1、涂装前处理生产线工艺设计主要原则 涂装前处理生产线工艺设计主要原则建立涂装前处理生产线，先要完成工艺设计，然后才能进行非标设备的设计、制造和安装。因此工艺设计是建立生产线的基础，正确、合理的路线对生产操作及产品质量将会产生良好的影响。工艺设计的内容主要包括：处理方法，处理时间，工艺流程等。 1 处理方式工件处理方式，是指工件以何种方式与槽液接触达到化学预处理之目的，包括全浸泡式、全喷淋式、喷淋浸泡组合式、刷涂式等。它主要取决于工件的几何尺寸及形状、场地面积、投资规模、生产量等因素的影响。例如几何尺寸复杂的工件，不适合于喷淋方式；油箱、油桶类工件在液体中不易沉入，因而不适合于浸泡方式。1.1 全
2、浸泡方式将工件完全浸泡在槽液中，待处理一段时间后取出，完成除油或除锈磷化等目标的一种常见处理方式，工件的几何形状繁简各异，只要液体能够到达的地方，都能实现处理目标，这是浸泡方式的独特优点，是喷淋、刷涂所不能比拟的。其不足之处，是没有机械冲刷的辅助使用，因此处理速度相对较慢，处理时间较长，特别是象连续悬挂输送工件时，除工件在槽内运行时间外，还有工件上下坡时间，因而使设备增长，场地面积和投资增大。仅对磷化而言，目前国外比较趋向于采用全浸泡方式，据称全浸泡磷化易形成含铁量较高的颗粒状结晶磷化膜，与阴极电泳具有好的配套性。1.2 全喷淋方式用泵将液体加压，并以 0.10.2Mpa 的压力使液体形成雾状
3、，喷射在工件上达到处理效果。由于喷淋时有机械冲刷和液体更新使用，因此处理速度加快、时间缩短。生产线长度缩短，相应节首了场地、设备、不足之处是，几何形状较复杂的工件，像内腔、拐角处等液体不易到达，处理效果不好，因此只适合于处理几何形状简单的工件。喷淋方式也不太适合于酸洗除锈，它会带来设备腐蚀、工序间生锈等一系列问题，因此在选择喷淋酸洗时必须十分慎重。据报道，全喷淋磷化易形成结晶枝状粗大、含铁量较低的磷化膜，国外不提倡作为阴极电泳漆前打底的前处理。全喷淋方式主要应用于家用电器、零部件类的粉末涂装、静电涂漆、阳极电泳等。1.3 喷淋-浸泡结合式喷淋-浸泡结合式，一般是在某道工序时，工件先是喷淋，然后
4、入槽浸泡，出槽后再喷淋，所有的喷淋、浸泡均是同一槽液。这种结合方式即保留了喷淋的高效率，提高处理速度，又具有浸泡过程，使工件所有部位均可得到有效处理。因此喷淋-浸泡结合式前处理即能在较短时间内完成处理工序，设备占用场地也相对较少，同时又可获得满意的处理效果。目前在国内外，对于前处理要求较高的汽车行业，一般都趋向于采取喷淋-浸泡结合方式。1.4 刷涂方式直接将处理液通过手工刷涂到工件表面，来达到化学处理的目的，这种方式一般不易获得很好的处理效果，在工厂应用较少。对于某些大型、形状较简单的工件，可以考虑用这种方式。2 处理温度从节省能源、改善劳动环境、降低生产成本、化学反应速度、处理时间和生产速度
5、要求出发，在生产应用中普遍采用的是低温或中温前处理工艺。工件除有液态油污外，还有少量固态油脂，在低温下，固态油脂很难去除，因此脱脂温度不管是浸泡还是喷淋均应选择中温范围。如果只有液态油脂，选用低温脱脂完全可以达到要求。对一般锈蚀及氧化皮工件，应选择中温酸洗，方可保证在 10min 内彻底除掉锈蚀物及氧化皮。除非有足够的理由，一般不选择低温或不加温酸洗除锈，低温酸洗仅限于如：工件锈蚀很少、无氧化皮；除锈时间不受限制；允许采用盐酸酸洗等情况。表面调整工序，通常不需加温，一般就是常温处理。低温或中温磷化，磷化速度都没有明显的差别，都可在较短的时间内快速形成磷化膜。磷化后的工件，如果要求有较长的工序间
6、存放时间，变应该选择中温磷化，才会有较好的防锈效果。整个前处理过程，都可采用常温不加温洗方式，如果最后一道水洗是热水烫干，其水温应在 80以上。3 处理时间处理方式、处理温度一旦选定，处理时间应根据工件的油污、锈蚀程度来定。一般可参考前处理药剂使用说明书的处理时间要求。4 工艺流程根据工件油污、锈蚀程度以及底漆要求，分为不同的工艺流程。4.1 完全无锈工件预脱脂-脱脂-水清洗-表调-磷化-水清洗-烘干（电泳底漆时可不干燥，直接进入电泳槽）。这是标准的四工位流程，应用面广，适合于各类冷轧板及机加工的无锈工件前处理，还可将表调剂加到脱脂槽内，减少一道表调工序。4.2 一般油污、锈蚀、氧化皮混合工件
7、脱脂除锈“二合一”-水清洗-中和-表调-磷化-水清洗-烘干（或直接电泳）。这套工艺是国内应用最为广泛的流程，适合各类工件（重油污除外）的前处理；如果采用中温磷化，还可省掉表调工序，简单的板型工件，也可省掉中和工序，成为标准带锈件的四工位工艺。4.3 重油污、锈蚀、氧化皮类工件预脱脂-水清洗-脱脂除锈“二合一”-水清洗-中和-表调-磷化-水清洗-烘干（或直接进入电泳槽）。对于重油污的工件，首先应进行预脱脂，除去大部分的油脂，以保证在下一步脱脂除锈“二合一”处理后，得到完全洁净的金属表面。5 几点注意事项在工艺设计中有些小地方应该十分注意，即使有些是与设备设计有关的，如果考虑不周，将会对生产线的运
8、行及工人操作产生很多不利的影响，如工序间隔时间，溢流水洗，磷化除渣，工件的工艺孔，槽体及加热管材料等。5.1 工序间隔时间各个工序间的间隔时间如果太长，会造成工件在运行过程中二次生锈，特别是有酸洗工艺时，酸洗后工件极易在空气中氧化生锈泛绿，最好设有工序间水膜保护，可减少生锈。生锈泛黄泛绿的工件，严重影响磷化效果，造成工件挂灰、泛黄，不能形成完整的磷化膜，所以应尽量缩短工序间的间隔时间。工序间的间隔时间若太短，工件存水处的水，不能完全有效的沥干，产生串槽现象，特别在喷淋方式时，会产生相互喷射飞溅串槽，使槽液成分不易控制，甚至槽液遭到破坏。因此在考虑工序间隔时，应根据工件几何尺寸、形状选择一个恰当
9、的工序间隔时间。5.2 溢流水清洗提倡溢流水洗，以保证工件充分清洗干净，减少串槽现象。溢流时应该从底部进水，对角线上部开溢流孔溢流。5.3 工件工艺孔对于某些管形件或易形成死角存水的工件，必须选择适当的位置钻好工艺孔，保证水能在较短的时间内充分流尽。否则会造成串槽或者要在空中长时间沥干，产生二次生锈，影响磷化效果。5.4 磷化除渣对于任何一种磷化液都会或多或少产生沉渣（轻铁系彩色磷化沉渣很少），应在工艺予设计时注明设有磷化除渣装置，特别是喷淋磷化时，除渣装置必不可少，典型的除渣装置有：斜板沉淀器、高位沉淀塔、离心除渣器、纸布袋滤渣等都可供选择。5.5 槽体及加热管材料虽然对于槽体加热管材料的选
10、择不是工艺设计的内容，如果在工艺设计时不予提醒，可能会造成设备设计人员的疏忽，而影响整个生产线的运行。对于硫酸、盐酸酸洗时，其槽体材料只能选用玻璃钢、花岗岩、塑料，加热管只能选用铅锑合金管、陶瓷管，而不能选用不锈钢材料。如果是采用磷酸酸洗，其槽体及加热管材料均可选用不锈钢材料，当然玻璃钢、塑料、花岗岩均可。前处理除油工艺分析 除油除锈二合一工艺通常用的除油、除锈液配方事项是互相消弱的，而不是相辅相成的，因此很难搞出合理的二合一或三合一工艺（包括磷化）配方。另外用金属洗净剂除油，更不能彻底除油。因为金属清洗剂除油效果差，一般只能是油脂浮到金属机体表面上，要除掉它，还需一种机械力，如没有这种外加机
11、械力，就会造成除油不彻底。碱化学除油方法，碱液对动植物油去除效果很好，因其产生皂化反应。但对矿物油去除效果较差，为去除矿物油，还需加乳化剂。另外水洗质量对去油效果影响较大，一是水质，二是水温，三是要分级翻动，三项均良好，目的只有一个，就是用纯净水清洗油脂。最后一级最好用去离子水清洗。 表面处理前处理入门级基础知识问答 1、影响酸洗除锈的各种因素是什么？答：工业上常用硫酸、盐酸酸洗除锈，除锈的效果与钢材种类、锈蚀程度以及酸的种类、浓度、温度和时间有关。现把常用温度浓度对盐酸、硫酸酸洗的影响总结如下，见下表： 温度、浓度对盐酸、硫酸酸洗的影响钢铁及氧化物在盐酸和硫酸中的溶解度不同。20 时，每 1
12、00g 试件在 10%的盐酸溶液中可溶解 7.5g 三氧化二铁，而在 10%的硫酸溶液中只能溶解 0.98g 三氧化二铁。在相同温度、浓度下，盐酸对铁件的溶解度大于硫酸 7 倍以上。所以在钢铁表面除锈多用盐酸。盐酸除锈速度快、效率高、不产生氢脆、表面状态好，在配制洗液时又比硫酸安全、经济。常用钢材酸洗条件见下表： 酸洗方法 酸浓度，% 酸洗温度， 酸洗时间，min一般酸洗 H2SO4 5-10%HCl 5-20% 60-8020-50 5-205-20 加热酸洗 H2SO4 20-25% 90 0.25-2 连续酸洗 HCl 15-20% 40-70 0.1-1此外，无机酸和有机酸对钢铁的溶解
13、能力也进行了比较，见下表： 无机酸和有机酸对钢铁的溶解能力比较： 酸种类（浓度 1%）溶解铁的数量 ppm 酸种类（浓度 1%） 溶解铁的数量 ppm HC1H2SO4750005700柠檬酸甲酸44006100H3SO4 8500 羟基乙酸 3700HNO4 4400 草酸 6200HF 14000 酒石酸 3700乙二胺四乙酸（EDTA）不过用酸洗的办法危害工人身体健康，排放废液会造成工业污染，需要“三废“治理，酸洗后还很容易产生氧化皮锈层，如果钢铁设备长期暴露在空气中，会很快被腐蚀，人们正在寻求能替代此种方法的新工艺。 2、通常用的防锈水是用什么合成的？ 答：百公斤水里加入 2-3%亚硝
14、酸钠，搅拌均匀即可。不过，该工艺已相继被各国禁用，因其反应生成的亚硝酸是一种致癌物质。 3、常用钝化剂及钝化条件？ 答：化学清洗过程中，为了保证清洗表面被清洗液很好地润滑，提高清洗效率，通常在清洗液中加入表面活性剂，如 OP 类非离子型表面活化剂等。同时，为了保护设备不被腐蚀或减少腐蚀，必须加入适当的缓蚀剂。清洗完毕后，为了防止余液对设备的进一步腐蚀，应当用碱中和，然后再水洗，最后进行钝化处理。常用的钝化剂及钝化条件见下表：常用钝化剂及钝化条件序 号 钝化液组成，% 钝 化 条 件1NaH2PO4 0.25Na2HPO4 0.25 NaNO2 0.5水 余量65 1 小时2Na2CO3 1Na
15、NO2 0.5水 余量 93 1 小时3NaNO2 3甘油 10水 余量是一种增稠钝化剂，涂刷后保护钢铁设备4纤维素 5NaNO2 0.5-1三乙醇胺 2-3 30-40水 余量但是，由于这种传统的工艺方法存在污染环境和危害身体健康的缺陷，必将被环保的新的工艺方法所替代。 4、磷化液的组成分析： - 磷化液主要含有：游离磷酸、一代金属磷酸盐和加速剂。磷化液中的酸性组分通常只含有游离磷酸，但有时也加入其他无机酸或有机酸以改善浸蚀金属的条件。一代金属磷酸盐主要有铁盐、锌盐、锰盐、铬盐等。一般来说，钢铁磷化处理用磷酸盐的选择遵循以下原则：漆前磷化可选用锌或碱金属磷酸盐；防锈磷化可选用锌、锰或铁的磷酸
16、盐；冷变形加工前磷化主要选用锌磷酸盐；抗磨损磷化也选用锰磷酸盐；铝及其合金的磷化处理选用铬或锌的磷酸盐；锌及其合金的磷化处理主要选用锌磷酸盐。- 磷化膜加速剂主要有：1、氧化性加速剂：氯酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、过氧化氢、溴酸盐、碘酸盐、有机硝基化合物等；2、还原性加速剂：亚硫酸盐、连二亚硫酸盐、甲醛、苯甲醛、羟胺等；3、重金属盐加速剂，最常用的是铜和镍的盐类，其次是钼、钴、钨等的盐类。加速剂的类型和用量的选择都必须通过精心的试验才能确定。一般来说，低温磷化液的加速剂含量应高于高温磷化液的含量。例如，高温磷化液的亚硝酸钠含量为 0.2-0.4g/L；而低温磷化液的含量则在 0.9-1.2g/L
17、时获得最佳的效果。其他加速剂如硝酸盐、氯酸盐也是如此。加速剂的浓度过高则会引起金属表面钝化而不能磷化。-另外，为了改善磷化膜结构，提高磷化效果，磷化液中还含有其他的添加剂，如氟化物、有机酸、络合剂、表面活性剂等。 -关于新型磷化液的开发，一直是我国表面处理研究人员的热门话题。5、关于不锈钢： -把能抵抗酸、碱、盐及其它化学药品腐蚀作用的合金钢统称为不锈钢。-不锈钢的主要化学成分是铁铬合金，铬使钢的耐腐蚀能力大为提高。在铬钢中加入镍、钼、钛、锰等其它金属时，可进一步改善其耐腐蚀性和工艺加工性能。不锈钢中铬的含量一般在 12%以上。常见的不锈钢品种有两大类：一类是含铬在 12%的铬不锈钢；另一类是
18、含铬为 16%-20%，含镍为 8%-14%的铬镍不锈钢。后一类不锈钢耐腐蚀性能更好，机械加工性能也较优良，在化工设备制造领域用途很广。-铬镍不锈钢的典型代表是含铬 18%，含镍 8%的不锈钢，俗称 18-8 铬镍钢。但即使这种有优良耐腐蚀性的不锈钢也不是对所有化学药品都有抵抗能力。18-8 铬镍钢和含铬量在 11.5%-18%的不锈钢（马氏体钢）和含铬量在11.5%-27%不锈钢（低碳钢）对各种化学药品的耐腐蚀情况不同。-18-8 铬镍钢有良好的耐腐蚀性能，这是因为它的表面有一层致密的氧化铬薄膜保护内部使其在通常的条件下不被腐蚀，但在高温条件下仍会受腐蚀，如在 80以上的高温下，18-8 铬
19、镍钢会被 60%的硫酸、醋酸和草酸所腐蚀。另外水溶液中含有氯离子等卤素离子时会对不锈钢的腐蚀起促进作用，如盐酸对不锈钢有强烈的腐蚀作用，次氯酸盐水溶液中的活性氯含量在 200mgkg-1 以上时会对不锈钢有显著的腐蚀作用，水溶液中活性氯含量在 10mgkg-1时经过长时间接触也会使不锈钢表面稍变粗糙。食盐、氯化铵等含氯离子的水溶液也会对不锈钢造成腐蚀。另外，氯、溴等单质对不锈钢有强烈的腐蚀作用。-因此，在生产不锈钢酸洗剂时，绝不允许有腐蚀不锈钢的物质存在。装前处理生产线工艺设计主要原则 建立涂装前处理生产线，先要完成工艺设计，然后才能进行非标设备的设计、制造和安装。因此工艺设计是建立生产线的基
20、础，正确、合理的路线对生产操作及产品质量将会产生良好的影响。工艺设计的内容主要包括：处理方法，处理时间，工艺流程等。 1 处理方式工件处理方式，是指工件以何种方式与槽液接触达到化学预处理之目的，包括全浸泡式、全喷淋式、喷淋浸泡组合式、刷涂式等。它主要取决于工件的几何尺寸及形状、场地面积、投资规模、生产量等因素的影响。例如几何尺寸复杂的工件，不适合于喷淋方式；油箱、油桶类工件在液体中不易沉入，因而不适合于浸泡方式。1.1 全浸泡方式将工件完全浸泡在槽液中，待处理一段时间后取出，完成除油或除锈磷化等目标的一种常见处理方式，工件的几何形状繁简各异，只要液体能够到达的地方，都能实现处理目标，这是浸泡方
21、式的独特优点，是喷淋、刷涂所不能比拟的。其不足之处，是没有机械冲刷的辅助使用，因此处理速度相对较慢，处理时间较长，特别是象连续悬挂输送工件时，除工件在槽内运行时间外，还有工件上下坡时间，因而使设备增长，场地面积和投资增大。仅对磷化而言，目前国外比较趋向于采用全浸泡方式，据称全浸泡磷化易形成含铁量较高的颗粒状结晶磷化膜，与阴极电泳具有好的配套性。1.2 全喷淋方式用泵将液体加压，并以 0.10.2Mpa 的压力使液体形成雾状，喷射在工件上达到处理效果。由于喷淋时有机械冲刷和液体更新使用，因此处理速度加快、时间缩短。生产线长度缩短，相应节首了场地、设备、不足之处是，几何形状较复杂的工件，像内腔、拐
22、角处等液体不易到达，处理效果不好，因此只适合于处理几何形状简单的工件。喷淋方式也不太适合于酸洗除锈，它会带来设备腐蚀、工序间生锈等一系列问题，因此在选择喷淋酸洗时必须十分慎重。据报道，全喷淋磷化易形成结晶枝状粗大、含铁量较低的磷化膜，国外不提倡作为阴极电泳漆前打底的前处理。全喷淋方式主要应用于家用电器、零部件类的粉末涂装、静电涂漆、阳极电泳等。1.3 喷淋-浸泡结合式喷淋-浸泡结合式，一般是在某道工序时，工件先是喷淋，然后入槽浸泡，出槽后再喷淋，所有的喷淋、浸泡均是同一槽液。这种结合方式即保留了喷淋的高效率，提高处理速度，又具有浸泡过程，使工件所有部位均可得到有效处理。因此喷淋-浸泡结合式前处
23、理即能在较短时间内完成处理工序，设备占用场地也相对较少，同时又可获得满意的处理效果。目前在国内外，对于前处理要求较高的汽车行业，一般都趋向于采取喷淋-浸泡结合方式。1.4 刷涂方式直接将处理液通过手工刷涂到工件表面，来达到化学处理的目的，这种方式一般不易获得很好的处理效果，在工厂应用较少。对于某些大型、形状较简单的工件，可以考虑用这种方式。2 处理温度从节省能源、改善劳动环境、降低生产成本、化学反应速度、处理时间和生产速度要求出发，在生产应用中普遍采用的是低温或中温前处理工艺。工件除有液态油污外，还有少量固态油脂，在低温下，固态油脂很难去除，因此脱脂温度不管是浸泡还是喷淋均应选择中温范围。如果
24、只有液态油脂，选用低温脱脂完全可以达到要求。对一般锈蚀及氧化皮工件，应选择中温酸洗，方可保证在 10min 内彻底除掉锈蚀物及氧化皮。除非有足够的理由，一般不选择低温或不加温酸洗除锈，低温酸洗仅限于如：工件锈蚀很少、无氧化皮；除锈时间不受限制；允许采用盐酸酸洗等情况。表面调整工序，通常不需加温，一般就是常温处理。低温或中温磷化，磷化速度都没有明显的差别，都可在较短的时间内快速形成磷化膜。磷化后的工件，如果要求有较长的工序间存放时间，变应该选择中温磷化，才会有较好的防锈效果。整个前处理过程，都可采用常温不加温洗方式，如果最后一道水洗是热水烫干，其水温应在 80以上。3 处理时间处理方式、处理温度
25、一旦选定，处理时间应根据工件的油污、锈蚀程度来定。一般可参考前处理药剂使用说明书的处理时间要求。4 工艺流程根据工件油污、锈蚀程度以及底漆要求，分为不同的工艺流程。4.1 完全无锈工件预脱脂-脱脂- 水清洗-表调-磷化- 水清洗- 烘干（电泳底漆时可不干燥，直接进入电泳槽）。这是标准的四工位流程，应用面广，适合于各类冷轧板及机加工的无锈工件前处理，还可将表调剂加到脱脂槽内，减少一道表调工序。4.2 一般油污、锈蚀、氧化皮混合工件脱脂除锈“二合一”-水清洗- 中和-表调-磷化-水清洗- 烘干（或直接电泳）。这套工艺是国内应用最为广泛的流程，适合各类工件（重油污除外）的前处理；如果采用中温磷化，还
26、可省掉表调工序，简单的板型工件，也可省掉中和工序，成为标准带锈件的四工位工艺。4.3 重油污、锈蚀、氧化皮类工件预脱脂-水清洗- 脱脂除锈“二合一”-水清洗-中和-表调- 磷化-水清洗-烘干（或直接进入电泳槽）。对于重油污的工件，首先应进行预脱脂，除去大部分的油脂，以保证在下一步脱脂除锈“二合一”处理后，得到完全洁净的金属表面。5 几点注意事项在工艺设计中有些小地方应该十分注意，即使有些是与设备设计有关的，如果考虑不周，将会对生产线的运行及工人操作产生很多不利的影响，如工序间隔时间，溢流水洗，磷化除渣，工件的工艺孔，槽体及加热管材料等。5.1 工序间隔时间各个工序间的间隔时间如果太长，会造成工件在运行过程中二次生锈，特别是有酸洗工艺时，酸洗后工件极易在空气中氧化生锈泛绿，最好设有工序间水膜保护，可减少生锈。生锈泛黄泛绿的工件，严重影响磷化效果，造成工件挂灰、泛黄，不能形成完整的磷化膜，所以应尽量缩短工序间的间隔时间。工序间的间隔时间若太短，工件存水处的水，不能完全有效的沥干，产生串槽现象，特别在喷淋方式时，会产生相互喷射飞溅串槽，使槽液成分不易控制，甚至槽液遭到破坏。因此在考虑工序间隔时，应根据工件几何尺寸、形状选择一个恰当的工序间隔时间。5.2 溢流水清洗提倡溢流水洗，以保证工件充分清洗干净，减少串槽现象。溢流时应该从底部进水，对角线上部开溢流孔溢流。
