前處理基礎(chǔ)知識

1、前處理基礎(chǔ)知識前 言汽車的前處理是表面處理的關(guān)鍵步驟。車身車間拼裝好的車身送到涂裝車間，首先就是進(jìn)行 前處理，然后電泳、噴中途漆、面漆等；合適的前處理為漆膜打下一個良好的基礎(chǔ)，進(jìn)而使噴漆 后車身具有優(yōu)良的耐蝕性。下面將系統(tǒng)介紹前處理工藝，內(nèi)容包括前處理的目的、各步驟的功能，如何控制工藝過程使前處 理效果最好等。前處理概述前處理典型流程：預(yù)處理（清除污垢，銹痕）-脫脂-水洗-表調(diào)-磷化-水洗-DI水洗-電泳前處理的作用。除油。形成轉(zhuǎn)化膜。封孔前處理的好處。增強(qiáng)漆層與底材的結(jié)合力。這是因為金屬的表面和因有磷化結(jié)晶而增大，且與漆層互相咬合。提供一個耐蝕保護(hù)膜，增強(qiáng)耐蝕性。萬一漆膜損壞，銹蝕的擴(kuò)展被抑

2、制。金屬底材汽車本身常用的材料有。冷軋板。電鍍鋅板。熱鍍鋅板。合金化電鍍鋅板。鋁板選擇底材會考慮到的因素。焊接性。沖壓成型性能。價格。重量、強(qiáng)度。應(yīng)用、設(shè)計。耐蝕性。與磷化的匹配（可見汽車廠采購車身材料時并不特別重視板材的可磷化性）板材的制造過程和環(huán)境對其可磷化性也會有影響，可能的影響因素有輾壓比，退火溫度、油污種 類、數(shù)量、氧化物等。另外某些為遠(yuǎn)洋運(yùn)輸而使用的防銹油不易除凈，會導(dǎo)致磷化膜出現(xiàn)條紋，鍍鋅板微小缺陷會令隨 后電泳漆膜出現(xiàn)小孔。當(dāng)汽車廠的板材來源改變，或改變了設(shè)計，沖壓油等都要注意是否與現(xiàn)有的前處理相匹配。油污種類和來源進(jìn)入前處理線的車身表面會有各種油污、塵土等，它們包括：來自軋鋼

3、廠：。輾壓、酸洗過程（金屬鹽類、鐵屑）。軋鋼油（脂肪酸、臘）。金屬氧化物。碳（退火過程產(chǎn)生）來自環(huán)境、運(yùn)輸：。凝結(jié)物、金屬氧化物。防銹油（專用于遠(yuǎn)洋運(yùn)輸）來自沖壓、裝配過程：。坯料清洗。沖壓油、拉伸油（劑）。人手接觸。焊接、銅焊。打磨、布擦（金屬屑）。膠粘劑、密封膠。字跡2 .不能形成磷化膜的表面。電鍍鋅表面有一層較厚的透明銘鈍化膜。工件表面的重鉻酸鋅膜。銅焊焊縫。焊渣、焊接高溫影響區(qū)。有機(jī)涂層。塑料。冷軋板表面的碳化物3 .不能形成磷化膜且電泳也會出問題的表面。鉸鏈處的油脂。卷邊。密封膠、膠粘劑。粉沫金屬襯套。不配套的預(yù)清洗劑和Hili材料。某些（或老化的）潤滑油。氧化物或銹蝕。指紋（上述問

4、題可采用預(yù)清洗解決或減輕影響）4 .磷化正常但電泳可能不正常的表面。鍍鋅層下鋼板搭接皺皮。鍍鋅層內(nèi)殘存氣體。經(jīng)過砂紙打磨的鐵、鋅。焊渣、鐵屑。沖壓模具不良造成的表面缺陷前處理的預(yù)處理預(yù)處理有幾種，其作用包括除去頑油、老年殘油、輕度氧化物，防止金屬 缺陷影響漆膜外現(xiàn)，防止車身表面的焊渣等雜物污染漆膜。以下介紹幾種 預(yù)處理。預(yù)脫脂當(dāng)車身表面的油污特別難除去時，預(yù)脫脂就顯得尤為重要。本工序能除去焊渣，把頑油污溶 脹。預(yù)脫脂劑還有幾個特點：。施用后不必立即洗去，有一定的防銹效果。與隨后的除油劑相容。且很容易被除油劑除去。不會對金屬表面和隨后的除油液產(chǎn)生不良影響預(yù)脫脂劑的施用和控制：有幾種施用方法：專用

5、預(yù)脫脂機(jī)，專用噴淋，人工涮涂等。如采用噴淋，濃度為10-25%，如手 工涮涂，可用100%濃度，液溫為室溫-50攝氏度。預(yù)脫脂液如循環(huán)使用，其濃度可用堿度控制。預(yù)脫脂產(chǎn)品有脫脂劑RS102 （浸泡）、脫脂劑RS108 （噴淋）等。P3-HILITE涂上HILITE產(chǎn)品于車身后，車身的缺陷很易發(fā)現(xiàn)，及時得到糾正，如果這些缺陷最后才發(fā)現(xiàn)， 則造成很大損失。HILITE產(chǎn)品的施用可用機(jī)械方法，也可人工涮涂，使用原液。防焊渣劑此劑也是使用原液，可用機(jī)械噴涂或人工涮涂，其使用地點是車身焊接前，作用是防止焊接時濺 射的焊渣對車身表面造成缺陷。除銹通常用人工涮涂于有銹部位。主要用于鋼鐵，但把除銹劑稀釋也可用

6、于鍍鋅板。除銹劑是一個例外，不能讓其殘留在車身表面 太長時間。除銹劑的使用濃度一般為5-50%，可用水或某些清洗劑稀釋。我們現(xiàn)用的除油除銹劑 RS225 等。溶劑類預(yù)脫脂劑用于除去拉伸劑、筆跡、頑油等，使用濃度100%，我們現(xiàn)用牌號RS231等。前處理劑施用方法可分為噴、浸、噴+浸三種。浸的優(yōu)點是溶液能夠接觸所用內(nèi)腔；噴的優(yōu)點是沖擊力大，節(jié)省空間；汽車處理以浸為主。每一處理步驟的作用除油 除去各種油污并防止油污重新附著于車身表面。水洗洗去殘留除油劑，以免這些除油劑被帶去后面工序。表調(diào)為隨后的磷化提供一個適宜結(jié)晶的表面。磷化把金屬表面轉(zhuǎn)化為磷化膜。水洗洗去殘留磷化液。鈍化把磷化膜的微觀“孔隙”封

7、閉。DI水洗洗去鈍化劑。新鮮DI水洗洗去各種鹽類，保證電泳漆不受污染。除油除油是前處理第一步，除油不徹底可能導(dǎo)致隨后磷化膜不良。前處理用的除油劑通常由兩部分組成，堿性鹽類和表面活性劑。堿性鹽類主要有兩個作用：。提供堿度。把水軟化堿度的強(qiáng)弱通常用總堿度和游離堿度來確定，堿度的另一指標(biāo)是PH值，一般為10-12。下面介紹有關(guān)除油的理論堿性的重要性。在強(qiáng)堿性溶液中，乳化的油污傾向于脫離工件；。中等堿性溶液對金屬無侵蝕作用；。堿本身能溶解及皂化油污。水的軟化水中的鈣、鎂、鐵等離子會與除油劑形成垢，并降低除油效率，具體影響為：。使非離子表面活性劑沉淀析出。降低油污與工件的靜電斥力。使污物附著在工件上而堿

8、性鹽能與上述金屬離子螯合而清除硬水的影響。表面活性劑表面活性劑按其主要特點有時也稱乳化劑、潤濕劑等，表面活性劑通常是一種能降低表面張力的 大分子有機(jī)物，該分子的一端為親水基，另一端為親油基。潤濕：潤濕是除油的第一步，表面活性劑能增強(qiáng)潤濕效果；。乳化：潤濕后就使活性劑能接觸進(jìn)而包圍油污并使油污脫離工件成為活性劑包圍的微粒，這就 是乳化。機(jī)械力對除油的影響 機(jī)械力（溶液攪動，噴淋）使油污更易接脫離工件，另外。不斷攪動的溶液使乳化液穩(wěn)定。可以過濾槽液。新加入的材料能迅速溶解溫度的影響提高液溫對去除油污有三個好處。降低油污粘度。降低界面張力。增強(qiáng)除油劑與油污的作用但并不是越高越好，因為。活性劑有最佳使

9、用溫度，高于此溫度就會析出。溫度太高會引起工件出槽后自干因此應(yīng)根據(jù)工藝說明書的指示選擇液溫。除油時間要有一個最起碼的時間，但通常時間不能隨便變，只能調(diào)整其他參數(shù)。水洗洗去殘除油液，以防帶去后面工序。除油效果檢驗不掛水珠為合格，除油不良（掛水珠）的部位往往導(dǎo)致磷化膜不良。漂洗水的控制通常漂洗水應(yīng)不斷溢流，以防過度污染，可測水的堿度來確定其干凈程度。漂洗水應(yīng)維持微堿性，這有助于防止金屬生銹。堿度的數(shù)值可用一個經(jīng)驗工式計算，即應(yīng)小于除油槽液的3%。對于有幾個水洗的生產(chǎn)線，可設(shè)計成后面池的漂洗水回流至前面池，這可節(jié)省用水。TPB和除油槽液的控制。TPB是最基本的工藝說明書，有關(guān)人員應(yīng)熟讀；。有些除油劑

10、分為兩組分，一是堿性鹽（如RS102），另一個是活性劑（如RS104）活性劑的濃度沒法用堿度表示，通常是按另一組份的一定比例添加。此比例可由 12比1至3比1等。槽液分析的頻度視產(chǎn)量等因素而定，通常為每2-4小時一次。最好用計量泵把除油劑連續(xù)加入槽內(nèi)。表調(diào)電泳的出現(xiàn)和對表面處理質(zhì)量越來越高的要求導(dǎo)致了對磷化膜微觀結(jié)晶的高要求；含鈦的表調(diào)劑通過提供結(jié)晶中心，使磷化結(jié)晶變得細(xì)密。表調(diào)劑特點表調(diào)劑是鈦的磷酸鹽，表調(diào)槽液為水溶液（嚴(yán)格說是膠體），實際上表調(diào)劑并不溶于水，只 是以膠體形式分散于水中，所以槽液呈白色，膠體粒子是帶電的微粒， 表調(diào)槽液的控制管理很重要，如果管理不好，膠體微粒聚合成大顆粒就會失

11、去活性。表調(diào)槽液的控制參數(shù)有三個：總鈦量、游離鈦、PH游離鈦量就是活性膠體微粒的量度，合適的 PH使表調(diào)槽液穩(wěn)定并最有效。TPB及槽液控制正如除油工藝，表調(diào)也有TPB，這也是最基本的工藝資料，有關(guān)人員必須熟讀。鈦的檢驗用專門的比色計。測總鈦時直接取槽液，加入專用試劑，即可在比色計讀取總鈦值（PPM）。測游離鈦則需先把槽液用42號試紙過濾，該試紙的孔經(jīng)為2.5微米?？傗伵c游離鈦的比值越大表示槽液越舊，或越臟。表調(diào)槽液壽命粉沫的表調(diào)劑應(yīng)先溶于少量水中，再把此液加入槽內(nèi)，實際上，此濃縮液最好加入表調(diào)槽出口的一圈噴淋管內(nèi)。表調(diào)槽液應(yīng)維持一定量的溢流，溢流速度應(yīng)達(dá)到相當(dāng)于每5天把槽液全換一次。表調(diào)槽液每

12、1-8周要排放一次。加料粉沫表調(diào)劑與水配成膠體液（濃度不要超過5%）。此液置于有攪拌裝置的加料罐，用計量泵把此濃縮液打入表調(diào)槽內(nèi)，使槽液含鈦量恒定。表調(diào)槽液的PH要控制在微堿性，控制方法是必要時加入少量Na2CO3或NaOH，應(yīng)直接加入槽 內(nèi)而不是加料罐內(nèi)。水的硬度水的硬度指一些金屬離子如Ca、Mg等的濃度，如果Ca小于20PPM、Mg小于15PPM或總硬度 小于100PPM，表調(diào)劑液可正常使用，如水的硬度超過上述值，就要考慮用部分DI水。但太軟的水也可能降低表調(diào)劑的活性（膠體顆粒太?。?。磷化磷化是整個前處理的核心工序，前處理的目的就是在金屬表面形成一層理想的磷化膜；現(xiàn)在的趨 勢是設(shè)法在鋅系磷

13、化膜中加入Mn、Ni等，但因環(huán)保等原因，也出現(xiàn)了其他系列的磷化劑。我公司牌號：常溫磷化劑RS306,低溫磷化劑RS309，電泳磷化劑RS309,RS310，鍍鋅板磷化劑RS318不管什么類型的磷化，其作用都可概括為：* 磷化膜取代復(fù)蓋了易腐蝕的金屬表面，而磷化膜的組成可認(rèn)為是一種礦物，很穩(wěn)定。磷化劑成分磷化槽液通常含磷酸、硝酸、鋅離子和其他二價金屬離子、氧化劑* 磷酸鹽磷化膜的主要成膜物質(zhì)是來自槽液的幾種金屬的磷酸鹽；這些成份的多少用總酸度表示。這些磷 酸鹽正常情況下并不析出。* 磷酸磷化液中的磷酸的作用維持槽液恒定的PH值。能與一些金屬離子形成鹽。利用磷酸根的結(jié)構(gòu)和與金屬的結(jié)合力。磷酸濃度的

14、量度為游離酸度，或者說磷酸是總酸中沒有與金屬離子結(jié)合的部分。游離酸是磷化反應(yīng)的第一步（腐蝕）必不可少的。游離酸度一般調(diào)至槽液接近析出沉淀的臨界值。* 其他成份促進(jìn)劑是氧化劑、能加速鋼鐵表面磷化成膜反應(yīng)，目前有兩類促進(jìn)劑：亞硝酸鈉和有機(jī)促進(jìn)劑。 促進(jìn)劑加速反應(yīng)的機(jī)理：金屬界面去極化作用。防止槽液中二價鐵離子積聚。電鍍鋅表面一般能接受磷化膜，而熱鍍鋅因含有少量鋁而對磷化成膜不利。這就要求磷化劑內(nèi)含 氟，這也是一種促進(jìn)劑。鋁將與F形成沉淀NaAlF6或K2NaF6。磷化膜* 磷化膜的主要成份為兩種磷酸鹽。Zn3（PO4）2.4H2O 簡稱 H 晶體和 Zn2Fe（PO4）2,4H2O 簡稱 P 晶體

15、而在冷軋鋼板表面的磷化膜組成不同于鋅板表面的膜，見下表：鋅鎳鎰鐵磷酸根CRS（%）25-351-32-47-1535-40GNS（%）30-401-32-4三135-40*磷化膜重為1.6-5.4g/m*P比P比是上述兩晶體的一個比值P/（P+H）。只對冷軋板有意義。測量方法是X射線衍射，其值與 晶體大小等有關(guān)，不很精確，通常認(rèn)為P比越大越好，一般為0.85。浸漬磷化的成膜P比高些。 *晶體越細(xì)密的磷化結(jié)晶越好。結(jié)晶大小為5-15微米結(jié)晶厚度為1-5微米* 磷化膜質(zhì)量檢驗常用的加速試驗有GM95409，鹽霧、水浸。磷化槽液管理有關(guān)人員應(yīng)先熟讀磷化的工藝說明書（TPB），說明書介紹如何開槽，如何

16、控制有關(guān)參數(shù)等重要 技術(shù)。* 磷化渣磷化渣是鋅系磷化付產(chǎn)物，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)渣內(nèi)含的鋅與鐵之比為1： 3磷化渣應(yīng)控制在300PPM以內(nèi)。磷化渣必須定期或連續(xù)除去。可用高位槽、壓濾機(jī)等。* 磷化后的水洗這一步水洗極重要，水越干越好，可測總酸度* 磷化槽管理小結(jié)游離酸總酸促進(jìn)劑液溫氟（只適用于鋁）槽液循環(huán)（主循環(huán)、表面攪拌）過濾漂洗水鈍化以前通常用三價銘或六價銘的鈍化，現(xiàn)逐漸轉(zhuǎn)向無銘鈍化。鈍化能增強(qiáng)冷軋鋼板的耐蝕性，增強(qiáng)鍍鋅板的耐水浸性。下面以RS401為例介紹鈍化知識。用RS401進(jìn)行鈍化的作用。確保除去金屬表面的殘留磷化液。使金屬表面呈微酸性。封孔應(yīng)用（同樣應(yīng)熟悉RS401和TPB）RS401鈍化液可噴可浸，15-30秒。控制參數(shù)有濃度和PH。去離子水洗鈍化后，電泳前去離子水洗。來自硬水的鹽類會透過漆膜吸收水分，而產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而使漆膜產(chǎn)生水泡。一般有兩步去離子水洗，第一步循環(huán)去離子水，第二步新鮮去離子水。去離子水的質(zhì)量指標(biāo)是電 導(dǎo)率。要注意去離子水中是否有微生物，可定期殺菌。另外，SiO3并不能用電導(dǎo)率測出來，又不易除去，當(dāng)其含量大于5PPM時，可能使工件外觀出現(xiàn)斑點，因此必要時要用其他方法分析SiO3的含量前處理槽液管理要點把槽液參數(shù)調(diào)至要求值分析（檢查）每步的參數(shù)記錄主要參數(shù)檢查主要設(shè)備有關(guān)讀數(shù)（壓力、溫度等）檢查