前处理工艺

一、工件为什么要磷化金属基体与粉末涂层是两种性质截然不同的物质，在高温冷却、震动、气压等外部条件变化时，金属物质和高分子的有机物表现出不同的特性，两种物质的交界处变化更是明显，无法结合在一起，造成涂层脱落。经过专家的长期研究发现，金属的磷酸盐在金属与涂层中能起到紧密啮合作用，即在金属涂装前进行磷化处理，使金属表面有一层磷化膜，该磷化膜的质量好坏直接影响着涂层的结合力，在涂装工艺中显得至关重要。•1、什么叫磷化：是指在金属表面生成一层主要不溶或难溶于水的磷酸盐膜层的一种化学处理法。这种磷酸盐膜层就叫做磷化膜。•2、磷化膜的特征：•（1）、不溶于水的无机盐；•（2）、丰密的毛细孔隙；•（3）、耐腐蚀性；•（4）、精细的致密力；•（5）、稳定、均匀。（膜厚1.0-4.0µｍ左右)•3、磷化膜的作用：•（1）、提高清洁表面；•（2）、提高附着力；•（3）、提高涂膜耐蚀性。二、磷化的几种方式•1、浸渍：将工件完全浸泡在磷化槽液中。适合工件结构简单、形状复杂和封闭内腔的工件。•如：电控柜、管状的家具、铁线工艺等。•2、喷淋：用泵将磷化液加压，并以0.08-0.15MPa的压力使磷化液形成雾状，喷射在工件表面，从而达到磷化的一种处理方式。•优点：（1）、具有喷射力冲刷和溶液更新作用；•（2）、磷化时间短，一般只需2-3min；•（3）、膜结晶相对较细、致密、膜薄，孔隙率较浸泡低；•（4）、最主要的是生产量大；•（5）、设备尺寸小，占地面积少，便于自动控制。•缺点：只适用于有油无锈的工件或几何形状简单的钣金件。•如：空调、洗衣机、微波炉家用电器，汽车零部件等。•3、喷浸结合：是将工件先喷淋，然后入槽浸渍，出槽后再喷淋，•优点：（1）、即保留了喷淋磷化的速度快，时间短；•（2）、又保留了浸渍磷化对工件所有部位均可进行有效处理的长处。•缺点：设备结构复杂，设备投资费用大。•4、涂刷磷化：是指直接将磷化液（或综合性处理液）通过手工涂刷在工件表面上面达到磷化的目的。•优点：（1）、广泛用于不宜采用浸渍或喷淋处理的大型钢铁件或局部磷化或无磷化槽的厂家。•（2）、设备投资少，适应性强，操作方便。•缺点：对于封闭内腔或不易涂刷的部位不适用，人为影响大，易造成残液的加速腐蚀。三、喷淋工艺•1、喷淋处理方法是涂装前处理常用的工艺方法之一。•过程是：用水泵将处理槽液喷淋到工件表面，借助于机械冲刷，加速化学作用，来完成脱脂、表调、磷化及钝化等工序。•特点：（1）、通过直接喷淋冲击的方法，不仅具有化学作用，同时还具有机械冲击作用；•（2）、处理槽液在工件表面不断更新，加速了化学反应；•（3）、不必安装大的贮槽和使用大量的溶液，所用设备的水槽容积小，设备占地面积小；•（4）、此法适用于工件可以用传送带输送且外形较简单的各类工件和处理效率较高的场所。•2、喷淋的设备类型：•（1）、单室多工序涂装前处理设备；•（2）、垂直封闭式涂装前处理设备；•（3）、垂直输送式；•（4）、通道式。•3、设备结构：•（1）、储液槽；•（2）、水泵；•（3）、喷射系统；•（4）、通风吸湿系统；•（5）、包覆喷射系统的壳体。四、前处理喷淋工艺•1、工序名称：•热水洗→预脱脂→主脱脂→水洗Ⅰ→水洗Ⅱ→表调→磷化→水洗Ⅲ→水洗Ⅳ→纯水洗→烘干（→喷粉→固化）•2、设备：•槽体、自来水、水泵、喷咀、加热系统、挂具等。•3、检测器具：•滴定台、25ml或50ml酸碱滴定管、10ml吸量管（或10ml移液管）、标准液、指示剂、洗耳球、250ml锥形瓶、50ml量筒、1000ml烧瓶、10ml发酵管、氨基磺酸、纯水（或蒸馏水）、PH试纸、电导率仪等。•4、辅助材料：•（1）、脱脂粉（剂）；•（2）、表调剂；•（3）、磷化剂、促进剂。五、各工序的操作与维护一、热水洗1、作用：（1）、利于脱脂干净；（2）、延长脱脂槽的使用时间。2、工艺要求：（1）、温度50℃-70℃；（2）、压力0.08-0.12MPa，一般0.1MPa左右；（3）、时间1-3min。二、脱脂（包括预脱脂和主脱脂）1、操作内容：（1）、按工作体积配槽；（2）、开启喷淋泵进行循环，充分搅拌工作液；（3）、利用配制好的工作液，通过喷淋方式对工件表面进行脱脂处理；（4）、在正常生产时，化验员必须定时对处理液进行化验；（5）、根据化验结果添加脱脂粉（剂）；（6）、生产过程中化验员要观察喷淋系统的工作情况；（7）、化验员上下班时要检查工作槽中处理液的液面高度和污染情况；（8）、化验员配槽，日常添加，取样操作；（9）、化验员更换工作槽中溶液或清理槽中沉渣；（10）、日常清理喷咀。•2、工艺要求：•（1）、配槽前槽内必须干净；•（2）、碱度；•（3）、温度、时间；•（4）、压力；•（5）、清理油污，保持脱脂槽的水位；•（6）、废渣要集中处理，废液抽到缓冲储备槽，然后定量排入废水池中；•（7）补加料时必须戴防腐手套，眼镜和口罩；•（8）、一般一个月需更换。•3、判断工件是否除油干净：•（1）、目测；•（2）、擦拭法；•（3）、CuSO4法。•4、影响除油效果的因素：•（1）、材料及其表面的油污状况；•（2）、处理的时间；•（3）、处理的温度；（在加温除油中，每提高10℃，化学反应提高一倍。）•（4）、工作液的浓度；•（5）、处理的方式。•三、水洗（脱脂后面的两道水洗）•1、操作内容：•（1）、将水洗槽加满干净的自来水；•（2）、利用喷淋方式对残余在工件表面的脱脂液或杂质进行清洗；•（3）、要经常检查喷淋系统的工作情况；•（4）、检查水洗槽中的水是否干净。•2、工艺要求：•（1）、自来水，压力；•（2）、PH＝7.0-8.0；•（3）、保持槽内清洁，一般在工作状态下1-5天需更换；•（4）、在正常工作时，要打开水阀，形成溢流；•（5）、工件表面必须干净，无残余物。•四、表调•1、定义：对工件的表面调整。•2、作用：•（1）、克服粗化效应；•（2）、提高磷化速度；•（3）、细化晶粒；•（4）、改善磷化膜外观；•（5）、提高涂膜性能。•3、操作内容：•（1）、配槽，搅拌；•（2）、利用配制好的工作液，通过喷淋方式对工件表面进行表调处理；•（3）、根据化验结果添加表调剂，观察喷淋系统的工作情况；•（4）、检查工作液的液面高度和污染。•4、工艺要求：•（1）、正常的槽液是悬浊的乳白液，PH值在8.0-9.0；•（2）、一般一个星期更换；•（3）、补加时最好先用温热水溶解，然后再加入表调槽中。•五、磷化•1、操作内容：•（1）、磷化配槽时，先在槽中加入干净的自来水至工作体积的1/2处；•（2）、按工作体积加入磷化剂（或开槽剂），添加完后再加水至工作体积；•（3）、充分搅拌，开启喷淋系统和加温系统；•（4）、利用配制好的工作液，通过喷淋方式对工件表面进行磷化处理；•（5）、正常生产时，必须定时对磷化工作液进行化验检测，并做好记录；•（6）、根据化验结果，添加磷化剂、促进剂；•（7）、化验员上下班时检查工作液的液面高度和污染情况；•（8）、观察喷淋系统工作情况，更换槽中溶液或清理槽中沉渣；•（9）、日常清理喷咀。2、工艺要求：（1）、磷化槽加水配槽时前必须清理干净；（2）、检测FA、TA和Ac，控制在范围内；•NH2SO3H+NO2-→HSO4-+N2↑+H2O（3）、加促进剂时需先用水稀释，不要直接加入进去；（4）、温度，压力0.08-0.12MPa；（5）、多观察工件成膜状况，灵活掌控；（6）、保持处理液的工作体积，化验员在上下班必须化验检测一次；（7）、补加药剂时须戴防腐手套、眼镜和口罩；（8）、废渣要集中处理；（9）、溶液失效时，必须急时更换。••3、磷化槽的控制：•（1）、补加磷化剂时需少量勤补加，促进剂先用水稀释后补加；•（2）、定期清理沉渣，喷咀；•（3）、化验检测后一定要记录各个参数同补加的药剂量；•（4）、多注意工件的成膜质量，适当补加不同的药剂；•（5）、1-3个月需更换。4、磷化膜的缺陷：常见的有：（1）、挂灰；（2）、磷化膜不均匀；（3）、磷化膜发花；（4）、磷化膜发黄。允许缺陷：•轻微的水迹；•由于局部热处理、焊接以及表面加工状态的不同，造成颜色和结晶不同；•在焊缝的气孔和夹渣处无磷化膜。（1）、挂灰现象：磷化膜干燥后工件表面有白色粉末。1、磷化槽沉淀多；2、槽底沉渣浮起，粘附在工件上；3、酸比偏高；•4、磷化温度太高。•5、促进剂点过高；•6、脱脂槽碱度过高；•7、磷化水洗不充分。•更改措施：•1、清除磷化槽的残渣，并定期过滤；•2、静置磷化槽液，并翻槽；•3、补加磷化液，并调整酸比在工艺范围；•4、降低温度至范围。•5、打开循环泵搅拌，慢慢降低Ac点；•6、可用水稀释；•7、加强水洗。•更改措施：•1、先除去磷化膜，重新脱脂或除锈；•2、针对材质不同，以实验为依据，更换专用的药剂；•3、重新用强酸除锈，除去钝化膜；•4、提高槽液温度至工艺范围；•5、提高除锈的酸度或延长除锈时间。•（2）、磷化膜不均匀•现象：工件个别部位的磷化膜结晶及颜色相差较大（彩膜除外）•原因：1、工件表面脱脂或除锈不彻底；•2、工件材质不同；如：工件为高合金钢或硅钢等。•3、工件表面有钝化状态；•4、磷化槽液温度太低；•5、工件因热处理现象或机械加工不同。••（3）、磷化膜发花•现象：磷化膜不均匀，有明显的流液痕迹。•原因：1、脱脂不干净；•2、表调失效；•3、槽液喷淋不均匀。•更改措施：•1、加强脱脂或更换；•2、更换或补充表调剂；•3、检查调整磷化喷咀。（4）、磷化膜发黄现象：主要表现在冷轧板，磷化干燥后表面有锈迹。原因：1、工件磷化前，硬化层、氧化皮未彻底去除；2、工件磷化前，置空时间过久，已形成浮锈；3、酸洗时间过长，酸浓度过高，除锈槽形成过腐蚀；4、磷化后水洗槽液H+过高；5、磷化时间短；6、温度不够；•7、FA过高；•8、TA偏低、Ac不足•更改措施：•1、彻底在酸槽除掉硬化层和氧化皮；•2、缩短工件的置空时间；•3、加入缓蚀剂；•4、加多一个中和处理；•5、延长磷化时间；•6、提高温度至工艺范围；•7、用中和剂降FA；•8、补加磷化剂提高TA，补加促进剂提高Ac点；然后再调整至工艺范围。•六、水洗（磷化后两道水洗）•1、操作内容：•（1）、利用干净的自来水对残余在工件表面的磷化液或吸附物进行清洗；•（2）、检查水洗槽中的水是否干净；•（3）、检查喷淋系统的工作情况。•2、工艺要求：（1）、PH值6.5-7.5；（2）、溢流水洗；（3）、1-3天更换；（4）、水洗压力0.08-0.12MPa；（5）、电导率；（6）、时间1-2min。七、纯水洗1、操作内容：（1）、利用纯水对工件表面进行最后清洗；（2）、定期检查纯水槽中纯水的电导率。2、工艺要求：（1）、电导率≦20us／cm；（2）、喷咀雾化度好；（3）、时间1-2min。•八、烘干•工艺要求：•1、温度在140℃-165℃；•2、要有通风吸湿设备；•3、时间8-10min。•加多一道吹水装置：•对工件表面进行吹水，使工件表面凹凸处无大量积水。•总结：•前处理技术管理•1、除油除锈一定要彻底；•2、表面调整；•3、正确认识和掌握FA、TA、Ac、酸比、PH值和温度的相互关系。