第二章 涂装前处理..

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第四节 表调
注意事项： 严格控制脱脂后的水洗质量。经过钛盐表调后的零 件都必须立即进入磷化槽磷化，期间不能进行水 洗。 表面调整一般在常温下进行 ，处理时间一般在1min 左右。采用胶钛进行表面调整时， pH值最好控制在 8~9之间。
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第五节 磷化
第五节 磷化
一、磷化处理的作用和分类 二、磷化剂成分 三、磷化膜形成机理 四、磷化膜质量检验 五、影响磷化的因素 六、磷化的后处理——水洗、钝 化、干 燥 七、涂装前处理工艺流程
[O] [O]
如：
Fe2+ → Fe3+
H2 → H2O
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第五节 磷化
4、成膜反应
当基材是锌板（或镀锌钢板）时，生成的磷化膜（浅灰到深灰 色膜）为：
3Zn2+ + 2PO4
3-
+4H2O → Zn3(PO4)2·4H2O
当基材是钢板时，生成的磷化膜为： 2Zn2+ + Fe2+ + 2PO43- +4H2O → Zn2Fe(PO4)2·4H2O +Zn3(PO4)2·4H2O 采用铁系磷化时，生成的磷化膜（连续彩色膜）为 Fe+NaH2PO4+O2→FePO4·2H2O+Fe2O3+Na2HPO4 +H2O
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第四节 表调
表面调整成分
磷化膜结晶
含钛表调剂的配方（仅供参考） 1、K2TiF6 适量 Na2HPO4 1g/L Na5P3O10 3g/L H2O 余量 2、(TiO)SO4 Na2HPO4 Na4P2O7 NaHCO3 H2O 5% 55% 15% 10% 15%
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第四节 表调
表调的作用 克服强酸、强碱处理后带来的粗化效应。 加快磷化速度，是低温和室温磷化不可缺少的条件。 细化磷化膜晶粒，改善了磷化膜外观 ，提高了磷化膜 的耐蚀性。 表调的适应对象 碱金属（铁系）磷化可不使用表面调整。 经过了强碱除油或强酸除锈的金属件磷化、有色金属磷 化、大批量处理工件等场合。
第二章 涂装前处理
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 复习题 涂装前处理的意义 除油 除锈 表调 磷化 非铁材料的涂装前处理
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本章教学目的： 1.了解涂装前处理的意义； 2.了解涂装前处理各关键工序的作用原理、选用依 据和ห้องสมุดไป่ตู้响因素； 3.了解前处理质量控制的检测方法和评定标准。 本章重点: 表调、磷化技术。
高温磷化 一般不用作涂装前的磷化。 中温磷化 仅适用于耐蚀性防护层及刷漆的底层，但不适于作 电泳及静电粉末喷涂的底层。 低温磷化 国内外现代涂装的底层处理大多采用此类磷化，在 自动生产线上使用普遍。
常温磷化 目前磷化工艺研究的热点。磷化速度较慢，配方组
分复杂。
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第五节 磷化
磷化处理方式
浸渍磷化 适用于处理形状复杂的工件。 喷淋磷化 适用于处理几何形状较简单的板材。 刷涂磷化 适用于大型钢铁构件的磷化或局部磷化。 喷浸结合 能满足各种形状工件的磷化处理，磷化时间 比单纯的浸渍法缩短。
磷化后的水洗 磷化后的钝化 通过电导率测定控制水洗质量。 可提高磷化膜的耐蚀性，但在耐蚀性要 求不高的情况下可有可无。 磷化膜的烘干 一是为下道工序的溶剂型涂料或粉末 涂料施工作准备；二是进一步提高涂装后涂膜的结合 力、耐蚀性。 铁系磷化膜 可采用自然干燥或烘干。 锌系、锰系磷化膜 应采用烘干。
①经吹砂、砂纸打磨、酸洗、表面化成处理（形成磷化膜或氧 化膜）等方法进行适当粗化来提高涂层与基体的附着力。
不同加工方法所形成的比表面积
材料与加工 轧制的镍板 砂布打磨的镍板 酸洗过的镍板 比表面积/（cm2·cm-2） 3.5 9.7 46
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第一节 前处理的意义
②多孔性的氧化膜或磷化膜等化学转化膜能将金属由导体变成 不良导体或绝缘体，增强涂层的抗蚀能力。 ③通过前处理提高涂料对基材表面的润湿性。 γ固气=γ液固 + γ液气COSθ。 若γ固气＞γ液固，COSθ为正值（1＞COSθ＞0），则θ＜900，液 体能润湿固体；反之，COSθ＜0， θ＞900，为不润湿。
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第二节 除油
HLB值——亲油亲水平衡值 。对应值为0-20，亲油性 最高的为0，亲水性最高的为20。在选择非离子型表 活时，HLB值是一项重要参数。
表面活性剂HLB值与用途的关系
HLB 值 15-18 13-15 8-18 用 溶化 洗净 乳化（O/W） 途 HLB 值 7-9 3.5-6 1.5-3 用 湿润 乳化（W/O） 消泡 途
磷化样品
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第五节 磷化
按成分分类：锌系（耐蚀性好）、锌钙系、锌 锰系、锰系(马日夫盐）、铁系（含渣量少）、 非晶相铁系、有机聚合物复合磷酸盐等。
磷化分类 （P34）
按膜重分类：重量级、次重量级、轻量级、次 轻量级。 按温度分类：高温磷化、中温磷化、低温磷化、 常温磷化。
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第五节 磷化
锌系耐蚀性好，是涂装磷化处理中应用最广的一种。 锰系为厚膜磷化，主要做防锈用。 铁系一般用于处理装饰性要求高，耐蚀性要求一般的部件。
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膜组成
於渣 设备维护 促进剂用途 附着力 耐蚀性 设备要求 应用
磷酸铁，氧化铁
很少 磷化淤渣少，容易维护 增加皮膜重 良 差
设备耐蚀性要求不高，可采用磷化、 除油二合一工艺
多用于设备有限，部件要求不高的场合
第五节 磷化
四、磷化膜质量检验
1、 磷化膜外观(目测，GB11376-1989 、GB/T 6807-1986 ） 2、 磷化膜重的测定（ GB/T 6807-1986 、GB9792-1988） 3、 磷化膜的耐蚀性 浸渍法（ASTM D 870-54、 GB/T 6807-1986） 点滴法（孔隙率测定）（ GB/T 6807-1986） 点滴液的成分与含量： 分析纯硫酸铜（CuSO4· 5H2O） 41g/L 分析纯氯化钠（NaCl） 35g/L 0.37%盐酸（HCl） 13ml/L 盐雾实验（ASTM B117-64或GB 1771-1979《漆膜耐盐雾测 定法》）
三、脱脂剂的应用发展趋势
1、采用无磷能生物降解的环保型脱脂剂 2、发展低温和常温脱脂剂 3、低泡脱脂剂
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第三节 除锈
第三节 除锈
除锈方法： 一、机械法（也叫物理除锈） 手工除锈 借助于风动或电动工具除锈 喷丸(沙)除锈
喷砂除锈
除锈砂轮
抛丸除锈机
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第三节 除锈
二、化学法（广泛采用） 酸洗液好坏的衡量： 处理效果 对环境的污染程度、可操作性 处理成本
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第五节 磷化
温度 磷化液的温度变化越小越好。生产中多采 用板式交换器以防止磷化液瞬间过热分解。 时间 通过工艺试验获得。 2、促进剂的影响（P35-(2)） 3、金属种类及表面状态的影响（P35-(1)） 4、磷化设备及工艺管理因素 P39
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第五节 磷化
六、磷化的后处理——水洗、钝化、干燥
Γ液气 气
Γ固气
Ɵ
液
o
固
Γ液固
④依靠机械整平处理提高涂层的装饰性。
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第二节 除油
第二节 除油
涂装前处理除油以有机溶剂除油为辅化学除油为主。适 用于自动化大规模生产。 一、表面活性剂的选择 临界胶束浓度CMC——指表面活性剂形成胶束的最低 浓度。
非极性 基 团 （憎水 基）
极性基 团（亲 水基）
表面活性剂的定向吸附和胶束作用示意图
磷化剂
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第五节 磷化
三、磷化膜形成机理（以锌系为例）
1、磷酸二氢锌盐在金属表面发生水解反应与磷酸的三级离 解。 Me(H2PO4)2 ≒MeHPO4+H3P04 3MeHP04 ≒Me3(P04)2 + H3P04 H3P04 ≒ H2PO4- + H+ ≒ HPO42- +2H+ ≒PO43- + 3H+ 2、金属工件表面与磷化液中的游离磷酸发生酸蚀反应。 Fe十2H3PO4≒Fe(H2PO4)2+H2↑ ……… (提供Fe2+) 3、利用氧化促进剂，去除氢气，加速磷化反应速度缩短 磷化时间。
（主盐) (磷化膜） (磷化渣）
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第五节 磷化
铁系磷化与锌系磷化的比较
铁盐磷化 锌盐磷化
反应时间
药品消耗 工艺控制 pH
较快，几秒至一两分钟
消耗少，生成成本低 简单 4.0～6.0（4.5～5.5）
较慢，一般大于2分钟
消耗相对高，成本亦相对高 相对较复杂 1.5～1.3 铁，锌，锰，镍的磷酸盐 比较多 磷化淤渣多，维护复杂 降低皮膜重 优良 好 设备要求相对高 作为涂装底层而普遍采用
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第二节 除油
表面活性剂使用注意事项： （1）温度 表活在浊点以上温度使用，效果降低。 （2）操作 （3）一般选用非离子型表面活性剂
除油效果检查：采用水膜连续性检查。
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第二节 除油
二、脱脂方法和脱脂剂的选择(参考教材P17)
1、工件材质状况 2、油污种类和数量 3、脱脂工艺条件 4、脱脂剂的配套性
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第五节 磷化
二、磷化剂成分
通常由磷酸二氢盐Me(H2PO4)2、游离的磷酸、氧化剂 或促进剂等组成。 1、磷酸盐 含量多少用总酸度（TA）表示。
2、磷酸
含量多少用游离酸度（FA）表示。
3、氧化促进剂 分为：硝酸盐型、亚硝酸盐型、氯酸盐型、有 机氮化物型、钼酸盐型等主要类型。 促进剂加速反应的机理： a、金属界面去极化作用 H2 [O] H2O b、将Fe2+氧化成Fe3+。 4、其他添加剂 如降渣剂（络合剂、防垢剂、缓蚀剂）
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第一节 前处理的意义
前处理的内容 金属一般前处理工艺如下：
脱脂→ 水洗→（酸洗除锈）→水洗→表调→ 磷化（或 （钝化）→ 水洗→ 干燥 氧化）→水洗→
可根据工件材质及其表面状态（如锈蚀、油污程度和 表面光洁度等）、涂料品种和使用环境等，选择最适 合的表面处理方法。
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第一节 前处理的意义
前处理意义
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第五节 磷化
磷化膜重量与用途关系
膜重(克/米2) 0．2—1．0(次轻量级) 1．1—4．5(轻量级) 4．6—7．5(次重量级) ＞7．5(重量级) 用 途 用于较大形变钢铁工件的油漆底层 用于油漆底层 作基本不发生变形的钢铁工件的油漆底层 不作油漆底层（可做模具的润滑层）
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第五节 磷化
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第二节 除油
非活的HLB值经验计算公式： 非活的HLB值=（亲水基部分的分子量/表活的分子量）× 20 HLB法的加和性举例： 一种HLB值等于12.3性能最佳的洗涤剂，可用下列物质配 制：选用20%司本65（HLB=2.1，亲油性强）和80%吐温 60（HLB=14.9，亲水性强），混合后的表面活性物质 HLB=0.2X2.1+0.8X14.9=12.3。
酸洗液
涂装前处理要严格控制工序间的间隔时间 。
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第四节 表调
第四节 表调
表调的方式——既有抛丸、喷沙、砂纸轻度擦拭等机械 法，也可用酸洗增加有效表面积的化学法，还可用物 理化学吸附法（表调通常指此法）。
表面调整——也称表调，是金属在磷化前的预处理工 序 ，其目的是利用表面调整剂改变金属表面的微观 状态，使金属表面晶核数量和自由能增加，从而得到 均匀、致密的磷化膜的过程 。
五、影响磷化的因素（P35）
1、磷化工艺参数的影响 总酸度（TA—Total Acid）磷化液中含有的所有酸性成分的 总和。测定结果用“点”数表示。用酚酞为指示剂，变色范 围pH 8.0-10.0。
游离酸度（FA—Free Acid）磷化液中游离酸的浓度，由磷酸 和其它酸电离所产生。测定结果以“点”数表示。以甲基橙 或溴酚蓝为指示剂，变色范围pH3.1-5.0。 “点”——指消耗0.1mol/L NaOH标准溶液的毫升数。以 0.1mol/L NaOH标准溶液滴定10mL磷化液，每消耗1mL NaOH溶 液称为1“点”。
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第五节 磷化
一、磷化处理的作用和分类
钝化处理 能提高涂膜的附着力
作用
能提高涂层的耐蚀性
封闭 处理
浸润滑油
能提高涂层装饰性
涂
漆
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第五节 磷化
磷化定义 所谓磷化处理，即将金属工件浸入含Zn2+ 、 Na+、Ca2+、Mn2+、Fe2+等磷酸盐溶液中进行化学处 理，在金属表面得到由基底金属自身转化并形成的难 溶于水的磷酸盐膜或磷酸盐和氧化物组成的表面膜的 处理过程，简称磷化。
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涂装过程的动画演示
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第一节 前处理的意义
第一节 前处理的意义
金属表面的构成：
吸附的气体或蒸汽层 油污尘土层
锈蚀或氧化层
机械加工变形层 基体金属
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第一节 前处理的意义
前处理的内容及意义
涂装各因素对涂膜质量的影响
序号 1 2 3 4 涂装前处理 涂膜厚度（涂装道数） 涂料品种 其他因素 （施工环境、 操作者技术等） 影响因素 影响大小（%） 49．5 19．1 4．9 26．5