前处理培训教材

上汽通用五菱新东涂项目
培训教程
（前处理设备）
培训人：尚华斌
2010.9
20109
培训目标
SCIVIC Project Management Capacity&Ability
¾了解涂装前处理的内容及其方法
¾了解涂装前处理的功能设备
¾了解SGMW项目前处理设备的基本原理¾了解SGMW项目前处理设备的基本构造
培训主要内容
¾基础理论部分
¾SGMW新东涂项目的原理部分（参见前处理设备原理图TKQX295YL）
¾SGMW新东涂项目的设备构造部分（参见前处理设备总图TKQX295ZT）
基础理论部分
¾涂装前处理的目的
¾
涂装前处理的工艺内容
¾涂装前处理的设备构成
基础理论部分—涂装前处理的目的
¾涂装前处理的目的
1.去除被涂物表面上的所有污物（如浊污、铁锈、氧化皮、灰尘、
1去除被涂物表面上的所有污物（如浊污铁锈氧化皮灰尘
型砂、焊渣、盐碱斑等）。

2.用化学的方法生成一层有利于提高涂层的防腐蚀性的非金属转化
膜。

3.保证涂层具有良好的防腐蚀性能和装饰性能。

¾涂装前处理包括的主要内容
1预清理2脱脂
1.预清理
2.脱脂
3.表面调整
4.磷化
5.钝化
6.水洗
1.预清理
¾一般来讲，任何材质的工件在进入前处理之前，均应进行预清理，用于除去那些采用清洗的方式不能除去的过度的污物
¾预清理可以大大地降低对其后的前处理的污染，减轻前处理各工艺槽的负担
¾预清理一般是采用人工的方法进行
2.脱脂
¾脱脂就是将工件表面上的油污除去
¾工件上的各种油污不仅阻碍了磷化膜的形成，而且还影响涂层的结合力、干燥性能、装饰性能和耐蚀性能
¾脱脂去油和磷化处理对整个涂层的性能是非常最要的
2.1.油污的性质
¾化学性质
根据油污能否与脱脂剂发生化学反应而分为可皂化油污和不可皂化油污
¾物理性质
根据油污粘度或滴落点的不同，其形态有液体和半固体的
根据油污对基体金属的吸附作用，可分为极性油污和非极性油污
2.2.脱脂的方法
¾根据去油污机理的不同，汽车涂装中，脱脂方法主要有以下两种：
1.溶剂清洗
即依靠有机溶剂对油污的浸透、溶解等作用达到去除油污的目的
2.碱液清洗
利用含有表面活性剂的碱性物质对动物油的皂化及表面活性剂的浸润、分散、乳化及增溶作用达到去除油污的目的
2.3.影响脱脂的因素
¾脱脂温度
¾脱脂时间
¾机械作用
¾脱脂剂对脱脂效果的影响
3.表面调整
¾利用表面调整剂对金属表面进行调整，可以消除碱液除油或酸洗除锈等过程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，从而加快磷化反应速度，有利于磷化膜的形成
¾对于高质量的汽车涂装，磷化前的表面调整已成了不可缺少的工序
4.磷化
¾所谓磷化处理是指金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触，发生化学反应而在金属表面生成稳定的不溶性的无机化合物膜层的一种表面化学处理方法，所生成的膜称为磷化膜
¾磷化膜具有微孔结构，在通常大气条件下比较稳定，具有一定的防锈能力，用作漆膜的底层，可以显著地提高涂层的附着力和耐蚀性能。

磷化膜作为电泳涂漆之底层，在汽车行业中得到几乎百分之百能磷化膜作为电泳涂漆之底层在汽车行业中得到几乎百分之百的应用
¾磷化处理分类
(1). 根据组成磷化液的磷酸盐分类，有磷酸锌系、磷酸锰系、磷酸铁系。

其中磷酸锌系磷化应用最为广泛
(2). 根据磷化温度分类，有高温磷化（80℃以上）、中温磷化（50～
70℃）和低温磷化（40℃以下）。

(3). 按磷化施工方法分类，有喷淋式磷化、浸渍式磷化、喷浸结合式磷(3)按磷化施工方法分类有喷淋式磷化浸渍式磷化喷浸结合式磷
化。

(4). 按磷化膜的质量分类，有重量型（7.5g/m2以上）、中量型（4.3
2～75g/m2）轻量型（11g/m2～43g/m203 g/m7.5g/m）、轻量型（1.1 g/m 4.3g/m）和特轻量型（0.3
g/m2～1.1g/m2）。

¾
磷化膜的组成
类型
溶液主要成分膜层主要成分膜层外观
锌
系
磷酸锌系Zn 2+，PO 43-磷酸锌浅灰，深灰，黑灰色
磷酸锌钙系Zn 2+，Ca 2+，PO 43-磷酸锌钙磷酸锌锰系Zn 2+，Mn 2+，PO 43-磷酸锌锰磷酸锰系
Mn 2+，PO 43-磷酸锰浅灰，深灰，黑灰色Fe 磷酸铁系
2+，PO 43-磷酸铁深灰色
Me ①，PO 43-磷酸铁及铁的氧化物
膜层为（0.1～1）g/m 2时呈彩虹色，大于1g/m 2时呈深灰色①Me 表示碱金属离子。

¾磷化膜的成膜机理
以锌系磷化为列来说明磷化膜成膜机理，锌系磷化液中通常含有磷酸、磷酸二氢锌、氧化剂和促进剂等成分，其磷化基本反应如下：Fe ＋2H3PO4→ Fe (H2PO4)2 ＋H2↑
（基体）（磷化液）
基体）磷化液）
2H+ ＋O2→ H2O
（氧化剂）
Fe (H2PO4)2＋O2→ FePO4↓＋H3PO4 ＋H2O
（氧化剂）（沉淀）
PO4不断消耗，并放出氢，这使当铁与磷化液接触时，铁不断溶解，H
3
铁与磷化液接触的界面处的酸度下降，pH值上升，处理液中成分发生铁与磷化液接触的界面处的酸度下降H值上升处理液中成分发生如下反应
3Zn (H2PO4)2＋4H2O → Zn3(PO4)2·4H2O ＋4H3PO4
（磷化液）（膜的成分）
Fe＋2Zn (H2PO4)2＋4H2O＋O2→ Zn2Fe (PO4)2·4 H2O＋2H3PO4＋H2O （磷化液）（膜的成分）
(PO4)2·4 H2O及Zn2Fe (PO4)2·4H2O覆生成的不溶于水的Zn
3
盖在金属表面上即形成了磷化膜。

¾影响磷化的因素(1). 总酸度
(2). 游离酸度
(3). 酸比
(4). 磷化温度
(5). 磷化时间
(6). 促进剂
()比
(7). P
5.钝化
¾钝化的作用是除去磷化膜表面的疏松层，并对磷化膜不完全的部分或孔穴部分进行封闭
¾尤其是P比低的磷化膜和镀锌钢板上的磷化膜，钝化的作用较大。

而对于P比高的磷化膜钝化的作用效果明显下降，甚至表现出P比的影响比钝化的影响更大。

6.水洗
序序
¾在涂装前处理工序中，水洗的主要目的：一是洗净前一道工序的残余药品，避免带入下一道工序；二是为了防止工件处理后工序间干燥引起质量不良，采用常温水洗
¾涂装前处理设备构成
涂装前处理设备属于专用设备的范畴。

一般由各工序槽涂装前处理设备属于专用设备的范畴一般由各工序槽体、各槽循环管路、各槽喷射管路、加热槽温度自动控制系统、铁粉去除装置、脱脂液油水分离系统、磷化除渣系统、磷化换热器酸洗装置、药液自动补给装置、脱脂磷化转移系统、前处理室体及平台、送排风装置、电气控制柜等专用装置（系统）组成。

结合输送系统构成前处理生产线
•
得到合格的工件
•设备安全可靠
•
槽液稳定性的要求
¾前处理系统构成图
PT 系统电控系统
输送系统循环系统各工序槽体室体平台
等辅助设
备
送排风系统喷射系统
前处理系统
铁粉去除系统温度控制系统转移系统
磷化换热
补液系统油水分离磷化除渣
器酸洗装
置
¾一.前处理各工序槽、转移槽和室体
1. 浸槽
1.1 形状：船形或矩形，由输送方式决定，一般连续式生产线采用船形槽，但RODIP 和SHUTTLE 的浸槽也可以是矩形的；矩形槽一般应用于间歇式生产线
浸槽结构型钢1.2 浸槽结构：型钢+不锈钢板或型钢+碳钢板+防腐层
1.3 设计槽体注意事项
¾在满足工艺条件和通过性的前提下，应尽量减小槽体的容积，以缩短槽液的更新周期和配槽投料资金对加热槽能减少槽液的热容量短槽液的更新周期和配槽投料资金，对加热槽能减少槽液的热容量及升温时间，降低热能的消耗
¾槽体的横断面形状应与槽液搅拌流向相适应，以增强搅拌效果槽体底板应向槽端或向中部倾斜并在槽底最低处设置槽液排放口¾槽体底板应向槽端或向中部倾斜，并在槽底最低处设置槽液排放口¾
尽量避免槽内产生死角，在转角处应以圆弧或斜板过渡，过渡圆弧半径应大于150mm
¾在槽体的端部或中部应设置辅槽，辅槽和主槽之间应设置不锈钢双层过滤网，泵的吸入口应设置在附槽内的双层过滤网之后，以保证
不会将大的异物吸入泵内
¾辅槽的底部应高于主槽底200～300mm以上，尖角部分用大圆弧过渡，并保证附槽内的溶液在排放时也能够全部排净
22.喷槽
1.1 形状：一般均为矩形
1.2 喷槽结构：型钢+不锈钢板或型钢+碳钢板+防腐层
1.3 设计槽体注意事项
13
¾应根据泵的流量确定喷槽的容积，喷槽的容积应不小于泵每分钟流量的2.5倍
¾槽体底板也应倾斜并在槽底最低处设置槽液排放口
槽体底板也应倾斜，并在槽底最低处设置槽液排放口
¾在槽体的侧面也应设置辅槽，在辅槽和主槽之间设置不锈钢双层过滤网，泵的吸入口应设置在附槽内的双层过滤网之后，以保证不会
将大的异物吸入泵内
¾辅槽的底部应高于主槽底200～300mm以上，尖角部分用大圆弧过渡，并保证附槽内的溶液在排放时也能够全部排净
3.转移槽
供清理、维修脱脂和磷化槽时储存槽液用。

其形状取决于安置的场所，可以是长方形、槽车或圆柱形。

转移槽的容量应能容纳全部槽液，并留有足够的余量。

转移槽材质可采用：型钢+不锈钢板或型钢+碳钢板+防腐层。

转移槽材质可采用型钢防腐层4.室体
在各工序槽上设置个封闭的防尘通道（又称为室体），该室体在各工序槽上设置一个封闭的防尘通道（又称为室体），该室体一般可采用不锈钢板或镀锌钢板，最好用不锈钢材料制成，如果用普通碳素结构钢板，必须涂环氧涂层以满足防腐的要求。

室体上留有玻璃窗、照明装置和供人员出入的检修门。

玻璃窗照明装置和供人员出入的检修门
基础理论部分—涂装前处理设备6
二. 循环系统
1.所有浸槽均应设有循环搅拌管路，以不断更新与工件表面相接触
的槽液，从而加速工件表面的化学反应速度，缩短工艺时间和提高
前处理的质量。

槽液的循环次数，般可取次/，并以此来选用循环泵的流
2.槽液的循环次数，一般可取1～3次/h，并以此来选用循环泵的流
量。

3.管道口径根据管道流量计算流速来选择。

4.管道用水泵阀门的选择：
4管道用水泵阀门的选择：
z前处理电泳生产线上，主要分手动阀门和自控阀门，用的数量最多的是蝶阀和球阀要有蝶阀球阀回阀截阀隔膜阀多的是蝶阀和球阀。

主要有：蝶阀、球阀、止回阀、截止阀、隔膜阀、调节阀、安全阀、疏水阀等
z在涂装前处理电泳生产线上主要采用的水泵有如下种类：卧式离心泵、立式液下泵、卧式直联泵、管道泵、立式多级泵、计量泵、气动隔膜泵等
蝶阀
球阀
止回阀
截止阀
隔膜阀
调节阀
安全阀
螺纹连接
浮球式疏水阀
法兰连接
卧式离心泵
该类泵性能稳定，规格齐全，安装维护方便，是前
处理设备上的主导型用泵形式。

单台泵流量一般在400m3/h之内，常用流量范围为
30-300m3/h；
扬程范围一般在16-50m不等，20-32m扬程范围使用较多；
较多
转速一般选择1450rpm（也就是要求配4级电机）。

材质般为：脱脂及脱脂后水洗碳钢（内部元件
材质一般为：脱脂及脱脂后水洗碳钢（内部元件SUS304），表调、磷化后水洗及钝化SUS304，磷化
SUS316
磷化工序一般采用双机械密封形式，其它工序一般采用单机械密封形式
立式液下泵
和卧式离心泵相比立式液下泵可以安装在槽体上能减少和卧式离心泵相比，立式液下泵可以安装在槽体上，能减少
占地面积，防泄漏性能好，但投资相对较高，维修不方便
主要用于一些小型工件的全喷式前处理设备上，如摩托车、要用件喷前设备摩
家电、汽车零部件等
流量一般在200m3/h以内
扬程不宜太高，一般在20m以内，以防工序间串水和小工件掉落
由于立式液下泵的防漏特点以及喷射槽尺寸通常较小转速由于立式液下泵的防漏特点以及喷射槽尺寸通常较小，转速多采用2900rpm（也就是要求配2级电机），同时转速2900rpm相比1450rpm的泵尺寸较小，故也能降低成本，但颗粒含量较多的场合仍宜选用1450rpm的转速。

泵的材质：钢铁件前处理线，立式液下泵的材质和卧式离心泵的基本相同；塑料件前处理线，泵的材质全部为SUS304。

卧式直联泵
该泵结构简单成本低与标准的卧式
该泵结构简单，成本低，与标准的卧式
离心泵相比，主要取消了电机与泵体之间的连轴器，缩短了泵的长度尺寸
主要用于化学品补液、油水分离清液输
送等需要结构紧凑型布置的系统
使用流量范围主要在5m3/h以内
材质均为SUS304或SUS316
管道离心泵（简称管道泵）
管道离心泵为立式结构,进出口径相同,且位于
管道离心泵为立式结构进出口径相同且位于同一中心线上,可象阀门一样安装在管路上,外形紧凑,占地面积小,成本投入低。

在前处理设备中，该泵主要用于磷化加热系统中的一级换热，用于热水循环管路，同时方便管道的布置，流量般在200m3/h以内，材质为碳钢
的布置，流量一般在200m3/h以内，材质为碳钢也可用于小件前处理设备，空间较紧张时，作为各工序加热循环用泵，流量一般在100m3/h以内，材质为碳钢和不锈钢，具体依据各工序介质的酸碱性而定
立式多级泵
它的特点是小流量高扬程占地面积小外它的特点是小流量高扬程，占地面积小，外
观美观大方，设计时方便布置切管路紧凑。

前处理设备主要用于轴封管路系统，向一些前处理设备主要用于轴封管路系统，向些
双机械密封的泵提供外冲洗用水，以保证双机械密封的安全性。

每台双机械密泵所需提供的轴封用水一般为
200-300l/h，可根据双机械密泵的数量确定轴封泵的流量
轴封泵的扬程应大于双机械密泵的最高扬程，以保证对双机械密端面的清洗、冷却和润滑
材质均选择为SUS304
轴封泵一般同时选择2台并联，一用一备，
以保证轴封水的连续输送
计量泵
z主要用于前处理化学品的 连续定量补充 z计量泵分为柱塞计量泵和 隔膜计量泵 z由于隔膜计量泵的良好的 运行特性、方便维护性以及 低成本，在前处理补液系统 上采用较多 z计量泵的流量一般选择在 300l/h以内，可根据药品的 消耗量确定


气动隔膜泵
可输送高黏度或含有固体颗粒的介质，可干 可输送高黏度或含有固体颗粒的介质 可干 吸、空打、干转，自吸能力强 无需电控，只需要控制气源，配备上气动三 原件可调节流量和压力。

可移动用于不同地方，也可做成移动泵车 气动隔膜泵主要用于化学品的添加和转移， 也用于残液转移，以及磷化渣输送等 材质可为PVC、SUS304或SUS316不锈钢，具 体根据使用介质选择确定


基础理论部分—涂装前处理设备7
三. 喷射系统 1.所有喷洗工序均是通过水泵将槽液喷射到工件表面，借助于机械 冲刷，加速工件表面的化学反应速度，缩短工艺时间和提高前处理 的生产效率。

2.喷洗槽的容积一般都较小，一次投料少，设备占地面积小。

喷洗槽的容积 般都较小， 次投料少，设备占地面积小 3.所有浸槽的出槽端也均应设置出槽喷射管路，它可以进一步地提 高工件前处理的清洗效果。

4 前处理电泳生产线上，使用的喷嘴主要类型分喷射和搅拌两大类。

4. 前处理电泳生产线上 使用的喷嘴主要类型分喷射和搅拌两大类




基础理论部分—涂装前处理设备8
四. 温度控制系统 1.槽液温度是影响前处理质量的重要参数之 ，不同的槽液会要求 1.槽液温度是影响前处理质量的重要参数之一，不同的槽液会要求 不同的工作温度，只有将温度控制在所要求的的范围内，才能够充 分发挥各槽液的处理作用和保证工件质量的稳定性。

2 温度控制方式分为手动控制和自动控制 在现今的涂装生产线上 2.温度控制方式分为手动控制和自动控制，在现今的涂装生产线上 大都采用温度自动控制方式。

3.前处理生产线上基本上都是加热的形式，采用自动调节阀来进行 温度控制。

加热方式根据所用能源的不同而不同，分为槽内直接加 热、槽内间接加热和槽外间接加热三种形式。

4 前处理电泳生产线上 主要采用的是板式换热器和波纹板热交换 4.前处理电泳生产线上，主要采用的是板式换热器和波纹板热交换 器。

板式换热器


波纹板热交换器


基础理论部分—涂装前处理设备9
五.铁粉去除系统 1.铁粉去除系统通常是设置在前处理生产线的前一道或前两道工序 中（通常是预脱脂和脱脂工序） 2.当工件进入前处理设备时侯，工件的表面和内部可能会带有非常 多的铁粉、铁屑、泥沙和灰尘等杂质，经过清洗绝大部分的杂质会 留在第一道和第二道工序的槽液中，为了将这些杂质从槽液中分离 出来，以延长槽液的使用寿命和更新周期，设置铁粉去除系统是非 常有效的方法。

3.目前比较流行的方法就是采用悬液分离器+纸袋过滤机来进行分离。

该装置效率高，清除效果好，所得到的铁粉干燥型高，对于铁粉以 外的固体颗粒 能有效清除 外的固体颗粒也能有效清除。

旋液分离器



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