塗裝工藝包括前處理和塗裝兩大部分。金屬表麵處理的質量直接影響(xiǎng)塗層對被塗工件基材的附著力及材料的耐(nài) 腐蝕性能。因此,要獲得高質量的產品(pǐn),必須嚴格塗裝前的表(biǎo)麵處理作業。通過前處理,是工件達到(dào)下列 要求(qiú):①無油(yóu)汙及水分;②無鏽跡及氧化物;③無(wú)酸(suān)、堿等殘留物;④工件(jiàn)表麵(miàn)達到一定的粗糙度。 工件表麵處理合格後,經幹燥除(chú)去水分,即可進入塗裝(陰極電泳前不一定幹燥除去水分)。
1塗裝前處理工(gōng)藝
根據(jù)工(gōng)件材質不同如銅、鐵、鋁及鋁合金或塑料等,其前處理工藝條件是有區別的。
1.1鋼鐵件(jiàn)前處理工(gōng)藝
鋼(gāng)鐵表麵的預處理一般包括除油、除鏽、磷化等(děng)工藝過程(chéng),具體為:脫(tuō)脂→二道水洗→表調處理(lǐ)→磷化→二道水洗→去離子水洗。
1.1.1脫脂
將工件表麵油(yóu)汙除去。除油的方法有堿(jiǎn)性溶液除油、乳化劑除(chú)油、溶劑除油及超聲波除油等。堿性溶液(yè)是一種常用的除油劑,它是利用強堿對植物油的(de)皂化反(fǎn)應,形成溶於水的(de)皂化物達到除油脂的目的。純粹的強(qiáng)堿液(yè)隻能皂化除掉植(zhí)物油脂而不能除掉礦物油脂。因此人們通過在強堿液中加入表麵活性劑,利用活性劑的乳化作用達到去除礦物油的目的。堿性溶液除(chú)油劑一(yī)般采用NaOH、Na2CO3、Na3PO4、焦磷酸及Na2SiO3等,如采用浸漬法,溶液濃度(dù)控製(zhì)在3%~6%;采(cǎi)用噴淋法時,溶液濃度可(kě)控製在0.5%~3%。堿性(xìng)溶液的除油能力隨pH的升高而增(zēng)強,見表1。
表1pH值對除油能力的影響
溫度將影響除油速度,一般來講溫度高能(néng)加快除油速度,但溫度太高會使表麵活性劑分解,影響除油效果。
堿(jiǎn)性溶液除油一般在鋼鐵槽中(zhōng)進行,溫度為50~80℃之(zhī)間(jiān),除油次數取決於產量和油汙(wū)程度,一般為1~2次,對(duì)於大批量的零件可采(cǎi)用壓力噴射的施工(gōng)工藝。
乳化劑除油:利用乳化劑的潤濕、乳化、增溶和分散等能力,除去工(gōng)件表麵的油汙,如OP乳化劑等。溶劑(jì)除油:利用(yòng)有機溶劑對油脂的(de)溶解能力,除去工件表麵的油汙,常(cháng)用的有機溶劑有汽油、煤油、鬆香水等。
1.1.2水洗(xǐ)
水洗為主要輔助工序,在脫脂、磷化後都采用,以清(qīng)除殘存在工件上的各種溶液的(de)殘渣,水洗徹底(dǐ)與否直接影響工件塗層的質量和(hé)防腐能力。為節約能量,此二道水洗可采用逆流漂洗技術。在磷化後的最後一道水洗應采用去離子水洗以(yǐ)確保(bǎo)磷化質量。
1.1.3表麵調(diào)整
磷化前的表麵調整處理可消除由於堿性脫脂而造成的表麵狀態不(bú)均勻性(xìng),經磷(lín)酸鈦鹽溶液(膠體鈦(tài))預處理的零件表麵(界麵)能(néng)產生電位,活化表麵,從而產(chǎn)生大量的自由能,增加了磷(lín)化(huà)晶核數目,使晶粒變得更加微細,加速成膜反應。
表麵調整劑主要有兩(liǎng)類:一種是酸性表調劑,如草(cǎo)酸,另一種是膠體鈦。兩者應用都非常普及,兩者兼備有除輕鏽的作用,在磷(lín)化前處理中是否選用表調工序(xù)和選用(yòng)哪一種表調劑視由工藝和磷化膜的(de)要求決定的。
一般原則是塗漆前打底磷化、快速低溫磷化需要表(biǎo)調。如果工件(jiàn)在進入磷化槽時(shí),已經二次生鏽,最好采用酸性表調,但酸性表調隻適合(hé)於>/50℃的(de)中溫磷化。一般中溫鋅鈣係不表調也行,鐵係不需要表調。
1.1.4磷化
將工件浸入磷化液中,在一定溫度下進行化學(xué)反應,使其表(biǎo)麵(miàn)生成一層難(nán)溶的磷酸鹽保護膜,磷化膜可顯著提高塗料對金屬的附著力,提高耐腐性(xìng)。
磷化處理基本(běn)方法有浸入(rù)法和噴淋(lín)法兩種,磷化質量雖然在很大程度上取決於除油、除鏽的質量(liàng),但噴淋(lín)法(fǎ)對於提高磷化質量也是一種(zhǒng)有(yǒu)效的工藝手段,並且能縮短工藝(yì)時間,但存在如下缺點:①由於飛濺容易腐蝕設備;②工序間容易生鏽;③結晶粗大。浸入法的優點有:①隻要液體能達到的地方都能實(shí)現處理目標;②易形成含鐵量較高的顆(kē)粒狀結晶磷化膜(mó),與陰極電泳具有良好的配套性。浸入法的缺點(diǎn)有:①沒有衝(chōng)刷輔助作用;②處理(lǐ)速度慢。
目前在國外汽車行(háng)業一般采用(yòng)噴浸相結(jié)合的工藝。磷(lín)化一般按成分、溫度或厚(hòu)度進行分類:①按溶液(yè)成分分類:鋅係、鋅鈣(gài)係、鋅鐵係、鋅錳係、鐵係等;②按(àn)處理溶液的溫度分類:高溫磷化(80~90℃)、中(zhōng)溫磷化(50~70℃)、低溫磷化(30~50℃)、室溫磷化(huà)(節能);③按磷化膜厚度分類:厚型磷化:σ≥10μm,膜質量/>7.5g/m2(適合於冷擠壓、防鏽(xiù)浸油、電(diàn)絕緣);中厚型磷化:5μm<σ<10μm,膜(mó)質量4.3~7.5g/m2(適用於手工噴漆(qī));薄型磷(lín)化:11μm<σ<4μm,膜質(zhì)量1.1~4.3g/m2(適用於電泳塗漆、靜電噴塗、粉末噴塗);特薄型(xíng)磷化:0.3μm<σ<1μm,膜質量0.3~1.1g/m2(適用於高裝飾性電泳底漆)。
1.2鋁及鋁合(hé)金表麵處理工(gōng)藝 由於鋁和鋁合金(jīn)底材表麵塗膜的附著力(lì)較差,因此必須經過表麵預處理,使(shǐ)其表麵形成一層轉化膜。這不僅能增強塗膜的結合力,而且使耐腐蝕性能也(yě)大大提高。鋁及鋁合(hé)金的表麵處理一般(bān)為:堿洗(xǐ)→熱水清洗→冷(lěng)水清洗→去氧化膜→冷水清洗→冷水清(qīng)洗→化學(xué)轉化→冷水(shuǐ)清洗→冷水清洗→去離子(zǐ)水清洗→瀝幹→幹燥。
鋁及鋁合金表麵處理工藝與鋼鐵件的表現處理有以下不(bú)同。
(1)除油:堿洗的目的主(zhǔ)要是去除鋁合金表麵沾附(fù)的油汙(wū)。常用的堿(jiǎn)洗液配方由Na2CO3、Na3PO4、Na2SiO3和添加劑組(zǔ)成(chéng),主要用浸洗和(hé)噴洗,也可(kě)用(yòng)電解清洗和超聲波清洗。
(2)去除氧化膜:鋁材表麵自然形成(chéng)的氧化膜(mó)是不均勻非連續薄膜,在塗裝前必須徹底清除,對於軋(zhá)製的鋁合金製件可用鉻酸(suān)、硫酸、氫氟酸的混合液來(lái)去除表(biǎo)麵氧(yǎng)化膜(mó),而壓鑄件則以硝酸為主。
(3)化學轉化:轉化(huà)處理的目的是使(shǐ)鋁合金表麵形成致密而均勻的連續薄膜。
這一工(gōng)序(xù)的作用相當於鋼鐵件表麵處理(lǐ)工藝中的磷化工序,但其溶液不同,鋁及鋁合金的轉化膜以鉻酸/鹽酸、磷酸/鹽酸和氟氫酸為基礎,轉化膜質量通常為2.5g/m2,轉化膜形成後(hòu),必須用清水清洗,然後用熱風幹燥,以增強(qiáng)膜層的硬度。
2塗裝工藝
塗(tú)裝工藝一般可分為(wéi):噴(pēn)漆、噴(pēn)粉和電泳。工件經表麵(miàn)處理後,針對不同工件對外觀和耐腐蝕的要(yào)求,選用合適的噴(pēn)塗工藝及設備,同時應注意流平、幹燥、冷卻等工序(xù)的控製,否則(zé)會對產品質量產生不良影(yǐng)響。
一般情況下,噴漆工藝能獲得較(jiào)好的外觀質(zhì)量。噴漆(qī)塗層具有較(jiào)好的光澤、色澤及(jí)耐候性,通常用於汽車外塗層、摩托車油(yóu)箱等外觀要求較高的場合。對於防腐要求較高的場合,如摩托車車架、放(fàng)在廚房中的冰箱等一般采用(yòng)噴粉工藝。電(diàn)泳工(gōng)藝一般運用(yòng)於耐鹽霧試驗、耐衝擊性(xìng)等要(yào)求比較高的(de)場合並且充當底(dǐ)漆(qī)的作用。當然象汽車雨(yǔ)刮器、高檔門鎖等隻需一道電泳漆就能滿足要求。有時對一種產品三種工藝都能適用,這由各方麵的綜合因素而定。
三種工藝各有利弊,在設備投資方麵(miàn)電泳(yǒng)設備(bèi)一次性投資大(dà),而且關鍵設備主要依(yī)賴於進口;噴粉設(shè)備一(yī)次性投(tóu)資最少,但由於粉末烘燒溫度高,所以設備(能(néng)耗(hào))運行費用高。目前在國外已經研製出流平性較好而固化溫度又低的(de)粉末塗料和防腐性(xìng)能可以與粉末塗料相貔美的油漆。
3結語(yǔ)
塗(tú)裝設計時,盡量采用合適的塗裝和前處理工(gōng)藝(yì),以滿足產品表麵光(guāng)澤和耐腐蝕要求。表麵處理工藝對塗裝表麵質量有著重(chóng)大的影響,因此,每道工序所用溶劑應仔細選擇(zé)。隨著科技的進步,對新產(chǎn)品的塗裝也提出了新的要求。塗裝工作者應積(jī)極地采納和消化國外的新工藝、新設(shè)備,使產品在塗裝方(fāng)麵提升一個檔次。
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