静电喷塑工艺、

喷涂前处理工艺及控制

（时间:2004-5-9 16:36:00 共有86人次浏览）

4.11.1 引言

涂装目的是利用涂层的屏蔽作用使基体与环境隔离，防止外界腐蚀性介质接触漆膜下面的金属基体。但金属底材在加工、运输和贮存的过程中，表面存在不同程度的油污、锈蚀、氧化皮、污垢等污染物，这些物质如不去除，将会影响底材的涂装和涂层的寿命。如底材除油不清，会使磷化上膜不全、粉层附着不好，表面容易产生缩孔，使水、氧气和离子会穿透涂层进入金属表面，造成底材腐蚀。底材除锈不清，残存在金属表面的氧化物会蔓延扩展，疏松的氧化物会使涂层脱落而降低附着力和耐蚀性。底材磷化不好，磷化膜的微孔结构和耐蚀性受损，涂层的附着力和耐蚀性降低。同样，后清洗不干净，基材表面残留有酸、碱会使涂膜起泡，与金属的界面被破坏，加速金属在涂层下的腐蚀。因此，搞好涂装前处理是确保涂层耐蚀性的关键。据有关专家验证，各种因素对涂层寿命的影响是：表面处理占49.5%，其它因素占有26.5%，其余才是涂料本身的性能和质量。由此可见，涂装前处理十分重要，必须充分重视。

文中是结合该公司以处理冷轧板0.5/Q235型韩国普项钢板、使用沈阳帕卡前处理药液为例，来阐述前处理工艺及控制。

4.11.2 前处理工艺流程

当无锈蚀工件时，其流程I如下：

预除油→除油→热水洗→冷水洗→冷水洗→预表调→表调→磷化→冷水洗→纯水洗(1)→纯水洗(2)。

当有锈蚀工件时，其流程Ⅱ如下：

预除油→除油→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→表调→磷化→冷水洗→纯水洗(1)→纯水洗(2)。

4.11.3 钢板表面前处理

根据该公司生产周期短特点，一般实行工艺流程I。下面结合前处理线设备特点来进行阐述。

4.11.3.1 金属表面的除油

喷涂前的金属表面，由于经过冲压、油封等工序，形成一层或薄或厚的油污，油污将使金属与涂层隔离，极大的影响涂层的附着力和涂层的色度，若涂层和金属表面不能牢固地结合，在一定条件下就会起泡、开裂、脱落。因此，必须在喷涂前先除去工件表面的油污。

4.11.3.1.1 除油的基本原理

按钢板上油污的化学性质，可分为两大类，皂化类和非皂化类。凡由动植物油制备的不溶于水而密度较轻的油腻物质称为油脂。其主要成份是脂肪(甘油三酸酯)占95%以上，这类油脂与碱作用分解成能溶于水的脂肪酸盐(肥皂)和甘油，属于皂化类。矿物油是烃类碳氢化合物的混合物，不溶于水即为非皂化类。

除油方法可分为有机溶剂除油、化学除油、超声波除油、机械除油等，我公司根据设备和工件特点采用化学除油，一是皂化作用，利用除油液中的碱与动植物(油污)作用发生分解，生成极易溶于水的甘油和硬脂酸钠。二是表面活性物质对皂化、非皂化性的油脂的乳化作用除去工件表面上的各种油污。所谓乳化作用是除油液中的碱仅能使金属表面的非皂化类油膜产生破裂或聚成油滴，并不能彻底清除，利用乳化剂(即表面活性剂)的乳化作用可防止油污互聚，使它成为极小的油珠悬浮于碱性溶液中，从而达到除油的目的。

4.11.3.1.2 工艺参数与控制

在除油液配方确定的情况下，合适的温度控制、有效成份的浓度以及除油液的喷淋压力是工艺控制的主要因素。以沈阳帕卡前处理药液为例，其工艺参数为：温度：45～65℃；喷淋压力：0.04～0.08MPa；游离碱度：8～14点。

⑴温度控制：一般对于非离子表面活性剂，在一定的温度下，随着温度的升高会降低其在溶液中的溶解度，并在某一温度使溶液变浊，即浊点。浊点前后表面活性剂的性质显著不同。温度低于浊点起泡力大，达到浊点起泡力急剧下降(见图4-11-1)，温度超过浊点则出现破乳，此时表面活性剂与水不相溶，失去乳化作用。为此，除油槽液温度可控制在邻近浊点甚至高于浊点，即工作液喷淋到冷工件时，工件表面的除油液实际温度会降到浊点以下，此时表面活性剂具有最高的渗透力，除油效果最佳，另外可抑制泡沫的形成。

⑵浓度控制，有效成份的浓度是通过测定工作液的游离碱度来进行控制的。根据游离碱度要按时补充除油粉。随着除油液工作时间的延长，各表面活性剂的有效浓度会损失或失效，而碱度并不降低，须定期更换除油工作液，

以保证工作液的除油效果。

图4-11-1 起泡力变化趋势

⑶喷淋压力控制：除油液的喷淋是保证工件表面不断更新工作液，并带走皂化和乳化下来的油珠，适宜的喷淋压力可加速工件表面除油液的更换，加快油污的剥离，但喷淋压力不宜过高，以避免工件被冲落而挂前处理线体。另外，必须保证工作液的工艺畅通性，通过检查喷嘴是否堵塞，漂浮在工作液表面的油污、杂质及时清除，以降低除油液有效成份的消耗，消除喷嘴堵塞因素。

⑷除油液的老化和再生：除油液将工件上的油除落后，这些油便转入除油液中，当除油液的油积累到一定程度，其除油能力便大大衰减或失效，为了提高除油液的利用率，该公司采取如下措施：①设置了预除油段，使工件经预除油去掉工件上90%机械杂质、60%油污，除掉表面绝大部分油污后再进行二次除油，从而提高除油效率。②每2个月更换一次预除油液，即把预除油槽陈旧液排放掉，再将除油槽液泵入预除油槽，然后重新配制除油槽液。

③采用槽外破乳除油器，将预除油槽液抽入破乳除油器进行循环再生，可使预除油槽液得到充分再生，提高除油效率。

⑸除油后的水洗：热水洗有利于洗去工件表面残留的表面活性剂。冷水洗进一步洗净工件表面，使工件表面液pH达到7左右，在除油和热水洗的过渡段采取逆流补喷方式洗补下来水回流除油槽中，以减少除油液的损失。在热水洗和冷水洗过渡段也采用逆流喷淋补水，以提高水洗效果。热水槽和冷水槽应不断地补充新鲜水，具体流量可根据除油槽泡沫及自身槽内泡沫多少来加以调节。

4.11.3.2 金属的表面调整

工件经碱性除油后，表面均有部分金属被溶解，其平整的晶格结构受到破坏，其表面大部分活泼晶核被碱液覆盖了一层氢氧化物或氧化物的薄膜，导致金属表面的晶核和反应的自由能减少，这些均会使得磷化膜粗糙变厚，且使得磷化膜的生长速度变慢，降低了磷化膜的耐腐蚀性与柔韧性；所以金属表面必须进行调整和活化。表面调整的作用：⑴使金属表面活性匀一化；⑵磷化时间缩短一倍以上；⑶磷化膜的结晶细致均匀；⑷增强磷化层附着力和防腐蚀性能。

4.11.3.2.1 表面调整机理

通常是用弱碱性的胶体磷酸钛盐溶液对钢铁表面进行处理，其活化过程可简述为，磷酸钛盐在水溶液中形成胶体乳液，正常情况下，带负电荷的胶体钛粒子(其粒径为100～1000nm)吸附在工件表面上，形成无数个活性点(Ti 盐)为磷化晶体生长提供晶核，磷化时首先在表面活性点上形成磷酸盐晶核，然后晶体继续生长生成磷化膜。

由于Ti在金属表面被吸附形成了活性点，显然金属表面的活性点多少将直接影响磷化；膜结晶大小，胶体Ti 的粒子越小，单位金属面积所吸附胶体Ti的粒子越多，磷化时所产生的磷化膜结晶越细致、越密；相反胶体Ti