轎車前處理二線的工藝分析

1、神龍公司轎車前處理生產(chǎn)二線的工藝分析摘要：涂裝前表面預(yù)處理的好壞直接影響涂層使用壽命和裝飾效果。本文從工藝流程和設(shè)備布局兩方面系統(tǒng)地介紹了神龍公司預(yù)處理二線。從脫脂劑、脫脂溫度、脫脂時(shí)間和機(jī)械作用幾個(gè)方面對(duì)脫脂效果進(jìn)行了探討，列舉了該線脫脂段物理和化學(xué)參數(shù)。分析了磷化的成膜原理，同時(shí)就酸比、溫度以及處理時(shí)間對(duì)磷化膜質(zhì)量的影響作了簡(jiǎn)要的探討?？梢詾轭A(yù)處理的管理和工藝選型提供參考。關(guān)鍵字：脫脂 表調(diào) 磷化 鈍化前言神龍公司的轎車前處理生產(chǎn)二線是由法國ALSTOM公司設(shè)計(jì)制造，由東風(fēng)汽車公司21廠和24廠安裝并配合調(diào)試的。設(shè)計(jì)能力為7.5萬輛/年，目前該生產(chǎn)線已投入運(yùn)行兩年半。從使用結(jié)果說，該生產(chǎn)線

2、工藝先進(jìn)，運(yùn)行可靠，產(chǎn)品質(zhì)量好，自動(dòng)化程度高，具有國內(nèi)先進(jìn)水平。一、工藝分析1前處理的目的涂裝前表面預(yù)處理是指用化學(xué)的方法或機(jī)械方法除車身內(nèi)外的所有異物和油污，如各種防銹油，拉延油等，然后，涂覆一層密而薄的磷化膜和鈍化膜，從而提供適合于涂裝要求的良好基底，使電泳底漆有力的附著在金屬表面，達(dá)到保護(hù)汽車車身的目的。它是直接影響涂層使用壽命和裝飾效果的重要環(huán)節(jié)。2前處理工藝過程前處理線采用低溫脫脂及磷化工藝，脫脂溫度為572，磷化溫度為502，輸送裝置采有世界先進(jìn)的同步滑撬輸送裝置，磷化采用槽外板式循環(huán)加熱、板框式壓濾機(jī)。材料使用上海Hankel公司前處理產(chǎn)品、化學(xué)品自動(dòng)補(bǔ)加。目前，大型汽車廠的處理

3、大都采用噴浸噴的處理工藝，其主要工藝過程如下：預(yù)脫脂脫脂水洗1水洗2表面調(diào)整磷化水洗3水洗4鈍化循環(huán)去離子水洗白車身 磷化車身 1)脫脂脫脂就是去除車身內(nèi)外表面的油污，它主要是依靠清洗劑的浸潤，分散、乳化及增溶作用達(dá)到去除油污的目的，一般采用先噴洗再浸洗的方法，脫脂質(zhì)量的好壞主要取決于以下幾個(gè)因素：(1)脫脂劑早年汽車生產(chǎn)中曾大量采用堿液清洗去油,主要采用氫氧化鈉、碳化鈉、磷化鈉之類的堿性物質(zhì)，這類物質(zhì)價(jià)格較低，使用簡(jiǎn)便，可組成機(jī)械化生產(chǎn)，曾在汽車生產(chǎn)中大量使用，但是，它的脫脂能力較差，需要較高的脫脂溫度，隨著表面活性劑產(chǎn)量和品種的不斷增加，出現(xiàn)了把堿性物和表面活性劑結(jié)合使用的堿液脫脂劑，它既

4、保存了堿性脫脂劑方便價(jià)廉的優(yōu)點(diǎn)，又能大大提高脫脂效率，降低脫脂溫度，與單用表面活性劑脫脂相比，既降低了脫脂費(fèi)用，又有很高的脫脂效果。一般來說，清洗液的PH值越高，其清洗效果越好，但對(duì)金屬的腐蝕也相應(yīng)增加。當(dāng)PH10時(shí)，鍍鋅層在堿液中就會(huì)有腐蝕。但在實(shí)際生產(chǎn)中,我們選擇的PH值是1012，因?yàn)檐嚿碓趬A液中浸泡的時(shí)間較短，正好利用腐蝕除掉表面的腐蝕層，增強(qiáng)鋅的活性。因此，必須將PH值理想范圍是在12以下。(2)脫脂溫度一般來說，溫度越高，脫脂越徹底，但是，并不是所有場(chǎng)合都是溫度越高越好，溫度越高，能耗加大，在采用某些種類表面活性劑的脫脂液中，過高的溫度會(huì)使表面活性劑析出聚集，如同油珠附著在表面上，

5、造成磷化膜發(fā)花不均勻。(3)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。壓力噴設(shè)脫脂時(shí)間一般為1.53min。浸漬脫脂一般用35min,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)。(4)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)迫使新鮮的脫脂液與零件表面有良好的接觸，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零件表面，噴射時(shí)促使脫離零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零件表面上。在中低溫脫脂中，機(jī)械作用尤其重要，

6、一般地說，壓力噴射脫脂比浸漬脫脂速度快一倍以上。噴射壓力通常為0.10.2Mpa.目前，神龍公司前處理采用的是中溫脫脂工藝，脫脂溫度為572，預(yù)脫脂時(shí)間為1min,槽液PHL Me3(PO4)2時(shí)，就產(chǎn)生不溶性磷酸鹽的沉積，覆蓋在金屬表面，構(gòu)成磷化膜。Fe2+除部分參與成膜形成Zn2Fe(PO4)2.4H20外，剩余部分被氧化成Fe3+.目前市場(chǎng)上磷化液種類繁多，按其組成成份不同，可分為鋅鈣系、錳系等磷化液化形成的磷化膜粗糙，磷化溫度高，能耗大，沉渣多；鐵鹽磷化膜膜薄，涂膜的耐蝕性差，以上兩種都不是理想的汽車車身磷化液。電泳涂裝要求磷化膜薄而致密，磷化膜重量以1.02.5g/m2為宜，而且磷化

7、膜在電泳槽中的溶解度要小，應(yīng)有良好的導(dǎo)電性。磷化膜過厚（超過2.5g），不僅導(dǎo)電性差，機(jī)械性能和防腐性能也不好，試驗(yàn)和生產(chǎn)應(yīng)用證明，鋅系磷化液是較為理想的磷化液。八十年代發(fā)展了一種新的磷化工藝即低鋅磷化，低鋅磷化工藝有利于磷酸二鋅磷化膜的生成，但低鋅體系的磷化膜生面速度低，槽液控制比較復(fù)雜，盡管如此，為了獲得優(yōu)良的磷化膜質(zhì)量，低鋅磷化工藝仍被廣泛應(yīng)用于汽車車身。磷化膜質(zhì)量取決于以下幾個(gè)工藝參數(shù)的影響： (1)酸比酸比即總酸度與游離酸的比值。它應(yīng)根據(jù)不同的目的和要求，不同的處理?xiàng)l件及不同的配方維持在一個(gè)適應(yīng)的數(shù)值。酸比比較小的配方，游離酸高，成膜速度慢，磷化時(shí)間長(zhǎng)，所需溫度高；酸比比較大的配方，

8、成膜速度快，磷化時(shí)間短，所需溫度低。 (2)溫度磷化溫度是能否成膜的一個(gè)非常重要因素，磷化配方一旦選定，就要嚴(yán)格遵照工藝范圍控制好溫度，溫度過高要產(chǎn)生大量沉渣，磷化液失去原有平衡；溫度過低，成膜離子濃度總達(dá)不到溶度積，不能生成完整的磷化膜。(3)時(shí)間根據(jù)不同目的，在不同的配方中都有規(guī)定的工藝時(shí)間，時(shí)間過短，成膜量不足，不能形成致密的磷化膜層；時(shí)間過長(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。底漆2線磷化采用的是中溫鋅系磷化，磷化槽液溫度控制為502，磷化時(shí)間為180秒。根據(jù)資料介紹和實(shí)踐證明，對(duì)陰極電泳前磷化膜應(yīng)具備以下質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：（1） 外觀 目測(cè)應(yīng)均勻、致密、無銹；（2）

9、 磷化膜質(zhì)量 應(yīng)在23g/m2范圍；（3） 結(jié)晶細(xì)度 小于10；（4） P比：85%以上（即膜中Zn2Fe（PO4）2H2O含量高,耐堿性好）；（5）Ni含量20 mg/m2以上。5)鈍化 磷化后的鈍化處理是指對(duì)磷化膜采用含鉻的酸性水溶液補(bǔ)充處理，它有以下兩個(gè)方面的作用：一是使磷化膜孔隙中暴露的金屬進(jìn)一步氧化或生成鉻化層，填補(bǔ)磷化膜孔隙，使其穩(wěn)定于大氣中，以便提高磷化膜單層的防銹能力，故也稱之為封閉處理；二是通過含鉻的酸性溶液處理，可以去掉磷化膜表層疏松結(jié)構(gòu)及包含在其中的各種水溶性殘留物，降低磷化膜在電泳時(shí)的溶解量，以提高涂膜的耐蝕性。歐美以及我國大都采用鈍化處理，日本因鉻的污染問題而較少使用

10、。目前流行的主要是鉻鹽鈍化，三價(jià)鉻工藝比六價(jià)鉻工藝效果更好，且廢水處理也比較容易，所以，正在被廣泛采用。6)去離子水洗汽車車身在進(jìn)入電泳槽之前必須進(jìn)行去離子水洗，以免雜質(zhì)離子帶入電泳槽，對(duì)陰極電泳漆來說，殘留在車身內(nèi)外表面的殘液電導(dǎo)率最好不要大于20s/cm。3 前處理各工序主要工藝參數(shù)及其控制范圍 前處理工藝參數(shù)多（包括物理參數(shù)和化學(xué)參數(shù)），這些參數(shù)必須嚴(yán)格控制，定期檢測(cè)。現(xiàn)將其主要工藝參數(shù)匯總?cè)绫硪唬罕硪? 前處理線各工序主要工藝參數(shù)工 序主 要 工 藝 參 數(shù)預(yù)脫脂溫度572 時(shí)間1min PH12 噴淋壓力0.10.2MPa 游離堿410pt 堿比2.25脫脂溫度572 時(shí)間3min

11、PH12 噴淋壓力0.10.2Mpa 游離堿911pt 堿比2.25水洗1PH值9.5水洗2總堿度6水洗4總酸度0.5鈍化PH3.54.5 Cr6+:1012pt去離子水洗電導(dǎo)率50s/cm注：前處理材料采用上海漢高（Hankel）公司的產(chǎn)品二、工藝設(shè)備的布局預(yù)處理二線設(shè)備龐大、布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊，自動(dòng)化程度高，該線全長(zhǎng)154米，工藝基礎(chǔ)寬6.5米。在空間上分為四層布置，0層為設(shè)備輔助層，1層為工藝設(shè)備層，高度為3.15米。2層為工藝通道層，高度為7.6米。3層為設(shè)備頂部，高度為12.5米。下面按工藝流程及空間布置分別說明。1、 助設(shè)備層該層設(shè)備分為三種類型：存儲(chǔ)槽類、化學(xué)品補(bǔ)加裝置類、污水回

12、收的地溝線路1、 存儲(chǔ)槽類分為轉(zhuǎn)移槽和廢水槽轉(zhuǎn)移槽是在需要維修清理工藝槽和管線時(shí)將工藝槽內(nèi)可使用的化學(xué)液體暫時(shí)移到轉(zhuǎn)移槽內(nèi)放置，待設(shè)備修復(fù)后再投入使用。其中脫脂液轉(zhuǎn)移槽120平方米，脫脂液廢水槽150立方米，清洗液廢水槽240立方米，磷化液轉(zhuǎn)移槽150立方米，鈍化廢水槽40立方米。廢水存儲(chǔ)槽是將廢水處理站之前的存放槽，由于主要的水洗有四段工藝，用水量大，清洗液及表調(diào)液送入廢水站之前存放在清洗槽內(nèi)。2、 化學(xué)品補(bǔ)加裝置類化學(xué)品的補(bǔ)加與工藝要求密切相關(guān)，有六類補(bǔ)加裝置：脫脂液補(bǔ)加、表面活性劑補(bǔ)加、表調(diào)劑補(bǔ)加、磷化液補(bǔ)加、磷化促進(jìn)劑補(bǔ)加以及鈍化劑補(bǔ)加。目前，在7.5萬輛計(jì)劃時(shí)，脫脂1每周排放一次，由

13、脫脂2補(bǔ)加一半，另一半補(bǔ)加新液，脫脂2四周排放一次。水洗1每周排放一次，運(yùn)行時(shí)接受水洗2溢流6立方米/小時(shí)，水洗2每四周排槽一次，溢流每小時(shí)6立方米。表調(diào)液排槽每周一次，循環(huán)時(shí)溢流量1.6立方米/小時(shí)。磷化槽及管網(wǎng)四月清理一次，循環(huán)時(shí)根據(jù)酸度、PH值及鋅錳鎳的含量要求進(jìn)行補(bǔ)加。水洗3每月排放一次，循環(huán)時(shí)每小時(shí)接受水洗4的溢流量6立方米。水洗4四個(gè)月排槽一次，鈍化液每三個(gè)月排槽一次，處理子水每小時(shí)補(bǔ)充1.5立方米。3、 污水回收的地溝線路由于前處理工藝使用大量的酸、堿性物質(zhì)，具有極強(qiáng)的腐蝕性和毒性，所有廢液都必須回收后送入廢水處理站進(jìn)行處理，構(gòu)成一個(gè)封閉的液體循環(huán)系統(tǒng)，避免對(duì)環(huán)境構(gòu)成破壞。地溝線

14、路的設(shè)置是根據(jù)不同區(qū)域的酸、堿性質(zhì)分別回收。它們是：脫脂區(qū)、水洗區(qū)、磷化區(qū)、促進(jìn)劑補(bǔ)加區(qū)、處理子水再生區(qū)和鈍化區(qū)。2、工藝設(shè)備層工藝設(shè)備層與工藝通道層實(shí)際上是一體化的結(jié)構(gòu)，只是在通道的下部。主要是各工藝段的槽體，管網(wǎng)和泵體，按工藝順序有十個(gè)槽體，分別是： 預(yù)脫脂 脫脂 水洗1 水洗2 表調(diào) 鈍化 水洗4 水洗3 磷化 圖一. 前處理生產(chǎn)線工藝流程預(yù)脫脂槽（20立方米）脫脂槽（115立方米）水洗1槽（12立方米）水洗2槽（67立方米）表調(diào)槽（67立方米）磷化槽（125立方米）水洗3槽（12立方米）水洗4槽（67立方米）鈍化液槽（12立方米）處理子水洗槽（12立方米）其中12立方米和20立方米的槽

15、是噴淋段，即上部只裝有噴淋管。67立方米、115立方米和125立方米的槽是浸入槽，即車身要被泡在這些槽內(nèi)，凡是有溫度要求的工藝段，它們的槽體都要用工業(yè)絲綿做保溫層，外面再用鍍鋅鐵皮密封。包有保溫層的有脫脂1和脫脂2、磷化三個(gè)槽。相應(yīng)的這三個(gè)槽由單獨(dú)供給熱能的熱交換系統(tǒng)，采用的是板式換熱器。另外，由于表調(diào)槽溫度要小于30，為了防止溫度升高，也裝有熱交換器，但供給的是冷水。工藝設(shè)備層共有臥式離心泵17臺(tái)，其作用在于噴淋和槽液循環(huán)。噴淋工藝段就只有用于噴淋的泵。浸入工藝段除了用于噴淋管的噴泵外，還有用于槽液循環(huán)攪拌的泵，在泵的進(jìn)口端管路上全部安裝有絲網(wǎng)過濾器，避免雜物損壞泵和各種閥門、傳感器、儀表。

16、其中在磷化后的水洗4、處理子水洗工藝段，還安裝了三個(gè)袋式過濾器，循環(huán)泵的管路上串有板式熱交換器。其中脫脂1、脫脂2、表調(diào)段個(gè)有一臺(tái)，冷熱水由單獨(dú)的管路供給。磷化段一臺(tái)，并且在板式換熱器的供熱管路上專門配有一臺(tái)增加泵，以加強(qiáng)供熱的可能性。此外，為消除磷化槽內(nèi)的磷化渣，還有一個(gè)分系統(tǒng)專門完成此項(xiàng)任務(wù)，這個(gè)系統(tǒng)的核心設(shè)備是一臺(tái)壓濾機(jī)，經(jīng)過壓濾，磷化渣作為廢物被排除。該層設(shè)備的管網(wǎng)上裝有很多精密的儀表和各類閥門，是整個(gè)生產(chǎn)線正常運(yùn)行不可缺少的一部分。3、工藝通道層工藝通道層內(nèi)的設(shè)備種類相對(duì)較少，主要有殼體、骨架、噴管、同步雙鏈及吊臂。骨架一般用型鋼對(duì)焊，截面呈正方形，表面刷漆。殼體為鋼板，其中從脫脂1

17、至表調(diào)段為碳素鋼板，從磷化至前處理出口全部是不銹鋼板，如此相適應(yīng)，前面五段是堿性環(huán)境，所以工藝層設(shè)備基本上是不銹鋼類。噴淋工藝一般在通道的四壁全部布置有噴管。浸入工藝一般在進(jìn)出口兩端的側(cè)面布置有噴管。運(yùn)輸裝置采用同步懸鏈，同步懸鏈垂下吊臂，每四個(gè)吊臂運(yùn)輸一臺(tái)小車。懸鏈被封閉在一個(gè)回字形的機(jī)構(gòu)內(nèi)，回字型的下部留出小槽讓吊臂運(yùn)行，在小槽內(nèi)全部用一種塑料毛刷對(duì)稱布置，封住小槽，該層塑料刷的安裝極為重要。由于它本身耐酸堿，耐潮濕和高溫環(huán)境，并且不易折斷，有一定彈性和強(qiáng)度，可以完全將通道內(nèi)的酸、堿和高溫濕氣隔開，不讓它們腐蝕懸鏈和軌道，并且回字形的軌道內(nèi)用風(fēng)機(jī)吹入空氣，形成正壓，完全可以消除懸鏈被腐蝕的

18、可能，吊臂用不銹鋼管制成。左右兩邊的懸鏈各自構(gòu)成閉環(huán)，但它們由同一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過分動(dòng)箱，由兩個(gè)完全相同的鏈條帶動(dòng)，所以兩邊的吊臂可以保持相同速度，不會(huì)偏移，左右兩個(gè)鏈輪的中心距離是3.6米。4、設(shè)備頂部層設(shè)備頂部層主要是風(fēng)機(jī)層，由于整個(gè)前處理通道內(nèi)全部是酸、堿液體，有的液體溫度在60左右，再加上大量的噴淋霧化、攪拌，使通道內(nèi)產(chǎn)生大量蒸汽，這些蒸汽會(huì)在設(shè)備表面冷凝，腐蝕設(shè)備，污染環(huán)境，還會(huì)沿縫隙外逸，影響工藝效果。因此，前處理線必須要將蒸汽抽出，排到高空。表調(diào)段以前是堿性環(huán)境，由兩臺(tái)風(fēng)機(jī)排氣。磷化段以后是酸性環(huán)境，也有兩臺(tái)風(fēng)機(jī)排氣，同樣按抽風(fēng)的分配，前后兩端各有一臺(tái)風(fēng)機(jī)送氣，以平衡氣壓。由于送氣的溫度比通道內(nèi)氣溫低，所以送氣要經(jīng)過預(yù)熱，預(yù)熱的方式是在送風(fēng)機(jī)出口端安裝管式換熱器，為避免臟粒進(jìn)入，在進(jìn)口端還有空氣過濾裝置，送入氣體是氣體沿著通道內(nèi)懸鏈軌道防出的，起到了保護(hù)懸鏈免受腐蝕。三、總結(jié)神龍公司轎車前處理生產(chǎn)二線從投產(chǎn)至今已有一年半，從運(yùn)行的情況看，該段生產(chǎn)線可靠性好，工藝先進(jìn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，產(chǎn)品質(zhì)量好。前