。如果想把一個(gè)高溫磷化配方調(diào)整為低溫，就可以利用它們之間的這種關(guān)系來(lái)達(dá) 到，也就是說(shuō)在 降低溫度的

33、同時(shí)提高酸比，同樣可以達(dá)到成膜 。磷化工作液的酸比與溫 度之間有如下的關(guān)系：磷化工作液溫度()706050403020酸比1:51:71:101:151:201:25一旦選定了某一配方后，就應(yīng)嚴(yán)格遵照工藝范圍控制好溫度， 溫度過(guò)高要產(chǎn)生大量 的沉渣，磷化液失去原有平衡。溫度過(guò)低，成膜離子濃度總達(dá)不到濃度積，不能生成完 整磷化膜。 但絕不能認(rèn)為溫度越高越好，溫度過(guò)高，磷化液中可溶性磷酸鹽的離解度加 大，成膜離子濃度大幅度提高，產(chǎn)生不必要的沉渣，白白消耗了磷化液中的有效成分， 原有的平衡被破壞， 形成了一個(gè)新的溫度條件下的平衡。 低溫磷化液 (如 30其酸比為 1:20)在溫度失去控制，其溫度上升

34、到 50時(shí)，為了維持在該溫度下的酸比( 1:10)， 溶液中的 Zn (H2PO4)2就要水解出游離酸并生成不溶于水的 Zn3 (PO4)2，因此在某一特定 的溫度下工作的磷化液，當(dāng)溫度上升時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生大量的沉淀，而使溶液中的酸比自 動(dòng)的調(diào)整到該溫度下的酸比。但這種水解反應(yīng)在溫度下降時(shí)并不可逆。因此，當(dāng)磷化液 超過(guò)一定溫度后， 再降低恢復(fù)到原有溫度時(shí)， 如果不進(jìn)行必要的調(diào)整， 就可能磷化不上。 所以溫度的控制非常重要，從減少沉渣，穩(wěn)定槽液，保證質(zhì)量來(lái)看，磷化液的溫度變化 越小越好。在進(jìn)行磷化液的加熱方式、加熱介質(zhì)等的選擇時(shí)，一定要考慮到這點(diǎn)，任何 局部過(guò)熱對(duì)磷化都是不利的。(5) . 時(shí)間

35、根據(jù)不同的目的，在不同配方中都有規(guī)定的工藝時(shí)間。時(shí)間過(guò)短，成膜量不足，不 能形成致密的磷化膜層。時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，由于結(jié)晶在已形成的膜上繼續(xù)生長(zhǎng)，可能產(chǎn)生有疏 松表面的粗厚膜。(6) . 促進(jìn)劑 在磷化過(guò)程中都存在游離酸與鐵反應(yīng)的過(guò)程，生成的產(chǎn)物之一是氫氣。Fe 2H+ Fe2+ H2如果反應(yīng)生成的氫氣不及時(shí)除去，往往會(huì)形成氫氣膜覆蓋在金屬表面上，阻礙了磷 化反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行。因此，在快速磷化反應(yīng)中還要加入一種氧化劑，使生成的氫馬上 被氧化成水而從金屬表面除去，以加速磷化處理過(guò)程，這種氧化劑被稱為磷化促進(jìn)劑。最常用的磷化促進(jìn)劑有： 硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯酸鹽等。- 13 -單獨(dú)使用硝酸鹽作氧化劑時(shí)，不能

36、將 Fe2+完全氧化成 Fe3+，使溶液中 Fe2+離子濃度 積累升高，影響磷化膜的生成速度。因此，現(xiàn)代的磷化劑中，都不單獨(dú)選用它，而是與 亞硝酸鹽或氯酸鹽等配合使用。但是， HO2、 ClO3的氧化性很強(qiáng)，如果用量過(guò)多，會(huì)使 鋼鐵表面發(fā)生鈍化，阻礙磷化反應(yīng)的進(jìn)行。因此，必須按游離酸度的要求，加入適量的 亞硝酸鹽或氯酸鹽。亞硝酸鹽的缺點(diǎn)是在酸性磷化液中不穩(wěn)定，容易分解，需不斷補(bǔ)加，否則磷化膜極 易泛黃。它分解生成的酸氣易使未磷化的濕工件 （停鏈時(shí)） 生銹。但是由于它貨源充足， 價(jià)格低廉，生產(chǎn)中有簡(jiǎn)易快速的濃度控制測(cè)試方法，目前被廣泛采用。氯酸鹽雖然不產(chǎn)生酸性氣體，在酸液中也穩(wěn)定，但是它被還原產(chǎn)

37、生Cl 。氯離子在槽液中積累，若隨后的水洗過(guò)程中水洗不充分， 使 Cl留在工件上，會(huì)帶來(lái)很大的后患。 一方面污染電泳槽液，另一方面若殘留在涂膜底下，會(huì)使腐蝕加速。（7）. 磷化前的表面調(diào)整處理利用表面調(diào)整劑對(duì)金屬表面進(jìn)行調(diào)整， 可以消除堿液除油或酸洗除銹等過(guò)程造成的 表面狀態(tài)的不均勻性， 使金屬表面形成大量的極細(xì)的結(jié)晶中心， 從而加快磷化反應(yīng)速度， 有利于磷化膜的形成。 表面調(diào)整對(duì)于磷酸鋅系溶液進(jìn)行磷化處理時(shí)，顯得尤為重要。現(xiàn)今，汽車涂裝中廣泛采用耐蝕性極好的陰極電泳底漆，因而 要求磷化膜電阻小且 各處均勻，電泳過(guò)程中磷化膜的耐酸性和耐堿性好，不易溶解，這就意味著要求采用磷 化膜薄層化、結(jié)晶細(xì)

38、小、均勻、致密及耐酸性很好的 低鋅磷化 。因而，對(duì)于高質(zhì)量的汽 車涂裝，磷化前的表面調(diào)整已成了不可缺少的工序。以前采用高溫磷化， 工件在磷化前先浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3 5的草酸水溶液中作磷 化結(jié)晶細(xì)化處理。現(xiàn)在是采用效果更好的 磷酸鈦膠體溶液 處理，由于膠體微粒表面能很 高，對(duì)物體表面有極強(qiáng)的吸附作用，膠體微粒吸附在工件表面上形成均勻的吸附層，在 磷化時(shí)，這層極薄的吸附層就是一層分布均勻，數(shù)量極多的磷酸鹽結(jié)晶的晶核，因而促 進(jìn)結(jié)晶均勻快速形成，限制了大晶體的生長(zhǎng)，結(jié)果就促使磷化膜的細(xì)化和致密，提高了 成膜性，縮短了磷化時(shí)間，降低膜厚，同時(shí)也能消除鋼鐵表面狀態(tài)的差異對(duì)磷化質(zhì)量的 影響。配制表面調(diào)整處

39、理液的水應(yīng)該是純凈的，其電導(dǎo)率不大于200 S/cm，最好采用去離子水，以避免水中雜質(zhì)離子破壞膠體溶液的穩(wěn)定性。表面調(diào)整處理液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般 為 0.1 0.2， pH 值為 8.59.5（有的表面調(diào)整劑采用有機(jī)物作分散劑， pH 值可接 近中性），在室溫下采用，最高溫度不超過(guò) 35，處理時(shí)間為 3060 秒。- 14 -表面調(diào)整處理液的更新有兩種方法。一是把粉末狀的表面調(diào)整劑配成漿狀液，用計(jì) 量泵在工作中按消耗定額定期補(bǔ)加，同時(shí)溢流掉一定量的舊槽液；另一種方法是按處理 的工件量每天補(bǔ)充表面處理劑的消耗量，一周后將整槽表面調(diào)整處理液更新重配。表面 調(diào)整劑的消耗量約以 0.5g/m2計(jì)算 。在生

40、產(chǎn)管理中，表面調(diào)整處理液應(yīng)保持良好的攪拌狀態(tài)，避免沉淀。另外，應(yīng)防止 堿、酸及磷化液進(jìn)入表面調(diào)整處理液中，以防止處理液因污染而失效。(8) . 磷化處理的方式磷化膜的主要成分為 Zn3 (PO4)24 HO 和 Zn2Fe (PO4)24 HO。研究表明， 具有 較高含鐵量的磷化膜(即 Zn2Fe (PO4)24 HO 較高)與陰極電泳漆的配套具有較高的 防腐蝕性能。 如果用“ P”代表 Zn2Fe (PO4)24 HO，而用“H”代表 Zn3 (PO4)24 H O，則含鐵量用“ P比”表示，“P比”定義為 P 。一般 P比高的磷化膜其耐蝕性、抗 PH 石擊及磷化膜附著力均好。 試驗(yàn)表明，要

41、獲得 P 比高的磷化膜，除采用 Zn2+含量較低的 磷化液外，采用浸漬處理和較弱的攪拌有利于高磷酸二鋅鐵的磷化膜的生成。而加快槽 液的攪拌，可以加速磷化膜的生成，然而這將減少磷化膜中的 P 比，因此為了較快地生 成 P 比高的磷化膜，多采用低鋅磷化液，還可以采用表面調(diào)整的方式。一般要求噴式磷 化 P 比在 70 以上，而浸式磷化 P 比可達(dá) 90以上。(9) . 磷化后的鈍化處理鈍化的作用是除去磷化膜表面的疏松層， 并對(duì)磷化膜不完全的部分或孔穴部分進(jìn)行 封閉。尤其是 P比低的磷化膜和鍍鋅鋼板上的磷化膜，鈍化的作用較大。而對(duì)于 P 比高 的磷化膜鈍化的作用效果明顯下降，甚至表現(xiàn)出 P 比的影響比

42、鈍化的影響更大。 1.3.4 磷化膜質(zhì)量的評(píng)價(jià)(1) . 外觀 好的磷化膜外觀均勻完整細(xì)密、無(wú)金屬亮點(diǎn)、無(wú)白灰。鋅系磷化為灰色膜，鐵系磷 化為彩虹色膜。檢查的方法除用肉眼觀察外，也可采用顯微鏡觀察磷化膜的結(jié)晶形狀及 致密程度。磷化結(jié)晶要求結(jié)晶尺寸小，一般控制在幾十個(gè)微米以下，最好的可達(dá)2 5m。排布越均勻，孔隙率越小越好。(2) . 磷化膜的厚度 磷化膜的厚度有一定的要求。作為防銹用磷化膜，一般來(lái)說(shuō)，磷化膜越厚，其防銹 能力越好；但是作為漆前磷化膜則是不適宜的。因?yàn)楹竦牧谆け容^疏松，涂漆后附著- 15 - 力極差，特別是采用電泳涂漆的場(chǎng)合，由于磷化膜是不良導(dǎo)電體，特別是在磷化膜不均 勻時(shí)，整

43、個(gè)涂漆面電流不均勻，在電流大的部位會(huì)產(chǎn)生局部擊穿，使漆膜產(chǎn)生外觀和防 腐蝕質(zhì)量的降低。厚的磷化膜生成的時(shí)間長(zhǎng)，磷化藥品消耗量大，在涂漆過(guò)程中漆的消 耗量也大，漆膜無(wú)光，因此，在漆前磷化，特別是采用陰極電泳時(shí)應(yīng)盡可能避免。（3）. 耐蝕性 磷化膜耐蝕性能的測(cè)定常用點(diǎn)滴法、鹽水浸泡法和中性鹽霧試驗(yàn)等方法。但隨著薄 膜磷化的推廣應(yīng)用，硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)作為涂裝前磷化的質(zhì)量檢查法已不合適，越來(lái)越多 的實(shí)踐證明，必須將磷化膜與其后的涂層復(fù)合起來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，才具實(shí)際意義。因此，與 涂層，特別是與現(xiàn)今被廣泛采用的陰極電泳漆的配套耐腐蝕試驗(yàn)，已成為檢驗(yàn)漆前磷化 膜質(zhì)量最有說(shuō)服力的方法。采用鹽霧試驗(yàn)方法，經(jīng)受的時(shí)間越

44、長(zhǎng)，證明磷化膜與漆膜配 套性越好，也可根據(jù)用戶的要求在涂裝后進(jìn)行石擊試驗(yàn)和鹽霧濕熱周期試驗(yàn)等。1.4 水洗 在涂裝前處理工序中，水洗的主要目的：一是洗凈前一道工序的殘余藥品，避免帶 入下一道工序；二是為了防止工件處理后工序間干燥引起質(zhì)量不良，采用常溫水洗。在 涂裝前處理過(guò)程中，工件不斷地把處理液帶入水洗工序，經(jīng)水洗后留在水洗槽里，因此 水洗槽內(nèi)的藥品污染度逐漸上升。為了滿足產(chǎn)品質(zhì)量，必須降低水洗槽的污染度，勢(shì)必 要補(bǔ)充大量新鮮水，保持水洗槽處于常溢流狀態(tài)。一般為了盡可能地節(jié)省水，在水洗工 序中設(shè)置噴淋管，水洗液自動(dòng)溢流到前段水洗槽內(nèi)。.稀釋倍率：一般前處理工序中脫脂后水洗要求稀釋 100 倍，

45、磷化后水洗要求稀釋1000 倍。所謂稀釋倍率，指的是前工序的化學(xué)藥品被下一道水洗清洗下來(lái)后水洗液稀釋 前工序藥品的程度； .洗凈效率：噴淋清洗一般為 90；.噴嘴流量：采用 10 L/min 為基準(zhǔn)。計(jì)算方法如下： 脫脂后水洗：補(bǔ)充水量（ L/h ）=帶出量（ L/h ） 1001/n磷化后水洗：補(bǔ)充水量（ L/h）=帶出量（ L/h）10001/n式中： n水洗次數(shù) 在涂裝前處理工序中，最后一道水洗其水質(zhì)的要求都是很高的，一般要求電導(dǎo)率在- 16 -5S/cm 以下，而沖洗后工件的滴水電導(dǎo)率在 50 S/cm以下。2. 前處理設(shè)備 涂裝常用的前處理設(shè)備類型較多。從工件運(yùn)動(dòng)形式分類，有間歇步進(jìn)

46、式和連續(xù)通過(guò) 式兩種。從處理液與工件的接觸方式分類，有壓力噴射式、浸漬式及半噴半浸式。從設(shè) 備的功能分類，有一室多工序和一室一工序。(1) . 所要求的產(chǎn)量 以汽車車身為例。采用間隔式一室多工序或手工操作的前處理設(shè)備，如圖2-1 的 a、b，每小時(shí)的最大處理量為 2輛份。采用間歇步進(jìn)式前處理設(shè)備，如圖 2-1的 c、d，每 小時(shí)的最大處理量為 12輛份。采用連續(xù)通過(guò)式前處理設(shè)備，如圖 2-1的 e、f、g，每小 時(shí)的處理量可達(dá) 45 輛份。圖 2-1 前處理設(shè)備的各種類型(2) . 工件的形狀 對(duì)于有箱型結(jié)構(gòu)的工件， 如車身，為使內(nèi)表面、 門夾層等部位也能得到很好的處理， 采用半噴半浸(圖 2

47、-1f )或全浸(圖 2-1g)的前處理設(shè)備，特別是以全浸為最好。 而且， 在進(jìn)出浸槽的兩端斜坡上，根據(jù)需要也可排布噴嘴，以加強(qiáng)處理效果。對(duì)于形狀較為簡(jiǎn)單的工件，可以采用噴射式的前處理設(shè)備。 (圖 2-1b、c、e)(3) . 可提供的場(chǎng)地空間如廠房面積受限制，可考慮選用一室多工序的前處理設(shè)備，或選用二合一綜合處理- 17 -工藝(4) . 最終產(chǎn)品質(zhì)量要求若最終產(chǎn)品質(zhì)量要求較高， 如對(duì)磷化膜的 P 比等有較高的要求時(shí)， 可考慮用浸漬式 磷化設(shè)備和噴射及浸漬的脫脂，浸式進(jìn)行表面調(diào)整。浸漬法與噴射法的工藝特點(diǎn)，見(jiàn)下表項(xiàng)目浸漬法噴射法設(shè)備結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單較復(fù)雜設(shè)備制造較容易較難設(shè)備維護(hù)易難對(duì)工件的機(jī)械力

48、小大藥品管理變化小變化大對(duì)復(fù)雜工件的處理所有面均能接受溶液處理內(nèi)腔及屏蔽處噴不到處理液槽體積較大較小所需工藝時(shí)間較長(zhǎng)較短生產(chǎn)線長(zhǎng)度較長(zhǎng)較短工作液熱量損失小大2.1 浸漬式前處理設(shè)備2.1.1 槽體槽體基本上由主槽和溢流槽兩部分組成。1. 主槽主槽按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為船形槽和矩形槽兩種。船形槽用于連續(xù)生產(chǎn)，矩形槽用于 間歇生產(chǎn)。對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)的船形磷化槽，為了便于集渣，常常作成帶錐斗的形式。錐斗的數(shù)量 可滿布于低部，亦可在局部設(shè)斗。底部應(yīng)設(shè)噴管，使渣按要求流至錐斗內(nèi)。噴管的排布 位置，噴嘴的數(shù)量與噴射液體的角度以及壓力流速均要選擇合適，應(yīng)能做到讓沉渣沿要 求的方向緩緩移動(dòng)，同時(shí)，又不能讓沉渣受激烈沖

49、擊而翻起。主槽應(yīng)有底座， 這有利于空氣流動(dòng)， 以減輕槽底的腐蝕。 另外，安裝時(shí)也易于找平 生產(chǎn)時(shí)易發(fā)現(xiàn)槽體是否滲漏- 18 -主槽材料可由鋼板、塑料、玻璃鋼、耐酸水泥等制作。使用鋼板槽體時(shí)，根據(jù)槽體 的大小，厚度可采用（ 48）mm。小型槽可使用塑料制造，其厚度可在（ 8 14）mm 間選用。槽壁襯里可根據(jù)槽液成分選擇。 堿洗槽及其后的水洗槽一般不要襯里， 酸洗槽、 磷化槽及其后的水洗槽必須襯上一層防腐蝕層或直接采用不銹鋼。為了減少熱量損失，加熱槽槽壁應(yīng)設(shè)有保溫層。保溫層厚度為（ 50 100）mm，保 溫材料可采用礦渣棉，玻璃絲棉 ，珍珠巖和蛭石粉等。2. 溢流槽 溢流槽的作用是控制主槽中槽

50、液的高度，排除漂浮物以及保證槽液的不斷循環(huán)。沒(méi) 有循環(huán)攪拌的浸漬式設(shè)備的溢流槽，僅起控制槽液高度和排除漂浮物之用。溢流槽的容積一般不宜過(guò)大，滿足溢流排污即可，但對(duì)于有循環(huán)攪拌的溢流，其容 量一般為循環(huán)泵的 3min 的流量。溢流時(shí)應(yīng)設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)，不讓油泥直接進(jìn)入下水道。 對(duì)于浮污不多的較小的水洗槽， 可以在某適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置一豎立的溢流管來(lái)進(jìn)行溢 流，這樣槽子的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單。豎直的溢流管可直通槽外，它應(yīng)便于取下，所以一般 是以槽子低部用螺紋連接。 豎直的溢流管高度也就是液面的高度， 當(dāng)液面高出溢流管時(shí)， 多余的槽液就通過(guò)溢流管排至槽外。清理槽子時(shí)，可取下豎直的溢流管，使整槽的溶液 排放掉。所以這

51、種溢流管可以替代排液閥。 豎直管口可制成喇叭口， 便于收集表面油污。 2.1.2 槽液的加熱裝置槽液的加熱裝置是利用蒸汽、電或其他熱源將槽液加熱到工作溫度，并在工作時(shí)維 持槽液溫度在一定范圍內(nèi)。根據(jù)加熱方式及熱源分有以下幾種：1直接蒸汽加熱 這是熱源與被加熱溶液直接接觸的加熱形式。優(yōu)點(diǎn)是熱效率高， 簡(jiǎn)單省事，但是由于蒸汽的溫度較高，特別不適合于磷化液的加熱。此外蒸汽直接加熱 還會(huì)因蒸汽冷凝使液位上升，使?jié)舛认♂?，甚至溢出槽外，直接蒸汽加熱噪聲大，需?用特別無(wú)聲加熱結(jié)構(gòu)。2間接蒸汽加熱 采用蛇管式或列管式的蒸汽加熱，是用蛇管和列管將蒸汽和被 加熱溶液隔開(kāi)，它避免了蒸汽直接加熱冷凝水增加液位、

52、降低濃度的問(wèn)題， 熱效率較高， 但多了一套管路，也增加了管路的密封、耐腐蝕問(wèn)題，且蒸汽排管表面溫度較高，加熱 磷化液時(shí)要產(chǎn)生結(jié)垢，很難清理。3電熱管加熱 電熱管直接插入槽液中加熱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱效率高，但電熱管的 外殼應(yīng)適應(yīng)腐蝕性的槽液要求。此外，電熱管直接加熱磷化在管壁上結(jié)上很硬的磷酸鹽- 19 -垢，使加熱效率大為下降4槽外加熱 對(duì)磷化液加熱大多采用槽外加熱，即在磷化槽外設(shè)熱交換器，使磷 化液和熱水在換熱器里作相對(duì)運(yùn)動(dòng)達(dá)到換熱。常用的是板式熱交換器。它效率高，并可 小型化；占地面積小，容易進(jìn)行化學(xué)清洗除垢。若采用槽內(nèi)熱水加熱，熱水與磷化液的 溫差控制在 20以下。控制溫差在最小范圍的目的是盡

53、量減少磷化結(jié)垢， 一方面保證理 論熱效率，另一方面也保證管路暢通。加熱器使用后，當(dāng)發(fā)現(xiàn)進(jìn)出口壓力差變大，表明 加熱器管壁有結(jié)垢阻塞。此時(shí)應(yīng)關(guān)閉加熱系統(tǒng)通入酸液，進(jìn)行去垢沖洗。2.1.3 通風(fēng)裝置 在涂裝前表面處理過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生有害的蒸汽，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮通風(fēng)裝置。通過(guò)式的 噴式和浸漬式設(shè)備的通風(fēng)方式用頂部抽風(fēng)，間歇用的小型浸槽可用槽邊抽風(fēng)。頂部通風(fēng)裝置是在工作槽的上方，通過(guò)抽風(fēng)而使浸槽內(nèi)有害蒸汽排至室外。 側(cè)抽風(fēng)是從浸槽側(cè)面抽風(fēng)，而排除有害蒸汽。2.1.4 槽液的攪拌裝置圖 2-2 磷化入槽部槽液的攪拌裝置是用來(lái)攪拌槽液， 以不斷更新與工件表面相接觸的槽液， 保證槽液的溫度和濃度的均勻，加速工 件

54、表面的化學(xué)反應(yīng)速度， 縮短工藝時(shí)間， 提高前處理質(zhì)量。它是前處理設(shè)備不可 缺少的組成部分。攪拌是通過(guò)水泵使槽液不斷循環(huán)而 達(dá)到攪拌的目的。它由水泵、管道和噴 射管等組成。一般脫脂槽液循環(huán)量應(yīng)不 小于 2次/h，表面調(diào)整槽液循環(huán)量 1 次/h 即可，磷化液的循環(huán)量也不小于 3 次/h。 磷化循環(huán)液的入槽部位很有考究。一部 分噴嘴排布在入槽入口的液表下附近， 作用是產(chǎn)生表面流層， 用于控制磷化初期的成膜， 見(jiàn)圖 2-2。一部分噴嘴排布在槽底部，使底部帶渣液向集渣口流動(dòng)，防止沉淀在底部積累。槽 底部液體的流速控制在 2m/min 左右。對(duì)于底部較大的大型磷化槽，底部槽液的流動(dòng)狀 態(tài)非常重要，它將關(guān)系

55、到連續(xù)除渣是否真正成功。- 20 -2.2 噴射式前處理設(shè)備噴射式前處理設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)包括儲(chǔ)、液槽、泵、噴射系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)及包覆噴射 系統(tǒng)的殼體等。噴射式前處理設(shè)備的形式，根據(jù)設(shè)備本身結(jié)構(gòu)的不同，可分為單室多工 序前處理設(shè)備、垂直封閉式前處理設(shè)備、通道式前處理設(shè)備。2.2.1 通道式前處理設(shè)備通道式前處理設(shè)備的形狀為一封閉隧道。根據(jù) 工藝流程及參數(shù)，將隧道分隔成若干處理區(qū)和若干 瀝水過(guò)渡段。每個(gè)處理區(qū)僅完成一道處理工序，其 剖面結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖 2-3。設(shè)備結(jié)構(gòu)主要包括：1儲(chǔ)液槽 槽體容量取下列三種情況中最大容 量的一種： 1）每分鐘噴射量的 3 倍。 2）停止加料 時(shí)，每小時(shí)工作液濃度下降不超過(guò)

56、1/4。3）停止加熱時(shí)，每分鐘液溫下降不超過(guò) 0.3。槽體還設(shè)置有附槽、擋渣板、排渣口、放水管、 過(guò)濾網(wǎng)板。附槽設(shè)在槽體的寬度方向上。伸出設(shè)備的外殼，以便補(bǔ)充槽液和安裝水泵吸 口。附槽應(yīng)加蓋密封，以防止蒸汽酸霧外溢和蒸發(fā)降溫。主槽底應(yīng)有一定的淌水斜度， 便于排空清理。放水管應(yīng)設(shè)在槽底傾斜的最低位置，磷化工序的槽與其他工序的槽的底 部結(jié)構(gòu)不一樣，這是因?yàn)榱谆ぷ鲿r(shí)有較多的沉渣產(chǎn)生。為了收集沉渣并將之排出體系 外，磷化槽多為錐底，錐角為 60。槽體材質(zhì)除磷化槽和鈍化槽要考慮耐酸性腐蝕外， 其余槽可用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼槽體對(duì)表面調(diào)整劑的使用壽命有影響，應(yīng) 加襯里。2設(shè)備殼體 設(shè)備殼體通常設(shè)計(jì)成整體結(jié)構(gòu)，形狀如一封閉隧道。兩端留有門洞， 供工件出入設(shè)備之用。設(shè)備殼體上可開(kāi)設(shè)若干玻璃窗，供內(nèi)部檢修時(shí)采光，也供日常管 理觀察。在脫脂和磷化工序之后，開(kāi)有門洞，以便進(jìn)入檢查脫脂質(zhì)量和磷化質(zhì)量及進(jìn)行 維修，但要注意門的密封與防漏。殼體內(nèi)側(cè)應(yīng)有柵格通道以供更換噴嘴之用。設(shè)備較小 時(shí)，也可在各槽上直接鋪上格柵板。壁板材料，對(duì)于腐蝕性槽液，壁板應(yīng)考慮耐腐蝕措 施。相鄰噴