鋁單板的噴涂前處理工藝控制解析
鋁單板的噴涂前處理的工藝流程很多，可根據(jù)具體情況，如廠房條件即空間位置大小、工件材質(zhì)（冷軋板、熱軋板、鍍鋅板、鋁合金、玻璃鋼等）、工件表面狀況（銹蝕、防銹油、雜物）、生產(chǎn)批量、質(zhì)量要求等選擇。不同的生產(chǎn)廠家采用的流程不盡相同。如客車生產(chǎn)的整體流程及質(zhì)量要求基本相同，前處理流程一般有以下兩種：
1、制件前處理
典型的工藝流程：
預(yù)脫脂→脫脂→水洗I→酸洗→水洗II→中和→水洗III→表調(diào)→磷化→水洗IV→鈍化
廠家可根據(jù)本廠的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整:
作為制件前處理，酸洗除銹是必不可少的。但在前處理過程中，最好將銹蝕件和非銹蝕件分開，銹蝕件進(jìn)行酸洗，非銹蝕件最好不要進(jìn)行酸洗。
2、產(chǎn)品前處理
產(chǎn)品前處理是將整個(gè)產(chǎn)品浸入槽液中進(jìn)行表面處理，目前已有不少廠家采用。工序間轉(zhuǎn)移有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種。比較先進(jìn)的是采用PLC程序自動(dòng)控制，能實(shí)現(xiàn)工序間自動(dòng)轉(zhuǎn)移。一般流程為：脫脂→水洗→表調(diào)→磷化→水洗。
噴涂前處理的常用設(shè)備是噴淋式聯(lián)合清洗機(jī)，其清洗原理是借助于噴射機(jī)械力和化學(xué)作用，來完成去油、磷化、鈍化、清洗等工藝過程。
噴淋式聯(lián)合清洗機(jī)典型工序是：脫脂、水洗、表調(diào)、磷化、鈍化、水洗、純水洗。
其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：前處理生產(chǎn)線各工序噴淋管布置在隧道內(nèi)，噴淋由各液槽的泵來提供。各工序間都有門洞板隔開，以防竄液。各加熱液槽的加熱形式有槽內(nèi)和槽外。內(nèi)加熱器有排管、蛇形管、波紋板等；外加熱器有列管、板式加熱器等。加熱介質(zhì)有熱水、蒸汽、導(dǎo)熱油等。在脫脂、磷化工序分別設(shè)有除油系統(tǒng)和除渣系統(tǒng)。為防止各加熱段隧道頂部及門洞處溢出蒸汽，在隧道頂部設(shè)有排風(fēng)機(jī)。
各工藝控制要素分述如下：
1、脫脂
脫脂機(jī)理是通過脫脂劑對各類油脂的皂化、加溶、潤濕、分散、乳化等作用，從而使油脂從工件表面脫離，變成可溶性的物質(zhì)或被乳化、分散而均勻穩(wěn)定地存在于槽液內(nèi)。脫脂質(zhì)量的評價(jià)主要是以脫脂后工件表面不能有目視油脂、乳濁液等污物，水洗后表面應(yīng)被水完全潤濕為標(biāo)準(zhǔn)。脫脂質(zhì)量的好壞主要取決于游離堿度、脫脂液的溫度、處理時(shí)間、機(jī)械作用和脫脂液含油量等因素：
?。?）游離堿度（FAL）
脫脂劑濃度適當(dāng)才能保證最佳效果。一般只需要檢測脫脂液的游離堿度，F(xiàn)AL過低，除油效果相對較差；FAL過高，不僅造成材料浪費(fèi)，也給后道水洗增加負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重者還會(huì)污染后序的表調(diào)和磷化。
?。?）脫脂液的溫度
任何一種脫脂液都有最佳的脫脂溫度，溫度低于工藝要求，不能充分發(fā)揮脫脂作用；溫度過高，不僅增加耗能，還能帶來一些副作用。如脫脂劑蒸發(fā)過快、工件脫離槽液時(shí)因表面干燥速度較快，而易造成工件返銹、堿斑、氧化等弊病，影響后道工序的磷化質(zhì)量。自動(dòng)溫控也需要定期進(jìn)行校核。
?。?）處理時(shí)間
脫脂液必須和工件上的油污充分接觸，有足夠的接觸反應(yīng)時(shí)間，才能保證有良好的脫脂效果。但脫脂時(shí)間過長，會(huì)增加工件表面的鈍性，影響磷化膜的生成。
?。?）機(jī)械作用的影響
脫脂過程中，輔以機(jī)械作用，采用泵循環(huán)或工件移動(dòng)的方式，可以加強(qiáng)除油效果,縮短浸漬清洗的時(shí)間；噴淋脫脂的速度比浸漬脫脂速度快10倍以上。
（5）脫脂液含油量：
隨著槽液的循環(huán)使用，油污含量在槽液內(nèi)會(huì)不斷增加，當(dāng)達(dá)到一定比例時(shí)，脫脂劑的脫脂效果及清洗效率會(huì)明顯下降，即使通過添加藥劑維持槽液高濃度，被處理工件表面的清潔度仍不會(huì)有所提升。已老化變質(zhì)的脫脂液，必須全槽更換。產(chǎn)品生產(chǎn)一般根據(jù)槽液的使用時(shí)間及處理工作量適時(shí)進(jìn)行換槽。
2、酸洗
產(chǎn)品制造用鋼材在軋壓成型或貯藏運(yùn)輸過程中，表面會(huì)產(chǎn)生銹蝕。由于銹蝕層結(jié)構(gòu)疏松，與基材附著不牢，并且氧化物與鋁材鐵可組成原電池，進(jìn)一步促使鋁材腐蝕，使涂層很快被破壞，因此涂裝前必須將其除凈。產(chǎn)品一般常用的是酸洗除銹，它不會(huì)使鋁材工件變形，每個(gè)角落的銹蝕都能清除干凈，除銹速度快，成本相對較低。酸洗質(zhì)量主要是以酸洗后的工件不應(yīng)有目視可見氧化物、銹及過蝕現(xiàn)象為標(biāo)準(zhǔn)，影響除銹效果的因素主要有：
（1）游離酸度（FA）
測定酸洗槽的游離酸度FA，是驗(yàn)證酸洗槽除銹效果高低的最直接有效的評價(jià)方法。游離酸度低，除銹效果差。游離酸度過高時(shí)，工作環(huán)境中的酸霧含量較大，不利于勞動(dòng)保護(hù)；鋁材表面易產(chǎn)生“過蝕”現(xiàn)象；而且殘酸的清洗比較困難，易導(dǎo)致后續(xù)槽液的污染。
?。?）溫度、時(shí)間
大多數(shù)酸洗是在常溫下進(jìn)行的，當(dāng)使用加熱酸洗時(shí)，一般控制在40℃～70℃之間，雖然溫度對酸洗能力的提高影響較大，但溫度過高會(huì)加劇對工件、設(shè)備的腐蝕，對工作環(huán)境的影響也非常不利；并且在完全除去銹跡的前提下，酸洗時(shí)間應(yīng)盡可能短，以減少鋁材的腐蝕和氫脆的影響。因此處理過程中應(yīng)嚴(yán)格控制槽液的溫度和工件的處理時(shí)間。
?。?）污染老化
酸液在除銹過程中，會(huì)不斷帶入油污或其它雜質(zhì)，其中的懸浮雜質(zhì)可通過刮撈的方式進(jìn)行去除；當(dāng)可溶性的鐵離子超過一定含量時(shí)，槽液的除銹效果不但會(huì)大大降低，而且過量的鐵離子隨工件表面的殘液混入磷化槽內(nèi)，加速磷化槽液的污染老化，嚴(yán)重影響工件的磷化質(zhì)量，一般酸液的鐵離子含量應(yīng)控制在不超過6%~10%為宜。超過控制指標(biāo)時(shí)必須更換槽液。
3、表調(diào)
表面調(diào)整劑可以消除工件表面因堿液除油或酸洗除銹所造成的表面狀態(tài)的不均勻性，使鋁材表面形成大量的極細(xì)的結(jié)晶中心，從而加快磷化反應(yīng)的速度，有利于磷化膜的形成。
（1）水質(zhì)的影響
槽液所用水質(zhì)中如所含水銹嚴(yán)重、鈣鎂離子含量較大，會(huì)影響表調(diào)液的穩(wěn)定性，槽液配制時(shí)可預(yù)先添加軟水劑以消除水質(zhì)對表調(diào)液的影響。
?。?）使用時(shí)間
一般表調(diào)劑采用的是膠體鈦鹽，其存在膠體活性，當(dāng)使用時(shí)間較長或所含雜質(zhì)離子較多時(shí)膠體活性會(huì)喪失，此時(shí)膠體的穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，槽液沉淀分層，呈絮狀,此時(shí)必須更換槽液。
4、磷化
磷化是一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的過程，所形成的磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜?？蛙囃垦b常用的是低溫鋅系磷化液.磷化的主要目的是給基體鋁材提供保護(hù)，在一定程度上防止鋁材被腐蝕；用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力。磷化是整個(gè)前處理工藝最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其反應(yīng)機(jī)理復(fù)雜且影響因素較多，因此磷化槽液相對于其它槽液的生產(chǎn)過程控制要復(fù)雜得多。
?。?）酸比(總酸度與游離酸度的比值)
提高酸比可加快磷化反應(yīng)速度，使磷化膜薄而細(xì)致，但酸比過高會(huì)使膜層過薄，易引起磷化工件掛灰；酸比過低，磷化反應(yīng)速度緩慢，磷化晶體粗大多孔，耐蝕性低，磷化工件易生黃銹。一般來說磷化藥液體系或配方不同其酸比大小要求也不同。
?。?）溫度
槽液溫度適當(dāng)提高，成膜速度加快，但溫度過高，會(huì)影響酸比的變化，進(jìn)而影響槽液的穩(wěn)定性，同時(shí)膜層晶核粗大，槽液出渣量增大。
?。?）沉渣量
隨著磷化反應(yīng)的不斷進(jìn)行，槽液內(nèi)的沉渣量會(huì)逐漸增多，過量的沉渣會(huì)影響工件表面的界面反應(yīng)，導(dǎo)致磷化膜發(fā)花、掛灰嚴(yán)重，甚至不成膜，因此槽液必須根據(jù)處理的工件量和使用時(shí)間適時(shí)進(jìn)行倒槽，進(jìn)行清渣除淤。
?。?）亞硝酸根NO-2（促進(jìn)劑濃度）
NO-2可加快磷化反應(yīng)速度，提高磷化膜的致密性和耐腐蝕性，含量過高時(shí)使膜層易出現(xiàn)白點(diǎn)或發(fā)彩現(xiàn)象；過低，成膜速度緩慢，磷化膜易生黃銹。
?。?）硫酸根SO2-4
酸洗液濃度過高或水洗控制不好都易導(dǎo)致磷化槽液內(nèi)硫酸根離子增高，過高的硫酸根離子會(huì)減慢磷化反應(yīng)速度，使磷化膜晶粒粗大多孔，掛灰嚴(yán)重，磷化膜的耐蝕性降低。
?。?）亞鐵離子Fe2+：
磷化溶液中含亞鐵離子量過高時(shí)，會(huì)使常溫磷化膜防腐能力下降；會(huì)使中溫磷化膜晶粒粗大，表面浮白灰，防腐能力下降；會(huì)使高溫磷化液沉渣量增大，溶液變混濁，同時(shí)游離酸度升高。
5、鈍化（封閉）
鈍化的目的是封閉磷化膜孔隙，提高磷化膜耐蝕性，特別是提高漆膜的整體附著力和耐腐蝕性。目前一般采用含鉻處理和無鉻處理兩種方式，然而有一些用堿性無機(jī)鹽型鈍化（大部分含磷酸鹽，碳酸鹽，亞硝酸鹽，磷酸鹽等），這些物質(zhì)嚴(yán)重?fù)p害漆膜的長期附著力和耐蝕性。
6、水洗
水洗的目的是清除工件表面從上一道槽液所帶出的殘液，水洗質(zhì)量的好壞可直接影響工件的磷化質(zhì)量和整個(gè)槽液的穩(wěn)定性。水洗槽液一般控制以下內(nèi)容：
?。?）淤泥殘?jiān)坎荒苓^高。含量過高易出現(xiàn)工件表面掛灰。
（2）槽液表面應(yīng)無懸浮雜質(zhì)。一般水洗方式采用溢流水洗，以保證槽液表面無懸浮油污或其它雜質(zhì)。
?。?）槽液PH值應(yīng)接近于中性。PH值過高或過低都容易引起槽液串槽，從而影響后續(xù)槽液的穩(wěn)定性。
