涂装前处理工艺.docx

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涂装前处理工艺

涂装前处理工艺

涂装前消除被涂物表面上的各种油污（如润滑油、乳化液、油脂、汗渍等）和尘埃，使被涂面洁净的清洗工序是涂装前处理工艺必不可少的工序；洁净的被涂面（是否）进行何种化学处理（或称转化膜处理）或机械加工处理（如抛丸处理等），根据被涂物的底材及表面状态，涂装工艺要求选用。

一．钢铁表面的预处理一般包括除油、除锈、磷化等工艺过程，具体为：

脱脂→二道水洗→表调处理→磷化→二道水洗→去离子水洗。

1.温度将影响除油速度，一般来讲温度高能加快除油速度，但温度太高会使表面活性剂分解，影响除油效果。

碱性溶液除油一般在钢铁槽中进行，温度为50～80℃之间，除油次数取决于产量和油污程度，一般为1～2次，对于大批量的零件可采用压力喷射的施工工艺。

乳化剂除油：

利用乳化剂的润湿、乳化、增溶和分散等能力，除去工件表面的油污，如OP乳化剂等。

溶剂除油：

利用有机溶剂对油脂的溶解能力，除去工件表面的油污，常用的有机溶剂有汽油、煤油、松香水等。

2.水洗

水洗为主要辅助工序，在脱脂、磷化后都采用，以清除残存在工件上的各种溶液的残渣，水洗彻底与否直接影响工件涂层的质量和防腐能力。

为节约能量，此二道水洗可采用逆流漂洗技术。

在磷化后的最后一道水洗应采用去离子水洗以确保磷化质量。

3.表面调整

磷化前的表面调整处理可消除由于碱性脱脂而造成的表面状态不均匀性，经磷酸钛盐溶液（胶体钛）预处理的零件表面（界面）能产生电位，活化表面，从而产生大量的自由能，增加了磷化晶核数目，使晶粒变得更加微细，加速成膜反应。

表面调整剂主要有两类：

一种是酸性表调剂，如草酸，另一种是胶体钛。

两者应用都非常普及，两者兼备有除轻锈的作用，在磷化前处理中是否选用表调工序和选用哪一种表调剂视由工艺和磷化膜的要求决定的。

一般原则是涂漆前打底磷化、快速低温磷化需要表调。

如果工件在进入磷化槽时，已经二次生锈，最好采用酸性表调，但酸性表调只适合于>／50℃的中温磷化。

一般中温锌钙系不表调也行，铁系不需要表调。

4.磷化

将工件浸入磷化液中，在一定温度下进行化学反应，使其表面生成一层难溶的磷酸盐保护膜，磷化膜可显著提高涂料对金属的附着力，提高耐腐性。

磷化处理基本方法有浸入法和喷淋法两种，磷化质量虽然在很大程度上取决于除油、除锈的质量，但喷淋法对于提高磷化质量也是一种有效的工艺手段，并且能缩短工艺时间，但存在如下缺点：

①由于飞溅容易腐蚀设备；②工序间容易生锈；③结晶粗大。

浸入法的优点有：

①只要液体能达到的地方都能实现处理目标；②易形成含铁量较高的颗粒状结晶磷化膜，与阴极电泳具有良好的配套性。

浸入法的缺点有：

①没有冲刷辅助作用；②处理速度慢。

目前也有采用喷浸相结合的工艺。

磷化一般按成分、温度或厚度进行分类：

①按溶液成分分类：

锌系、锌钙系、锌铁系、锌锰系、铁系等；②按处理溶液的温度分类：

高温磷化（80～90℃）、中温磷化（50～70℃）、低温磷化（30～50℃）、室温磷化（节能）；③按磷化膜厚度分类：

厚型磷化：

σ≥10μm，膜质量／>7.5g／m2（适合于冷挤压、防锈浸油、电绝缘）；中厚型磷化：

5μm<σ<10μm，膜质量4.3～7.5g／m2（适用于手工喷漆）；薄型磷化：

11μm<σ<4μm，膜质量1.1～4.3g／m2（适用于电泳涂漆、静电喷涂、粉末喷涂）；特薄型磷化：

0.3μm<σ<1μm，膜质量0.3～1.1g／m2（适用于高装饰性电泳底漆）。

二.铝及铝合金表面处理工艺

1.除油：

碱洗的目的主要是去除铝合金表面沾附的油污。

常用的碱洗液配方由Na2CO3、Na3PO4、Na2SiO3和添加剂组成，主要用浸洗和喷洗，也可用电解清洗和超声波清洗。

2.去除氧化膜：

铝材表面自然形成的氧化膜是不均匀非连续薄膜，在涂装前必须彻底清除，对于轧制的铝合金制件可用铬酸、硫酸、氢氟酸的混合液来去除表面氧化膜，而压铸件则以硝酸为主。

3.化学转化：

转化处理的目的是使铝合金表面形成致密而均匀的连续薄膜。

这一工序的作用相当于钢铁件表面处理工艺中的磷化工序，但其溶液不同，铝及铝合金的转化膜以铬酸／盐酸、磷酸／盐酸和氟氢酸为基础，转化膜质量通常为2.5g／m2，转化膜形成后，必须用清水清洗，然后用热风干燥，以增强膜层的硬度。

一般情况下，喷漆工艺能获得较好的外观质量。

喷漆涂层具有较好的光泽、色泽及耐候性，通常用于汽车外涂层、摩托车油箱等外观要求较高的场合。

对于防腐要求较高的场合，如摩托车车架、放在厨房中的冰箱等一般采用喷粉工艺。

电泳工艺一般运用于耐盐雾试验、耐冲击性等要求比较高的场合并且充当底漆的作用。

当然象汽车雨刮器、高档门锁等只需一道电泳漆就能满足要求。

有时对一种产品三种工艺都能适用，这由各方面的综合因素而定。

三种工艺各有利弊，在设备投资方面电泳设备一次性投资大，而且关键设备主要依赖于进口；喷粉设备一次性投资最少，但由于粉末烘烧温度高，所以设备（能耗）运行费用高。

目前在国外已经研制出流平性较好而固化温度又低的粉末涂料和防腐性能可以与粉末涂料相貔美的油漆。

涂装设计时，尽量采用合适的涂装和前处理工艺，以满足产品表面光泽和耐腐蚀要求。

表面处理工艺对涂装表面质量有着重大的影响，因此，每道工序所用溶剂应仔细选择。

涂装前处理环节

脱脂-水洗-表调-磷化-水洗-钝化-去离子水

涂装前处理包括脱脂（除油）、除锈、磷化三个部分。

磷化是中心环节，除油和除锈是磷化之前的准备工序，因此在生产实践中，既要把磷化工作作为重点，又要从磷化质量的要求出发，抓好除油和除锈工作，尤其要注意它们之间的相互影响。

涂装前处理脱脂除锈

优质的磷化膜只有在彻底去除了油物、锈、氧化皮等异物的工件表面上形成。

因为残留在工件表面的油污、锈蚀、氧化皮等会严重阻碍磷化膜的生长。

此外还会影响涂层的附着力、干燥性能、装饰性能和耐蚀性能，彻底去除这些异物是磷化的必要条件。

除油和除锈是磷化之前的两道基本工序，相对而言，油比锈的危害性大，而且有油的工件会直接影响除锈速度，所以，除锈应在除油的基础上进行，但对于油少锈多的工件也可以将除油与除锈两道基本工序合二为一，在一个槽中同时完成除油除锈工序，可缩短生产线，降低设备投入、厂房投资费用，但处理质量不如分槽好，对此要求不高的情况下可以采用。

采用此工序后，除油剂也应选择酸性药剂和除锈剂配套使用。

除锈仍采用盐酸，盐酸除锈速度快，除锈干净彻底，对氧化皮也有很好的去除功能，且又是常温使用，弊病是盐酸除锈酸雾较大，有害健康，环境污染严重。

随着工业的发展，环境保护和劳动条件的改善已成为人们共同关心的问题。

因此，在选择药剂时应考虑环境保护的需要。

所以选择除油剂时要求配制简单，去污能力强，不含常温下难清洗的氢氧化钠，硅酸盐，OP乳化剂等成分，常温下易水洗，不含毒性物质，不产生有害气体，劳动条件好。

选择除锈剂时要求内含促进剂，缓蚀剂和抑制剂，能提高除锈速度，防止工件产生过腐蚀和氢脆，能较好的抑制酸雾。

尤其值得重视的是酸雾抑制，酸洗除锈过程中产生的酸雾，不仅腐蚀设备和厂房，污染环境，而且可引起人们牙齿腐蚀，牙结膜发红，流泪，疼痛，咽喉干燥，咳嗽等症状，所以有效抑制酸雾，不但是环保的需要，还是出于对职工身体健康考虑的需要。

考虑上述要求，经筛选，除油和除锈剂采用了磷化公司的XH-16C除油除锈添加剂与验算配制而成，常温下使用，处理时间10-30min，它能提高除锈速度，防止工件产生过腐蚀和氢脆，能较好的抑制酸雾。

配方：

XH-16C4%+HCL（35%）60%+H2O

涂装前处理水洗

除油除锈后的水洗，虽然属于涂装前的辅助工序，但同样需引起足够的重视。

除油除锈后工件表面易附着某些非离子表面活性剂及CL-等。

这些残留物质若清洗不彻底，就可能引起磷化膜变薄，产生线状缺陷，甚至磷化不上。

因此要提高除油除锈后的水洗质量，需经过多次漂洗、两道水洗、时间1-2min，并经常更换清水，保证清水PH值在5-7值之间。

涂装前处理磷化

所谓磷化，是指把金属工件经过含有磷酸二氢盐的酸性溶液处理，发生化学反应而在其表面生成一层稳定的不溶性磷酸盐膜层的方法，所生成的膜称为磷化膜。

磷化膜的主要目的是增加涂膜附着力，提高涂层耐蚀性。

磷化的方法有多种，按磷化时的温度来分，可分为高温磷化（90-98℃），中温磷化（60-75℃），低温磷化（35-55℃）和常温磷化。

为提供良好的涂装基底，要求磷化膜厚度适宜，结晶致密细小。

中、高温磷化工艺，虽然磷化速度快，磷化膜耐蚀性好，但磷化膜结晶粗大，挂灰重，液面挥发快，槽液不稳定，沉渣多，而低、常温磷化工艺所形成的磷化膜结晶细致，厚度适宜，膜间很少夹杂沉渣物，吸漆量少，涂层光泽度好，可大大改善涂层的附着力、柔韧性、抗冲击性等，更能满足涂层对磷化膜的要求。

值得注意的是，过去一直认为磷化膜厚，涂装后涂层的耐蚀性高，磷化膜本身在整个涂装体系中并不单独承担多大的耐蚀作用，它主要起到使漆膜具有强粘附性，而整个涂层系统的耐蚀力则主要取决于漆膜的耐蚀力以及漆膜与磷化膜的优良配合所形成的强粘附力。

磷化液一般由主盐、促进剂和中和剂所组成。

过去使用的磷化液，大多采用亚硝酸钠（NaNO2）作促进剂，效果十分明显，但在NaNO2在磷化液中有很大危害：

一是影响磷化液的稳定性，NaNO2在酸性条件下极不稳定，在极短的时间内就分解了。

因此，不得不经常添加。

NaNO2的这种特性，往往引起磷化液的主盐不稳定，磷化液沉淀较多，磷化膜挂灰严重，槽液控制困难，磷化质量不稳定；二是NaNO2是世界公认的致癌物质，长期接触危害人体健康，环境污染严重。

解决的方法：

一是减少NaNO2的用量；二是寻找替代物。

配方：

XH-1B4%+H2O

涂装前处理钝化

磷化膜的钝化技术，在北美和欧洲国家被广泛应用，采用钝化技术是基于磷化膜自身特点决定的，磷化膜较薄，一般在1-4g/m2，最大不超过10g/m2，其自由孔隙面积大，膜本身的耐蚀力有限。

有的甚至在干燥过程中就迅速生黄锈，磷化后进行一次钝化封闭处理，可以是磷化膜孔隙中暴露的金属进一步氧化，或生成钝化层，对磷化膜可以起到填充、氧化作用，使磷化膜稳定于大气之中。

涂装前处理磷化膜的干燥

对磷化膜进行干燥处理，可起到两个方面的作用，一方面是为下道工序涂漆作准备，以除去磷化膜表面的水分，另一方面是进一步提高涂装后膜的耐蚀性。

建立涂装前处理生产线，先要完成工艺设计，然后才能进行非标设备的设计、制造和安装。

因此工艺设计是建立生产线的基础，正确、合理的路线对生产操作及产品质量将会产生良好的影响。

涂装前处理工艺设计

主要包括：

处理方法，处理时间，工艺流程等。

1处理方式工件处理方式，是指工件以何种方式与槽液接触达到化学预处理之目的，包括全浸泡式、全喷淋式、喷淋浸泡组合式、刷涂式等。

它主要取决于工件的几何尺寸及形状、场地面积、投资规模、生产量等因素的影响。

例如几何尺寸复杂的工件，不适合于喷淋方式；油箱、油桶类工件在液体中不易沉入，因而不适合于浸泡方式。

1.1全浸泡方式将工件完全浸泡在槽液中，待处理一段时间后取出，完成除油或除锈磷化等目标的一种常见处理方式，工件的几何形状繁简各异，只要液体能够到达的地方，都能实现处理目标，这是浸泡方式的独特优点，是喷淋、刷涂所不能比拟的。

其不足之处，是没有机械冲刷的辅助使用，因此处理速度相对较慢，处理时间较长，特别是象连续悬挂输送工件时，除工件在槽内运行时间外，还有工件上下坡时间，因而使设备增长，场地面积和投资增大。

仅对磷化而言，国外比较趋向于采用全浸泡方式，据称全浸泡磷化易形成含铁量较高的颗粒状结晶磷化膜，与阴极电泳具有好的配套性。

1.2全喷淋方式用泵将液体加压，并以0.1～0.2Mpa的压力使液体形成雾状，喷射在工件上达到处理效果。

由于喷淋时有机械冲刷和液体更新使用，因此处理速度加快、时间缩短。

生产线长度缩短，相应节首了场地、设备、不足之处是，几何形状较复杂的工件，像内腔、拐角处等液体不易到达，处理效果不好，因此只适合于处理几何形状简单的工件。

喷淋方式也不太适合于酸洗除锈，它会带来设备腐蚀、工序间生锈等一系列问题，因此在选择喷淋酸洗时必须十分慎重。

据报道，全喷淋磷化易形成结晶枝状粗大、含铁量较低的磷化膜，国外不提倡作为阴极电泳漆前打底的前处理。

全喷淋方式主要应用于家用电器、零部件类的粉末涂装、静电涂漆、阳极电泳等。

1.3喷淋-浸泡结合式喷淋-浸泡结合式，一般是在某道工序时，工件先是喷淋，然后入槽浸泡，出槽后再喷淋，所有的喷淋、浸泡均是同一槽液。

这种结合方式即保留了喷淋的高效率，提高处理速度，又具有浸泡过程，使工件所有部位均可得到有效处理。

因此喷淋-浸泡结合式前处理即能在较短时间内完成处理工序，设备占用场地也相对较少，同时又可获得满意的处理效果。

在国内外，对于前处理要求较高的汽车行业，一般都趋向于采取喷淋-浸泡结合方式。

1.4刷涂方式直接将处理液通过手工刷涂到工件表面，来达到化学处理的目的，这种方式一般不易获得很好的处理效果，在工厂应用较少。

对于某些大型、形状较简单的工件，可以考虑用这种方式。

2处理温度从节省能源、改善劳动环境、降低生产成本、化学反应速度、处理时间和生产速度要求出发，在生产应用中普遍采用的是低温或中温前处理工艺。

工件除有液态油污外，还有少量固态油脂，在低温下，固态油脂很难去除，因此脱脂温度不管是浸泡还是喷淋均应选择中温范围。

如果只有液态油脂，选用低温脱脂完全可以达到要求。

对一般锈蚀及氧化皮工件，应选择中温酸洗，方可保证在10min内彻底除掉锈蚀物及氧化皮。

除非有足够的理由，一般不选择低温或不加温酸洗除锈，低温酸洗仅限于如：

工件锈蚀很少、无氧化皮；除锈时间不受限制；允许采用盐酸酸洗等情况。

表面调整工序，通常不需加温，一般就是常温处理。

低温或中温磷化，磷化速度都没有明显的差别，都可在较短的时间内快速形成磷化膜。

磷化后的工件，如果要求有较长的工序间存放时间，变应该选择中温磷化，才会有较好的防锈效果。

整个前处理过程，都可采用常温不加温洗方式，如果最后一道水洗是热水烫干，其水温应在80℃以上。

3处理时间处理方式、处理温度一旦选定，处理时间应根据工件的油污、锈蚀程度来定。

一般可参考前处理药剂使用说明书的处理时间要求。

4工艺流程根据工件油污、锈蚀程度以及底漆要求，分为不同的工艺流程。

4.1完全无锈工件预脱脂--脱脂--水清洗--表调--磷化--水清洗--烘干（电泳底漆时可不干燥，直接进入电泳槽）。

这是标准的四工位流程，应用面广，适合于各类冷轧板及机加工的无锈工件前处理，还可将表调剂加到脱脂槽内，减少一道表调工序。

4.2一般油污、锈蚀、氧化皮混合工件脱脂除锈“二合一”--水清洗--中和--表调--磷化--水清洗--烘干（或直接电泳）。

这套工艺是国内应用最为广泛的流程，适合各类工件（重油污除外）的前处理；如果采用中温磷化，还可省掉表调工序，简单的板型工件，也可省掉中和工序，成为标准带锈件的四工位工艺。

4.3重油污、锈蚀、氧化皮类工件预脱脂--水清洗--脱脂除锈“二合一”--水清洗--中和--表调--磷化--水清洗--烘干（或直接进入电泳槽）。

对于重油污的工件，首先应进行预脱脂，除去大部分的油脂，以保证在下一步脱脂除锈“二合一”处理后，得到完全洁净的金属表面。

5几点注意事项在工艺设计中有些小地方应该十分注意，即使有些是与设备设计有关的，如果考虑不周，将会对生产线的运行及工人操作产生很多不利的影响，如工序间隔时间，溢流水洗，磷化除渣，工件的工艺孔，槽体及加热管材料等。

5.1工序间隔时间各个工序间的间隔时间如果太长，会造成工件在运行过程中二次生锈，特别是有酸洗工艺时，酸洗后工件极易在空气中氧化生锈泛绿，最好设有工序间水膜保护，可减少生锈。

生锈泛黄泛绿的工件，严重影响磷化效果，造成工件挂灰、泛黄，不能形成完整的磷化膜，所以应尽量缩短工序间的间隔时间。

工序间的间隔时间若太短，工件存水处的水，不能完全有效的沥干，产生串槽现象，特别在喷淋方式时，会产生相互喷射飞溅串槽，使槽液成分不易控制，甚至槽液遭到破坏。

因此在考虑工序间隔时，应根据工件几何尺寸、形状选择一个恰当的工序间隔时间。

5.2溢流水清洗提倡溢流水洗，以保证工件充分清洗干净，减少串槽现象。

溢流时应该从底部进水，对角线上部开溢流孔溢流。

5.3工件工艺孔对于某些管形件或易形成死角存水的工件，必须选择适当的位置钻好工艺孔，保证水能在较短的时间内充分流尽。

否则会造成串槽或者要在空中长时间沥干，产生二次生锈，影响磷化效果。

5.4磷化除渣对于任何一种磷化液都会或多或少产生沉渣（轻铁系彩色磷化沉渣很少），应在工艺予设计时注明设有磷化除渣装置，特别是喷淋磷化时，除渣装置必不可少，典型的除渣装置有：

斜板沉淀器、高位沉淀塔、离心除渣器、纸布袋滤渣等都可供选择。

5.5槽体及加热管材料虽然对于槽体加热管材料的选择不是工艺设计的内容，如果在工艺设计时不予提醒，可能会造成设备设计人员的疏忽，而影响整个生产线的运行。

对于硫酸、盐酸酸洗时，其槽体材料只能选用玻璃钢、花岗岩、塑料，加热管只能选用铅锑合金管、陶瓷管，而不能选用不锈钢材料。

如果是采用磷酸酸洗，其槽体及加热管材料均可选用不锈钢材料，当然玻璃钢、塑料、花岗岩均可。

涂装前处理前处理具体分类

前处理即涂装前对工件表面之氧化皮、铁锈、油脂、尘土等污垢物进行彻底清洗的工序，使涂装粉体与金属表面结合牢固、附着力强、从而使产品获得高品质，延长产品的使用寿命。

前处理的一般流程

脱脂----水洗----表调----皮膜----水洗（根据工件特性灵活调整）。

前处理分为：

喷雾式、浸液式、潜泳式三种形式，视工件及具体生产要求选择处理方式。

1．喷雾式

喷雾式处理方式是利用喷淋原理，使药液连续不断的作用于工件表面，工作连续性强，效率高，适合大批量的作业要求，处理效果好，适合于较大管件，长件及结构较为简单的物品，且一般采用架高结构，节省地面空间。

2．潜泳式

潜泳式处理方法是通过吊空链传送，让工件以浸入泳池，在药液池中进行处理的方法，适合各种复杂形状的物件处理，效果好且节省药水用量

3．浸液式

浸液式处理法是利用天车将工件吊浸于药液池中，通过物理及化学方式，完成对工件表面的处理。

适合于表面复杂，生锈严重的工件脱脂、皮膜槽设置气管，对处理液进行搅拌视工件的具体情况，可在药液槽内设加热装置，提高处理效率设置简单，成本低涂装系列本公司可根据现场实地为客户设计生产，制造安装与售后一条龙服务。

整厂涂装设备，整厂输出，粉体自动、手动喷粉房、液体Disk喷房、喷漆台、水濂柜、金属自动前处理，密封炉、隧道炉、烘干炉、水切炉、悬吊输送机等UV机系列隧道炉设备采用国外先进技术设计制造，结构先进、拆装简便、外形美观。

选用国内新型保温材料、隔热保温性强、选用选红外加热技术，加热元件布置合理，能源消耗低。

采用热风循环，使炉内温度更均匀，确保烘烤品质量。

电控柜采用先进数显自动控温系统，在常温-200c之间可任意调节，反应灵敏，工作可靠。

可根据用户产品要求，设计制造各种非标烘箱及通过式烘道流水线

涂装前处理涂装前处理设备的发展趋势

1、设备紧凑化。

在确保工艺技术要求、产能、通过性的前提下，处理室（前处理通道）和处理液槽体应尽可能紧凑。

2、通过精益优化设计，降低设备装机动率，削减能耗和CO2排放量。

3、采用计算机控制技术，提高前处理设备的自动化、智能化水平。

如工艺参数（工况）自动测量、记录，自动监控、加料调整，设备故障预警和显示等。

4完善节水技术、清洗水再生回收利用和综合利用技术，提高水的利用率和削减单位处理面积（或件）的耗水量，实现零排放。

如采用PT-RO、纳米过滤技术回收清洗水再循环再利用技术，排风中的水汽（水雾）回收装置等。

5、改进优化被处理件的装挂方式和输送方式，使设备紧凑化。

如增大工件出入槽的角度或旋转进出槽，使结构复杂的工件（如汽车车身）内外表面100%处理完善，并使其在工序间带液（水）量尽可能少，削减前处理药品和水的消耗量。

6、涂装前处理设备作业环境苛刻，一直处在水和蒸汽中，设备已被腐蚀。

腰包用10~20年。

在设计处理前设备时就应选用耐蚀性材料（如优质不锈钢板及制件、塑料件等）和加强设备结构上的方式措施。

7、涂装前处理槽液的加热采用热泵技术（装置）代替小锅炉。

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