前处理电泳情况分析报告

整车电泳可行性分析报告一、电泳涂装简介电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法，电泳涂料是一种水性溶液或水乳液。它是将具有导电性的被涂物浸渍在装满水稀释的、浓度比较低的电泳涂料槽液中作为阳极（或阴极），在槽中另设置与其相对应的阴极（或阳极），在两极间通直流电一定时间，在被涂物上析出均一、水不溶的涂膜的一种涂装方法。根据被涂物的极性和电泳涂料的种类，电泳涂装法可分为两种：一是阳极电泳涂装法（AED），被涂物为阳极，所采用的电泳涂料是阴离子型（带负电荷）；二是阴极电泳涂装法(CED)，被涂物为阴极，所采用的电泳涂料是阳离子型（带正电荷）。电泳槽液粘度很低，易浸透在槽液中的车身（被涂物）的袋状构造部及缝隙中。电泳槽液具有高的导电性，涂料粒子能活泼泳动，而沉积到被涂物上湿涂膜的导电性小，随湿涂膜增厚其电阻增大，达到一定电阻值时，就不再电沉积上去。基于这两点，电泳涂装具有良好的泳透性，生成比较均一的涂膜。槽液的固体含量低，粘度小，被车身带出槽外涂料少，且可用超滤（UF）装置和反渗透（RO）装置回收利用。涂膜的附着力强，防锈性能好（20μm厚的阳极电泳涂膜的耐盐雾腐蚀性300h以上，阴极电泳涂膜1000h以上）。电泳槽液的溶剂（水溶性溶剂）含量少，用喷灯点火都烧不起来，可少担心现场火灾和爆炸。表1阳极电泳涂装(AED)与阴极电泳涂装(CED)对比表比较项目AEDCED耐蚀性3、4倍以上泳透力（性）1.5倍以上消费电力约1/2烘干温度180℃×20min（保温）160℃×20min（保温）另外，浸式涂漆还有一种自泳涂装法，通过与汉高公司闫博士及上海合成树脂研究所刘工程师探讨，了解了一些相关情况。自泳涂装法在国外属于较成熟技术，是汉高公司的专利，泳涂过程是一个化学反应过程，漆液呈酸性（PH为3），基体产生的铁离子参与反应，以溶液浓度差作为推动力，成膜后硬度较高，抗弯曲性差。与阴极电泳比较，投资相对较小，维护成本、运行成本、能源消费较少。生产设备工程要求的技术含量较高，槽体设计时要经过严格测算，方能达到一定泳透率，保证漆膜厚度，槽液管理主要对Fe2+/Fe3+、F-含量进行控制，定期对槽液进行搅拌，不需每天补加，维护正常。表2电泳、自泳涂装法的特点一览表项目电泳涂装自泳涂装自动化程度从漆前处理到电泳漆烘干可实现生可实现自动化产自动化，适用于大量流水连续生产膜厚膜厚均匀，可控制在10~35um范围。槽设计决定膜厚，浓度差、时间控制膜厚，可达15~30um。耐腐蚀性工件内腔、焊缝、边缘等处的耐腐蚀性显著提高，阴极电泳漆膜的耐盐雾性在500h以上，高达1000h。耐盐雾性在500~1000h。涂料利用率与喷涂法等相比，涂料的有效利用率可高于95%涂料的有效利用率高于95%泳涂推动力电场力浓度差，化学反应被涂物要求导电性、可先进行前处理磷化裸铁状态，不能有磷化膜费用投资大，运行成本、维护成本较高综合运行成本低20%漆膜性能较好硬度高，抗弯曲差应用现状普遍应用零部件应用，没有放大实践经验耐温性不影响耐温110℃以下，高温后性能下降从以上对比中可看出，无论在综合性能、技术成熟程度、应用状况等方面考虑，阴极电泳涂装技术目前还是客车整车防腐涂漆的首选工艺。二、工艺及设备设计分析1、前处理工艺设计需考虑的条件前处理是涂装工艺中最重要的工程之一。为获得最佳的磷化膜，确保产量和处理面积，必须精心设计和选用前处理工艺及设备。在设计时需要考虑的必要条件：被处理物（车身）的大小、形状及面积，材质（钢板种类、铝材等），产量，被涂物的输送方式（整车为间歇步进式），处理方式（喷射方式，浸渍方式），设备场地（空间），运行效率，前处理的质量基准等。a)水洗要求：前处理水洗工序的实质是用水稀释、置换的原理洗掉被涂物上附着的处理液，水洗效果（被涂物洗后的清洁度）与水洗次数、水洗方式、水洗用水的污染度、自来水和纯水的水质、沥水时间等工艺参数有关。脱脂后、磷化后都需要进行多次水清洗，附着在磷化膜上的水珠在干燥后要浓缩上千倍，产生白色斑点，将直接影响涂层的耐蚀性、耐潮湿性或污染电泳槽液。一般达到工艺要求的洗净度，需水洗2次以上。b)沥水要求：工序间的沥水时间应达到不仅没有水流，而且要几乎无滴水程度。沥水时间长了被涂物易风干而产生锈蚀，沥水一般为30秒左右，最长不超过1分钟。因此需要从产品设计上开工艺孔解决。沈飞日野大客车整车骨架异型管每间隔一定距离都开有一定尺寸的工艺孔，而且都是经过计算的，既不能影响整车强度又能保证在规定时间内达到沥水要求。c)装置要求：在连续全浸式处理时，车身顶部内表面的空气排不尽，形成气包，有可能将车体浮起。气包未处理部位，没有防锈能力。入槽装置设计时要考虑解决这一问题。d)白车身的清扫要求：据了解，造成电泳涂膜尘埃缺陷的灰尘87%为金属粉尘（白车身带来的40~250μm的焊渣、切削粉），因此须彻底清理，减少带入量。为防止焊装后的白车身将尘埃、颗粒带入涂装工程中对白车身必须进行清扫。车身进入前处理生产线前，要设计工位用于车身清扫，清扫工具有吹风枪、吸尘器或高压水枪，除去焊接的飞溅物，焊口打磨灰（铁粉）等。e)前处理的日常管理：前处理的日常管理可认为决定了前处理的质量，因而要求高精度的管理技术。生产线设计要充分考虑日常管理要求，如从处理液的药品、水的补给，温度管理，生产线起动，各槽液处理时间、温度、浓度，磷化膜性能，前处理设备日常维护等。f)前处理、电泳后工序：因电泳涂装有局限性，仅适用于具有导电性的被涂物涂底漆。如木材、塑料、布等无导电性的物件不能采用这种涂装方法；由多种金属组合成的被涂物，电泳特性不一样，也不宜采用电泳涂装工艺；不能耐高温（160~185℃）的被涂物，也不能采用电泳涂装工艺。因此，一些玻璃钢、塑料件需在电泳后装配，整车涂胶也需在电泳后进行，电泳后应设计相应工位用于上述操作。2、电泳工艺设计需考虑的条件阴极电泳在大客车行业中没有得到广泛应用的原因，主要在于客车生产一般属于小批量生产，不能满足电泳槽液6个月的更新周期，因槽液的更新速度太慢，槽液中的树脂老化和溶剂组成的变动大，而使槽液不稳定，同时也会造成车身电泳涂装成本上升。a)槽液的更新期和稳定性电泳涂装在运行生产过程中，被涂面积的大小决定消耗槽中的电泳涂料的多少，槽液的消耗使固体分下降，需及时（每班或每小时）补加，以确保槽液的固体分控制在20%的范围内，当消耗（或补加）的电泳涂料的累计使用量达到初始配槽所用涂料量时称为一个更新期（turnover，略称T.O），以月/T.O表示，也有用涂装面积大的被涂物（如汽车车身）的数量表示。更新期长不利于槽液的稳定；电泳涂装法适用于大量生产，一般各漆厂推荐更新期为2~3月；更新期超过6个月，不宜采用电泳涂装法，因很难维持槽液的稳定，因此在设计电泳涂装线时应认真考虑更新期。更新期长的情况下，在确保电泳条件的基础上槽液容量应尽可能设计小些。电泳涂料的槽液稳定性系指槽液在规定的工艺条件下，长期使用槽液不变质，泳涂出的涂膜性能合格。有的涂料公司用更新期长（如6个月/T.O）来表示其槽液稳定性好，而更新期越短，槽液越不稳定。以12米客车为例，若按年产1000台车计算，更新期为2~3年，若按4000台车计算，更新期近6个月。因此，客车整车电泳存在以上问题，或者增加成本，或者电泳质量得不到保证。b)电泳槽液杂质控制在阴极电泳涂装场合的有害离子是阳离子，如Na+、Fe2+、Pb2+、Ni2+、Ca2+等。这些对电泳涂装过程起有害作用的离子称为电泳槽液的杂质离子，槽液被杂质离子污染的程度以其含量表示，规定有限值，称之为杂质离子的许可浓度。槽液中的杂质离子含量要定期检查控制，测定频率一般为1~2个月一次。槽液中的杂质离子含量超过限值时（或槽液电导过高时），则可排放超滤（UF）液，用纯水置换UF液，来降低槽液的杂离子含量。c)槽液温度和电泳时间控制槽液温度、电泳时间和泳涂电压是电泳涂装的三个基本工艺条件。经调试，选择最佳值后，在电泳涂装生产线上是保持稳定不变的。阴极电泳槽液一般控制在（28±1℃）范围内，在厚膜阴极电泳涂装场合也有推荐较高的槽液温度（29~35℃）的（PpG公司推荐的条件）。在生产过程中，随槽液温度增高涂膜增厚，同时槽液温度高了，易使有机物的水溶液变质加速，对槽液的稳定性不利。槽液温度低对槽液的稳定性有利，可是涂膜变薄，当低于15.5℃时，湿涂膜的粘度大，被涂物表面的气泡不易排出，且易产生薄膜弊病。因此，在正常生产时，可控制温度在电泳涂装的最佳温度，不生产时可控制在低温状态。d)阴极电泳槽液循环系统和过滤阴极电泳槽液自配槽后就需连续循环搅拌，特殊情况时停止搅拌时间不应超过2h。循环搅拌的主要功能有以下4个：①保持槽液均匀混合和防止颜料在槽中或被涂物的水平面上沉淀，提高车身内表面的涂装效果；②槽液循环经过滤器，除去槽液中的颗粒状的尘埃和油污；③保持槽液的温度均匀，通过使用热交换器交换掉由涂装电能和泵工作的机械能转换成的热量；④及时排除在电泳过程中在被涂物表面上产生的气体。槽液循环系统一般由循环过滤、循环热交换过滤、超滤（UF）三条回路组成。在槽液循环过程中确保液面流速不应小于0.2m/s，靠近槽底部槽液流速最低为0.4m/s。在连续式生产时，槽液流向与被涂物（如车身）前进方向一致，液流速度一般要为车身移动速度的2~4倍。槽液在循环管路系统内的流速必须都保持在0.4m/s以上，才能防止管路系统的沉淀。槽液的循环次数根据所选用的阴极电泳涂料品种不同有差异，如PPG体系要求4~6次/h，而Stolllak体系则要求2~5次/h，以此来选用循环泵的流量。e)槽液管理为确保生产的正常进行和获得稳定的涂装质量，电泳涂装生产现场必须对设备、槽液和生产环境进行严格的科学管理并做好记录。必须定期测定，做好记录，发现不正常现象，立即采取措施解决。三、单班年产4000(1000)辆客车前处理、电泳成本分析1、一次投槽费用（以200t槽计算）前处理（帕卡）：品牌牌号槽容量（t）建浴单价(元)金额(元)1000L加(kg)实际加入(kg)脱脂剂FC-364C2002040008.935600脱脂剂FC-364C2002040008.935600表调剂PL-40402001.734022.07480磷化剂PB-3140M20045900010.090000AD-4813480016.012800AC-148008.06400NT-405512.825607.017920AD-48790.36020.01200AC-1310.45906.1560合计207560电泳（PPG）：项目编号名称数量总数量费用预估电泳槽建浴1电泳漆树脂72121Kg78989Kg280（万元）2电泳漆颜料6868Kg一次投槽总费用：约300万元。2、整车前处理运行费用（1）电消耗及费用名称安装功率kW运行功率kW单台耗电量kWh电单价元/kWh单台电费(元)前处理系统3502981490.9134.1（2）材料消耗前处理药剂消耗费（国产）预脱脂脱脂表调磷化磷化添加剂磷化促进剂合计单台用量2.052.050.33.580.720.72单台价格(元)22.422.412.0453.734.38.6123.47前处理药剂消耗费（帕卡）预脱脂脱脂表调磷化磷化添加剂磷化促进剂合计消耗量10101.01364g/m2单价元/m20.080.080.020.120.030.03单车成本元/台363695413.513.5162易损件消耗费名称设备安装数量价格年消耗单台消耗费用过滤袋2460元/个17280元/年4.32轴封22000元/个4000元/年1风机轴承61000元/个3000元/年0.75皮带635元/个420元/年0.105过滤布15元/米1625元/年0.406合计6.581(26.3)（3）蒸汽消耗及费用名称热耗量单台消耗费用备注前处理系统平均15t/h蒸汽750（4）工业水消耗及费用名称水消耗量m3/h单台消耗量单台费用前处理系统21m3/辆2元/辆（5）纯水消耗及费用名称水消耗量m3/h单台消耗量单台费用前处理