涂装前处理流程

涂装前处理流程

一.涂装前表面处理目的
清除被涂物表面的油脂、油污、腐蚀产物、残留杂质物等,并赋与表面一定的化学、物理特性,达到增加涂漆层附着力,增加被涂物的保护性和装饰性目的。
二.涂装前表面处理分类
1.按处理方法分类
机械法和化学法

机械法 化学法
2.按处理材质分类

金属材料
非金属材料
三.钢铁材料涂装前表面处理

钢铁表面处理常用功能性工序
除油脂的目的在于清除掉工件表面的油脂、油污。方法包括机械法、化学法两类。机械法主要是:手工擦刷、喷砂抛丸、火焰灼烧等。化学法主要:溶剂清洗、酸性清洗剂清洗、强碱液清洗,低碱性清洗剂清洗,溶剂乳化清洗等。我公司主要使用化学法除油脂工艺。
除油脱脂
低碱性清洗液清洗
低碱性清洗液是当前应用最为广泛的一类除油脂剂。它的碱性低,一般pH值为9~12。对设备腐蚀较小,对工件表面状态破坏小,可在低温和中温下使用,除油脂效率较高。特别在喷淋方式使用时,除油脂效果特别好。低碱性清洗剂主要由无机低碱性助剂、表面活性剂、消泡剂等组成。无机型助剂主要是硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸钠、碳酸钠等。其作用是提供一定的碱度,有分散悬浮作用。可防止脱下来的油脂重新吸附在工件表面。表面活性剂主要采用非离子型与阴离子型,一般是聚氯乙烯类和磺酸盐型,它在除油脂过程中起主要的作用。在有特殊要求时还需要加入一些其它添加物,如喷淋时需要加入消泡剂,有时还加入表面调整剂,起到脱脂、表调双重功能。低碱性清洗剂已有很多商业化产品。
一般常用的低碱性清洗液配方和工艺如下:
浸泡型 
三聚磷酸钠4~10g/l 
硅 酸 钠0~10g/l 
碳 酸 钠4~10g/l 
表面活性剂5~20g/l 
消 泡 剂0 
表面调整剂0~3 g/l 
游 离 碱 度5~20点 
处 理 温 度 常温~80℃ 
处 理 时 间5~20min 
铝件、锌件清洗时,必须考虑到它们在碱性条件下的腐蚀问题,一般宜用接近中性的清洗剂。
除油质量检查方法
国家标准:钢铁件涂装前除油程度检验方法(验油试纸法)GB/T 13312最新版本-1991
在生产中还有一些简便快速实用的评价方法,在涂装行业用得最普通的是水膜法,通过观察水膜连续破裂情况,判定除油情况。 


化学除锈
2.除锈
机械除锈
化学除锈 
酸洗除锈、除氧化皮的方法是工业领域应用最为广泛的方法。利用酸对氧化物溶解以及腐蚀产生氢气的机械剥离作用达到除锈和除氧化皮的目的。酸洗中使用最为常见的是盐酸、硫酸、磷酸。硝酸由于在酸洗时产生有毒的二氧化氮气体,一般很少应用。盐酸酸洗适合在低温下使用,不宜超过45℃,使用浓度10%~45%,还应加入适量的酸雾抑制剂为宜。硫酸在低温下的酸洗速度很慢,宜在中温使用,温度50~80℃,使用浓度10%~25%。磷酸酸洗的优点是不会产生腐蚀性残留物(盐酸、硫酸酸洗后或多或少会有少会有Cl-、SO42-残留),比较安全,但磷酸的缺点是成本较高,酸洗速度较慢,一般使用浓度10%~40%,处理温度可常温到80℃。在酸洗工艺中,采用混合酸也是非常有效的方法,如盐酸-硫酸混合酸,磷酸-柠檬酸混合酸。
在酸洗除锈除氧化皮槽液中,必须加入适量的缓蚀剂。缓蚀剂的种类很多,选用也比较容易,它的作用是抑制金属腐蚀和防止“氢脆”。但酸洗“氢脆”敏感的工件时,缓蚀剂的选择应特别小心,因为某些缓蚀剂抑制二个氢塬子变为氢分子的反应,即:2[H]→H2↑,使金属表面氢塬子的浓度提高,增强了“氢脆”倾向。因此必须查阅有关腐蚀数据手册,或做“氢脆”试验,避免选用危险的缓蚀剂。
机械除锈
手工
电动工具 
喷砂抛丸
除锈质量检查方法
化学法除锈-酸洗 行业标准(塬部颁标准):《涂装前表面准备—酸洗》JB/T 6978最新版本-1993
机械法除锈国家标准:涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB/T 8923最新版本-1988
3.中和
中和的目的是中和掉工件上的残酸,使清洗更加干净,根据工件形状、输送方式、工房间进度等实际情况,选择采用中和或不采用中和工序。
中和大部分是使低浓度的纯碱或烧碱水溶液,浓度一般在2%以下。
4.表面调整
表面调整的目的是促使磷化形成晶粒细致密实的磷化膜,以及提高磷化速度。
表面调整剂主要有两类,一种是酸性表调剂,如草酸。另一种是胶体钛。两者的应用都非常普及,前者还兼备有除轻锈(工件运行过程中形成的“水锈”及“风锈”)的作用。在磷化前处理工艺中,是否选用表面调整工序和选用那一种表调剂都是由工艺与磷化膜的要求来决定的。一般塬则是:涂漆前打底磷化、快速低温磷化需要表调。如果工件在进入磷化槽时,已经二次生锈,最好采用酸性表调。
表面调整
5.磷化
金属在含有磷酸盐的溶液中进行处理,形成金属磷酸盐化学转化膜,这一工艺过程称之为磷化,所形成的金属磷酸盐转化膜称之为磷化膜。
磷化目的
漆前磷化的目的主要是:给基体金属提供短期工序间保护,在一定程度上防止金属被腐蚀;提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力。
基本塬理
磷化过程包括化学与电化学反应。不同磷化体系、不同基材的磷化反应机理比较复杂。虽然科学家在这方面已做过大量的研究,但至今未完全弄清楚。当今,各学者比较赞同的观点是磷化成膜过程主要是由如下4个步骤组成:
a.酸的浸蚀使基体金属表面H+浓度降低
Fe–2e→Fe2+ 
2H++2e→2[H]→H2↑ ………………………………………(1)
b.促进剂(氧化剂)加速界面的H+浓度进一步快速降低
[氧化剂]+[H]→[还塬产物]+H2O 
Fe2++[氧化剂]→Fe3++[还塬产物]………………………(2)
由于促进剂氧化掉第一步反应所产生的氢塬子,加快了反应(1)的速度,进一步导致金属表面H+浓度急剧下降。同时也将溶液中的Fe2+氧化成为Fe3+
c.磷酸根的多级离解
H3PO4→H2PO4-+H+→HPO42-+2H+→PO43-+3H+…………………….….(3)
由于金属表面的H+浓度急剧下降,导致磷酸根各级离解平衡向右移动,最终会离解出PO43-。
d.磷酸盐沉淀结晶成为磷化膜
当金属表面离解出的PO43-与溶液中(金属界面)的金属离子(如Zn2+、Mn2+、Ca2+、Fe2+)达到溶度积常数Ksp时,就会形成磷酸盐沉淀,磷酸盐沉淀结晶成为磷化膜。
2Zn2++Fe2++2PO43-+H2O→Zn2Fe(PO4)2·4H2O↓……………………(4)
3Zn2++2PO43-+4H2O→Zn3(PO4)2·4H2O↓…………………………(5)
磷酸盐沉淀与水分子一起形成磷化晶核,晶核继续长大成为磷化晶粒,无数个晶粒紧密堆集形成磷化膜。
磷化分类
磷化的分类
按磷化膜厚度(膜重)分类
国家标准GB/T6807即将出版的2001版
分类 膜重
g/m2膜的组成 用途
次轻量级0.2~1.0主要由磷酸铁、磷酸钙或其他金属的磷酸盐所组成 用作较大形变钢铁工件的涂装底层或耐蚀性要求较低的涂装底层
轻量级1.1~4.5主要由磷酸锌和(或)其他金属的磷酸盐所组成 用作涂装底层
次重量级4.6~7.5主要由磷酸锌和(或)其他金属的磷酸盐所组成 可用作基本不发生形变钢铁工件的涂装底层
重量级>7.5主要由磷酸锌、磷酸锰和(或)其他金属的磷酸盐组成 不宜作涂装底层
6.钝化
钝化目的:封闭磷化膜孔隙,提高磷化膜耐蚀性,特别是提高漆膜的整体附着力和耐腐蚀性
钝化
目前有一些用碱性无机盐型钝化(大部分含磷酸盐,碳酸盐,亚硝酸盐,磷酸盐等),这些物质严重损害漆膜的长期附着力和耐蚀性。
7.常用磷化工艺
对于无锈蚀工件
●除油脂→水洗→磷化→水洗→(钝化→水洗)干燥或直接电泳
●除油脂→水洗→表面调整→磷化→水洗→(钝化→水洗)干燥或直接电泳
对于有锈蚀工件
●除油脂→水洗→酸洗除锈→水洗→(中和)→表面调整→磷化→水洗→(钝化→水洗)干燥或直接电泳
●除油除锈“二合一”→水洗→(中和)→表面调整→磷化→水洗→(钝化→水洗)干燥或直接电泳
常用磷化膜电镜图谱
涂装磷化质量检查方法
国家标准《钢铁工件涂装前磷化处理技术条件》GB/T 6807, 2001版即将出版.
四.有色金属材料
在涂装行业,有色金属材料主要应用较多还是铝合金和锌合金。
铝件、锌件
铝件表面处理
铝件的除油:由于铝是两性金属:酸性、碱性处理剂均可。
铝件除氧化皮:常规是碱腐蚀工艺,一般用NaOH。
铝件分化学氧化和电化学氧化(阳极氧化),在涂装行业化学氧化为主。

铝件化学氧化、磷化
铝件常规涂装前处理工艺为:
上件→除油脱脂→水洗→碱蚀→水洗→(硝酸出光→水洗)→化学氧化磷化 →水洗→烘干→冷却→涂装
上件→除油脱脂→水洗→碱蚀→水洗→(硝酸出光→水洗)→表面调整→磷化 →水洗→烘干→冷却→涂装
铝件涂装前化学氧化磷化处理电镜图谱

铝件的阳极氧化在涂装行业应用比较少,主要是考虑成本太高,当然阳极氧化+涂装是很好的选择,由于成本高,在高档的建筑行业及要求重防腐性方面也有应用,大部分阳极氧化用于建筑装饰材料,常用的阳极氧化主要是:
草酸阳极氧化
硫酸阳极氧化
铬酸阳极氧化
典型工艺和方法见教材P176-P185页
铝件阳极氧化膜电镜图谱
锌件表面处理
锌件由于是两性金属,特别是在酸性条件下,反应速度很快,一般除油、除白锈基本是在碱性溶液中进行,比较常用的是低碱性除油和高碱除白锈。
锌件 
在镀锌板件中,特别注意大冰花的镀锌板处理特别困难,一般此类材料不适合用于涂装方面。 
锌件表面处理 铬酸钝化 
磷化(各类磷化改性)
镁合金、铜合金

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