汽車行業(yè)涂裝前處理工藝改進(jìn)辦法

隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)了汽車涂裝行業(yè)的發(fā)展，目前，涂裝企業(yè)普通采用磷化膜作為涂料底層，開始采用陰極電泳涂料代替常規(guī)底涂料，這表明汽車行業(yè)的涂裝質(zhì)量有了進(jìn)一步提高。筆者通過考察，認(rèn)為部分涂裝企業(yè)的磷化質(zhì)量半不過關(guān)，生產(chǎn)中還存在某些問題。

1 典型工藝

1.1工藝流程實(shí)例

①脫脂：金屬脫脂劑，（60～65）℃，（３～４）min→熱水洗→（80～90）℃→酸洗，HCl：H2O=1:1，除銹加速劑加量，（5～6）min→二道水洗→表面調(diào)整（表面調(diào)整劑5g/L，lmin）磷化（常溫，冬天適當(dāng)加溫，6min）→二道水洗→烘干

②脫脂（30～40）℃，（5～6）min→水洗→酸洗，HCl：H2O=1:4，除銹加速劑適量，（20～30）min→水洗→表面調(diào)整→磷化，常溫，（20～30）min→水洗→烘干

③脫脂（60～70）℃，3min→熱水洗（80～90）℃→表面調(diào)整→磷化→（30～40）℃，（1～2）min水洗→烘干（脫脂前手工除去局部浮銹，浸漬脫脂后手工擦洗補(bǔ)充除油）

④脫脂表面調(diào)整“二合一”（40～50）℃，（5～10）min→水洗→酸洗，HCl：H2O=1:1，10min→水洗→磷化（30～40）℃，（20～30）min→水洗→烘干

⑤酸洗HCl：H2O=1:1，5min→水洗→脫脂表面調(diào)整“二合一”常溫，（30～40）min→水洗→磷化，常溫，（30～60）min→水洗→自干

1.2 應(yīng)用效果

一、第①種工藝適宜油、銹重的工件，工藝設(shè)計(jì)最佳，能獲得優(yōu)質(zhì)磷化膜。優(yōu)點(diǎn)（1）負(fù)載容量大，生產(chǎn)效率高；（2）脫脂后用熱水洗凈工件表面；（3）酸洗后二道水洗能洗凈工件表面的殘酸及吸附的緩蝕劑，避免抑制磷化反應(yīng)，造成磷化不均勻；（4）磷化后二道水洗，能洗掉磷化膜上的殘留可溶性鹽，避免引起涂層的早期起泡和脫落。

二、第②種工藝適且油銹中等的工件，工藝控制得當(dāng)，也能獲得較好的磷化膜。

三、第③種工藝適且有油無銹的工件，線上不設(shè)酸洗，很適合汽車焊接總成件磷化。

四、第④種工藝適宜油輕銹重的工件，但采用了脫脂表面調(diào)整“二合一”工藝，使磷化質(zhì)量受到影響，膜層粗糙、泛黃、掛灰等。

五、第⑤種工藝設(shè)計(jì)不合理。（1）酸洗槽易被油污污染，使用壽命縮短，酸洗效果也差。（2）存在脫脂表面調(diào)整“二合一”工藝的弊病，表面調(diào)整效果差。

2 工藝控制

2.1 除油除銹

2.1.1 除油

冷軋鋼板油重銹輕（甚至無銹），除油好壞直接影響磷化膜的質(zhì)量。市售脫脂劑應(yīng)具有強(qiáng)脫脂能力和極低泡沫的特性。脫脂要點(diǎn)是控制脫脂溫度（40～50）℃，濃度3%～5%和脫脂時(shí)間（工件表面被水濕潤為止）。為了脫脂徹底，最好預(yù)脫脂總堿度（7～8）點(diǎn)和脫脂總堿度（10～20）點(diǎn)。日常生產(chǎn)中檢測脫脂液堿度，試紙測試pH值為10～12。

2.1.2 除銹 

冷軋鋼板除銹以鹽酸為宜，通常采用稀鹽酸，其原因（1）減少鹽酸對(duì)金屬基體的過腐蝕，因鹽酸濃度過高（25%以上），酸對(duì)金屬基體的浸蝕速度比酸對(duì)鐵銹的浸蝕速度快得多。（2）鹽酸濃度越低，揮發(fā)速度越慢，酸霧越少，對(duì)改善操作環(huán)境有利。酸洗液中加入適量的除銹加速劑，能提高除銹速度，并減緩酸對(duì)金屬基體的浸蝕速度。為了防止酸洗后的工件泛黃，鹽酸濃度也不宜過低，工件水洗后空停時(shí)間不宜過長。

2.2 磷化工藝的選擇

（１）優(yōu)選磷化劑

磷化膜質(zhì)量的優(yōu)劣主要表現(xiàn)在晶體粗細(xì)和致密程度、表面有無沉淀物以及膜厚等方面，它們的差異直接影響涂層的效果（對(duì)漆膜結(jié)合力產(chǎn)生不同的影響）。

為了滿足涂料對(duì)磷化膜的要求，大多采用低溫低渣鋅系磷化劑。市售磷化劑品種多，質(zhì)量差異大，嚴(yán)把工藝驗(yàn)證關(guān)，優(yōu)選磷化劑。

（2）控制工藝參數(shù)關(guān)鍵要控制磷化溫度（25～40）℃，時(shí)間（3～20）min、促進(jìn)劑含量（氣點(diǎn)3～5）及總酸度（20～40）點(diǎn)和游離酸度（0.8～3）點(diǎn)。溫度太低則不能成膜或成膜速度慢，膜不完整，易泛黃；反之，膜粗大，耐腐蝕性低，同時(shí)槽液穩(wěn)定性變差，沉渣增多。促進(jìn)劑含量低，成膜慢，膜層泛黃；反之，沉渣明顯增多，膜層帶彩色?？偹岫壬愿?，能加快磷化反應(yīng)的進(jìn)行，磷化膜薄而致密。但不宜過高，否則沉渣增多，膜層掛灰。游離酸度對(duì)磷化膜影響較明顯，控制低一些，有利于降低磷化溫度和沉渣量；過高，沉渣增多，甚至不成膜。

2.3 槽液調(diào)整方法

一般涂裝企業(yè)都具備化驗(yàn)條件，測試手段較先進(jìn)，嚴(yán)格槽液管理，做到磷化前檢測槽液總酸度、游離酸度、促進(jìn)劑氣點(diǎn)等，調(diào)槽較準(zhǔn)確及時(shí)。

也有的廠家憑經(jīng)驗(yàn)管理槽液，效果也不錯(cuò)。如某汽車車身廠采用Ch9308低溫低渣快速磷化劑已有2年，班產(chǎn)磷化駕駛室65臺(tái)，磷化面積3250m2（雙面積計(jì)）。槽液有效容積14t，每3天添加一次磷化劑，其添加量按A（磷化劑）：B（促進(jìn)劑）：C（中和劑）10:1:3（重量比）。此法能控制工藝參數(shù)在規(guī)范內(nèi)，總酸度（38～40）點(diǎn)，游離酸度（2～3）點(diǎn)，促進(jìn)劑（5～6）氣體點(diǎn)，成膜速度快（3min），膜層質(zhì)量好（膜層細(xì)致光潔、無掛灰，防銹性好，如磷化件存放磷化車間1個(gè)月無銹蝕），槽液調(diào)整方便。此外，槽液要定期排渣和更新。如磷化槽每星期排渣1次，脫脂槽、表面調(diào)整槽每（3～4）個(gè)星期更新1次。

3 存在問題

3.1 磷化質(zhì)量差異大國內(nèi)涂裝汽車行業(yè)的磷化質(zhì)量視廠家的工藝設(shè)計(jì)、選材及工藝管理不同而異，各廠家汽車磷化質(zhì)量有區(qū)別，不同程度地影響涂裝質(zhì)量。磷化質(zhì)量的突出問題是膜層掛灰較嚴(yán)重，泛黃較明顯。有的涂裝前必須除掛灰，有時(shí)也難以保證涂裝質(zhì)量。

3.2 輔助設(shè)備不配套輔助設(shè)備不配套主要表現(xiàn)在（１）磷化缺少烘干設(shè)備，個(gè)別廠工件磷化后自干，造成磷化膜含結(jié)晶水、孔隙率高、耐蝕性低。（２）沉渣無過濾裝置。一般來說，缺少沉渣過濾裝置不會(huì)明顯影響磷化膜質(zhì)量。但個(gè)別廠磷化線采用壓縮空氣來攪拌脫脂液、表面調(diào)整液及磷化液，力求加速反應(yīng)，這是有利的一面。但不利磷化渣沉積槽底，懸浮的沉渣吸附在磷化膜表面，膜層掛灰更為嚴(yán)重，大大影響涂層質(zhì)量。如果配備一套連續(xù)過濾機(jī)，不僅能提高磷化成膜速度，而且膜層質(zhì)量也可大大改善。

3.3 操作工藝不嚴(yán)格筆者發(fā)現(xiàn)有的操作者執(zhí)行工藝不嚴(yán)，為了提高生產(chǎn)速度，任意簡化操作工序，脫脂后省去水洗直接表面調(diào)整。他們認(rèn)為這樣有利于升高表面調(diào)整液的溫度，促進(jìn)表面調(diào)整的作用，卻忽視了油污不斷被帶入表面調(diào)整液中的危害，相反會(huì)縮短表面調(diào)整液的使用壽命，最終影響表面調(diào)整的效果。

3.4 槽液管理不善槽液管理不善表現(xiàn)在槽液亂投料、誤投料時(shí)有發(fā)生，如將除銹加速劑誤投磷化槽，造成磷化不上，工件表面全部泛黃，槽液處理困難，影響槽液正常運(yùn)行。

3.5 磷化線廢水不經(jīng)處理排放一般磷化線排出酸堿廢水，匯集到同一廢水池后排放，則可能因中和作用而使廢水的pＨ值接近中性。但有有磷化線僅有脫脂工序無酸洗工序，則從該線排出的廢水多呈堿性。原因是脫脂液溫度高，帶出堿性物質(zhì)多。特別當(dāng)更換脫脂和表面調(diào)整液時(shí)，排出的堿性廢水更多，若廢水不經(jīng)處理直接排入池塘、農(nóng)田，會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)、毒害魚類和牲畜等。

4 改進(jìn)措施

4.1 優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)的好壞與磷化質(zhì)量密切相關(guān)。涂裝企業(yè)往往受客觀條件的限制，難以滿足工藝設(shè)計(jì)的要求。如何因地制宜的優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，亦是設(shè)計(jì)者研究的課題之一。生產(chǎn)中一旦發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)不合理的地方，盡可能在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上調(diào)整工藝流程，盡量滿足生產(chǎn)要求。

筆者曾對(duì)某廠磷化線作了改進(jìn)。該廠原按上述第④種工藝設(shè)計(jì)，投產(chǎn)生磷化質(zhì)量始終不理想，如膜層粗糙不均勻，泛黃、掛灰較嚴(yán)重。反復(fù)調(diào)整槽液，收效甚少。筆者認(rèn)為是工藝設(shè)計(jì)不合理所致。在不增加槽子的條件下（場地所限），采用磷酸酸洗“二合一”新工藝，改用下述工藝：脫脂酸洗“二合一”Ch9301除油除銹劑，（40～50）℃，（15～20）min→熱水洗→水洗→表面調(diào)整→磷化→水洗→烘干。

改進(jìn)后工藝的優(yōu)點(diǎn)（１）以磷酸代替鹽酸，既可避免C1－的串槽現(xiàn)象（如C1－污染磷化槽，嚴(yán)重時(shí)磷化不上；或加大磷化膜的孔隙，降低防護(hù)性），又能防止可能對(duì)工件造成二次腐蝕，因焊縫內(nèi)殘酸腐蝕縫內(nèi)的磷化膜，經(jīng)烘干時(shí)，由于熱脹冷縮，酸就從焊縫內(nèi)滲出文化腐蝕周圍表面的磷化膜，帶來磷化膜嚴(yán)重生銹的現(xiàn)象，有時(shí)比未經(jīng)磷化處理的工件還要差。（２）脫脂與表面調(diào)整分步進(jìn)行，充分發(fā)揮了表面調(diào)整的作用，膠體鈦的均勻吸附就改善了工件的表面狀態(tài)，使整個(gè)表面在磷化前就形成大量的細(xì)結(jié)晶核，從而極大地加速磷化過程，形成均勻、薄而致密的磷化膜。而原來脫脂、表面調(diào)整“二合一”，且脫脂后水洗，其結(jié)果（１）脫脂槽pH值過高，膠體鈦在堿性溶液中，能吸附OH—或其他陰離了，成帶電狀的大分子，又因帶電而增加結(jié)團(tuán)，最終使膠體鈦的穩(wěn)定性受到影響。（2）工件表面吸附的膠體鈦被洗掉，進(jìn)一點(diǎn)降低了表面調(diào)整的作用。

盡管磷酸酸洗成本偏高，但綜合性能比鹽酸好。如它與鐵反應(yīng)，在其表面上能生成薄的磷酸鐵，與磷化液配套形成致密的保護(hù)膜，不必?fù)?dān)心工件酸洗后泛黃。該廠原提出以手工以手工除銹代替酸洗，固然可行，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，且難保證除銹徹底。此外，筆者建議，象汽車這類焊接結(jié)構(gòu)復(fù)雜件，酸洗后中和處理很有必要。

4.2  提高工藝管理水平工藝設(shè)計(jì)固然重要，也不可忽視工藝管理。實(shí)踐表明，在同等條件下（磷化工藝和磷化劑均相同），不同的工藝管理卻獲得不同的磷化效果。工藝管理水平高，不僅磷化質(zhì)量好，而且低耗（1m2消耗磷化劑0.6kg），低成本1m2磷化成本（0.3～0.4）元；反之，低質(zhì)量、高成本即1m2磷化成本（0.5～0.6）元。

目前有些企業(yè)技術(shù)力量薄弱，管理跟不上。如何來提高工藝管理水平呢？引進(jìn)或培訓(xùn)專業(yè)技術(shù)人才；開展行業(yè)的技術(shù)交流；邀請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員協(xié)助處理關(guān)鍵技術(shù)問題等，這些都是行之有效的辦法。

4.3 改善磷化膜與涂料的配套性磷化膜與涂料的配套性已成為人們十分關(guān)注的問題。隨著涂裝技術(shù)的發(fā)展，對(duì)磷化處理與涂裝的配套性提出了更高的要求。而以往人們過多地強(qiáng)調(diào)磷化膜本身的耐腐蝕性，而忽視了磷化膜與涂料的配套性。實(shí)際上磷化膜本身在整個(gè)涂裝體系中并不單獨(dú)具有耐腐蝕作用，關(guān)鍵是磷化膜與涂料的配套性要好，這對(duì)電泳涂裝尤為重要。特別目前有的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)已建成或準(zhǔn)備籌建陰極電泳生產(chǎn)線，因此，改善磷化膜與陰極電泳涂料的配套性已成為涂裝企業(yè)研究的新課題。

改善磷化膜與陰極電泳涂料配套性的方法是提高磷化膜的耐堿性，即而堿性越高，則磷化膜在陰極電泳成膜過程中溶解越少，陰極電泳的質(zhì)量就越高。這不僅要求磷化膜結(jié)晶致密，而且P比要高（＞85%）。提高P比常用含錳低鋅磷化、浸漬磷化、超聲波磷化、磷化膜鈍化處理等。

4.4 重視磷化線廢水處理將磷化線廢水排入中和處理槽中，先測定其酸度，然后加入10%Ca（OH2）溶液，調(diào)pH為6～9排放。