金属涂装工艺

保 护 膜 无覆膜 磷化膜 镀镍 镀铬 磷化膜加石蜡 两层烤漆 磷化膜加一层烤漆 长效防腐涂料 磷化膜加长效防腐涂料 在 3%NaCl 溶液中首先出现腐蚀的时间/h 0.1 1 10～13 23～24 60 70 500h 试验无腐蚀 1000h 试验无腐蚀 >2000h 试验无腐蚀
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B、提高基体与涂层间或其他有机精饰层间的附着力 磷化膜与金属工件是一个结 合紧密的整体结构。其间没有明显界限。磷化膜具有的多孔性，使封闭剂、涂料等 可以渗透到这些孔隙之中，与磷化膜紧密结合，从而使附着力提高。
上工装
除尘
底涂
下隐蔽
烘干
接后序
检验 检验
上工装
面涂
下隐蔽
烘干
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1.3车架典型电泳流程： 检查 抛丸 检查 上挂 前处理
接后序
阴极电泳 清丝 下挂
UF1 检查
UF2 烘干
纯水洗 吹水
1.4 车架典型喷粉/喷漆流程： 检查 抛丸
接后序
检查 下挂
上挂 检查
前处理 清丝 烘干
阴极电泳 喷粉/喷漆
UF1 检查
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（3）处理时间 脱脂液必须和工件上的油污充分接触，有足够的接触反应时间，才能 保证有良好的脱脂效果。但脱脂时间过长，会增加工伯表面的钝性， 影响磷化膜的生成； （4）机械作用的影响 脱脂过程中，辅以机械作用，采用泵循环或工件移动的方式，可以加 强除油效果，缩短浸渍清洗的时间；喷淋脱脂的速度比浸渍脱脂速度 快10倍以上； （5）脱脂槽液含油量 随着槽液的循环使用，油污含量在槽液内会不断增加，当累积到一定 浓度时，脱脂剂的脱脂效果及清洗效率会明显下降，即使通过添加药 剂维持槽液高浓度，被处理工件表面的清洁度仍不会有所提升，还会 造成负面影响。已老化变质的脱脂液，必须全槽更换。应该根据槽液 的使用时间及处理工作量适时进行换槽。
使用时间较长或所含杂质离子较多时胶体活性会丧失，此时胶体的稳
定状态被破坏，槽液沉淀分层，呈絮状,此时必须更换槽液。
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2.3化成
通过化学或电化学手段，使金属表面形成稳定的化合物膜层 的方法叫化学成膜。
化学成膜处理的机理是金属与特定的腐蚀液接触而在一定条
件下发生化学反应，使金属表面生成一层附着力良好的，能保护金 属不易受水和其他腐蚀介质影响的化合物膜。 由于化学转化膜是金属基体直接参与成膜反应而成的，因而膜 与基体的结合力比电镀层和化学镀层这些外加膜层大得多。 成膜的典型反应可用下式表示： mM+nAz- →MmAn+nze
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结晶类型
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B、按磷化膜质量分类 实际应用中，一般根据单位面积膜层质量（g/m2）, 衡量，可分为重量级、次重 量级、轻量级、次轻量级四种。其作用见表4。通常膜薄附着力好，而膜厚耐蚀性好， 涂装前处理所需膜层为0.5~7.5g/m2，一般锌系磷化膜控制在1~4.5g/m2，铁系 磷化膜控制在0.2~1g/m2，与阴极电泳或粉末涂料配套时磷化膜控制在1~3g/m2。 表-3 磷化膜质量与用途的关系
磷化膜类 别 锌系 磷化膜基 本成分 Zn 2Fe(PO4 )·4H2 O Zn 3(PO4 )2 ·4H2 O 锌钙系 Zn 2Ca(PO4 )2 ·4H2 O Zn 2Fe(PO4 )2 ·4H2 O Zn 3(PO4 )2 ·4H2 O 锌锰系 Zn 2Fe(PO4 )2 ·4H2 O Zn 3(PO4 )2 ·4H2 O (Mn,Fe)5 H2 (PO4 )4 ·4H2 O 锰系 (Mn,Fe)5 H2 (PO4 )4 ·4H2 O Mn 3(PO4 )2 ·3H2 O 酸式磷酸 铁锰 铁系 非晶相铁 系 Fe 5H 2(PO4 )4 ·4H2 O Fe 3H 2(PO4 )2 ·8H2 O Fe 2O 3 FePO4 5～20 2.5～1.5 颗粒状， 空隙较 多 膜薄，结 构呈非 晶相平 面 分布 1～40 密集颗粒 状，空 隙少 1～40 颗粒-树枝-针状 混合晶 型，空隙 较少 1～15 铁基体单 位面积 膜层（g/m ） 1～40 定型晶结 构，树 枝状、 针 状、空隙 较多 紧密颗粒 状，有 时有大 的 针状颗粒 ，空隙 较少
质量分类
次轻量级 轻量级 次重量级 重量级
膜质量 g/m） /（ 2
0.2 1 ～ 1.1 4.5 ～ 4.6 7.5 ～ >7.5
膜主要成分
用途
磷酸铁、磷酸钙等 用于变形大的工件作底层 磷酸锌等 磷酸锌等 作通用底层 用于基本不变形的工件作底层
磷酸锌、磷酸锰等 作防锈用，不作底层
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C、按磷化处理温度分类 (1)高温磷化 磷化处理温度为80～90℃。优点是配方成份简单，磷化速度快，
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概述
随着我国近 20 多年涂装工业的飞速发展，涂装技
术的信息急速膨胀，其内容越来越多，涉及的知识面越
来越广，与其他技术的交叉也越来越复杂。本文根据本 人多年的工作实践，主要就金属涂装的相关知识进行探 讨，对其各部分的内容进行分析，起一个“抛砖引玉” 的作用，引起公司相关人员的关注，一起来解决我司实 际生产问题，共同促进我司涂装技术的进步。
金属涂装工艺
重庆隆鑫通用动力 股份有限公司 主讲： 肖长清 资料整理：邓正辉
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目录 一. 概述 二. 涂装工艺 1. 典型工艺 2. 金属涂装前预处理方法 3. 典型涂饰方式及原理 ①电泳 ②空气及静电喷涂 ③自泳 三. 溶剂型涂料及其涂装 四. 粉末涂料及其涂装 五. 涂料固化成膜原理 六. 涂装设备的设计原则
检查
擦拭
上挂
热水洗
预脱脂
主脱脂
水洗1
水洗2
UF2 纯水洗2
UF1
阴极电泳 吹水
新鲜水喷淋
纯水洗1 检查
水洗4 接后序
水洗3
磷化
出光
新鲜水喷淋
烘干
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2 涂装前处理的工艺控制要素 2.1脱脂机理：是通过脱脂剂对各类油脂的皂化、加溶、润湿、分散、乳化等 作用，从而使油脂从工件表面脱离，变成可溶性的物质或被乳化、分散而均 匀稳定地存在于槽液内。 脱脂质量的评价主要是以脱脂后工件表面不能有目视油脂、乳浊液等污物， 水洗后表面应被水完全润湿为标准。 脱脂质量的好坏主要取决于游离碱度、脱脂液的温度、处理时间、机械作 用和脱脂液含油量等因素： （1）游离碱度 脱脂剂浓度适当才能保证最佳效果。一般只需要检测脱脂液的游离碱度，FAL 过低，除油效果相对较差；FAL过高，不仅造成材料费，也给后道水洗增加负
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“涂装的定义”
“涂装”的定义：将涂料在清洁的材质表面进行均
匀涂饰，经固化，形成具有防护、装饰、标示或者特定 功能涂层的过程。 涂装应该包括材质表面处理、涂饰、固化过程；还 应包括各个过程实施前后的辅助工作内容。
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“涂装工艺的定义”
“涂装工艺”的定义：在涂装生产过程中，对于涂
装需要的材料、设备、环境等诸要素的结合方式及运作 状 态的要求、设计和规定。 涂装工艺应该包括工艺方法、工序、工艺过程、涂 装工艺设计及工艺试验、对涂装车间 ( 涂装生产场所 ) 的各种要素进行系统综合考虑、安排、布置；还应包括 对其他相关专业提出要求并根据法律法规提出各种限制 条件等工作内容 。
担，严重者还会污染后序的表调和磷化；
（2）脱脂液的温度
任何一种脱脂剂都有最佳的脱脂温度，温度低于工艺要求，不能充分发挥脱脂 作用；温度过高，不仅增加耗能，还能带来一些负作用（如脱脂剂蒸发过快、 工件脱离槽液时因表面干燥速度较快，而易造成工件返锈、碱斑、氧化等弊
病），影响后道工序的磷化质量，自动温控也需要定期进行校核；
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第一章
金属涂装工艺
金属涂装工艺目前公司主要有：摩托车发动机铝合金及镁铝合金 的喷涂工艺，以及铁件的车架和车身的电泳或者电泳+喷涂的工艺； 第一节.典型涂装流程
1.1铝/镁铝合金典型喷漆流程： 上挂 前处理 烘干
上工装
除尘
底涂
流平
接后序
面涂 下挂
流平 检验
罩光
下隐蔽
流平 烘干
1.2铝/镁铝合金典型喷粉流程： 上挂 前处理 烘干
维护简便，使用综合成本低，是目前国内外涂装底层处理的主要技术。
(4)常温磷化 常温状态下（一般不低于20 ℃ ），不加温的磷化工艺。磷化成 膜的动力完全依赖于配方中的促进剂成分。节能，减少设备投资，是新的发展趋势， 但磷化速度较侵，对大批量产品不适用。磷化配方复杂，槽液维护调整难度较大， 槽液浓度较高，但综合成本较低，是发展方向。
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D、按磷化处理工艺分类 磷化工艺主要有浸渍法、喷淋法和涂刷法，其作用和特点如表4所示。 表-4 各种磷化方法的特点
特点 膜厚 用途 适应性 生产规模 磷化温度 浸渍法 可获得各种厚度的膜层 各种用途 中小型各种形状的工件 小批量 各种温度 喷淋法 能获得中等和薄的膜层 涂料底层或工序间防蚀 大型工件 大批量 中、低温 涂刷法 能获得中等和薄的膜层 涂料底层或工序间防蚀 中小型工件 大批量 低温
(1)浸渍磷化 适用于处理形状复杂的工件，沉渣量少，设备维护容易。缺点是磷化时间较
磷化膜的耐蚀性、硬度及耐热性能较高。缺点是槽液温度高、耗能大、蒸发量大、
沉渣多，成本高，形成磷化膜较厚且粗糙，一般不作涂装前的磷化。 (2)中温磷化 磷化处理温度为60～75℃。优点是磷化速度较快，磷化结晶较细， 耐蚀性能好，但磷化膜仍较厚，涂装后涂膜的光泽不好，一般适用于耐蚀性防护层 及喷、刷漆的底层，但不适用于电泳及静电粉末喷涂的底层。 (3)低温磷化 磷化处理温度为35～55℃。低温磷化成膜动力主要依赖配方中的 促进剂等物质，形成的磷化膜薄而致密，平整光滑，槽液稳定，沉渣较少，能耗小，
除油 水洗 水洗 烫干 抛丸 精打磨 粗打磨
检查
去毛刺
粗打磨
精打磨
℃
水洗4
新鲜水喷淋
水洗3
出光 水洗5
新鲜水喷淋
水洗2
水洗1 纯水洗
主脱脂2min/40℃ 吹水 接后序
预脱脂1min/40℃
化成3min/40℃
水洗6
新鲜水喷淋
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1.2 铁件典型前处理电泳工艺流程：
化反应机理比较复杂。
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2.4.1磷化的作用与分类
2.4.1.1磷化的作用 磷酸盐转化膜应用于铁、铝、锌、镉及其合金上，既可当作最终精饰层， 也可作为其他覆盖层的中间层，其作用主要有以下方面。
A、提高耐蚀性 磷化膜虽然薄，但由于它是一层非金属的不导电隔离层，能
使金属工件表面的优良导体转变为不良导体，抑制金属工件表面微电池的形成， 进而有效阻止涂膜的腐蚀。表1列出了磷化膜对金属耐蚀性能的影响。 表-1 不同膜层保护钢的试样经盐水浸泡的耐蚀性能
C、提供清洁表面 磷化膜只有在无油污和无锈层的金属工件表面才能生长，因此， 经过磷化处理的金属工件，可以提供清洁、均匀、无油脂和无锈蚀的表面。 D、改善材料的冷加工性能，如拉丝、拉管、挤压等。 E、改进表面摩擦性能，以促进其滑动。
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2.4.1.2、磷化的分类 磷化处理分类方法较多，工业上较为常用的有以下几种。 A、按磷化膜种类分 可把磷化分为锌系、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系、非晶相铁系六大类。 各种磷化膜的特点见表2。 表-2 磷化膜分类及特征
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2.2表调
表面调整剂可以消除工件表面因碱液除油或酸洗除锈所造成的表 面状态的不均匀性，使金属表面形成大量的极细的结晶中心，从而加 快磷化反应的速度，有利于磷化膜的形成。 （1）水质的影响：槽液所用水质中如所含水锈严重、钙镁离子含量较 大，会影响表调液的稳定性，槽液配制时可预先添加软水剂以消除水 质对表调液的影响； （2）使用时间：一般表调剂采用的是胶体钛盐，其存在胶体活性，当
式中，M为参加反应的金属或镀层金属；A为介质中的阴离子
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2.4磷化 磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所
形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。
磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金 属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；
磷化过程包括化学与电化学反应。不同磷化体系、不同其材的磷
UF2 烘干
纯水洗 吹水
1.5 车身典型喷漆流程： 检查
检查/打磨
上挂
NG
前处理 流平 流平
阴极电泳 中涂 烘干 检查 检查
NG
UF1 吹灰 打磨
UF2
NG
纯水洗 烘干 罩光
NG
吹水 刮灰 流平
烘干 检查 烘干
烘干 面涂
打磨 吹灰
吹灰
返修
返修
接后序
抛光
检查
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第二节 金属涂装前预处理方法
定义：在涂装前，除去基底表面附着物或生成的异物，以提高基底表 面与涂层的附着力或赋予表面以一定的耐蚀性能的过程，叫前处理。 1、典型前处理工艺流程 1.1 铝合金/镁铝合金前处理：