涂装设备铝材喷涂前处理工艺控制解析

涂装设备铝材喷涂前处理的工艺流程很多，可根据具体情况，如厂房条件即空间位置大小、工件材质（冷轧板、热轧板、镀锌板、铝合金、玻璃钢等）、工件表面状况（锈蚀、防锈油、杂物）、生产批量、质量要求等选择。不同的生产厂家采用的流程不尽相同。如客车生产的整体流程及质量要求基本相同，前处理流程一般有以下两种：

    1、制件前处理

    典型的工艺流程：

    预脱脂→脱脂→水洗I→酸洗→水洗II→中和→水洗III→表调→磷化→水洗IV→钝化

    厂家可根据本厂的实际情况进行适当调整:

    作为制件前处理，酸洗除锈是必不可少的。但在前处理过程中，最好将锈蚀件和非锈蚀件分开，锈蚀件进行酸洗，非锈蚀件最好不要进行酸洗。

    2、产品前处理

    产品前处理是将整个产品浸入槽液中进行表面处理，目前已有不少厂家采用。工序间转移有手动控制和自动控制两种。比较先进的是采用PLC程序自动控制，能实现工序间自动转移。一般流程为：脱脂→水洗→表调→磷化→水洗。

    喷涂前处理的常用设备是喷淋式联合清洗机，其清洗原理是借助于喷射机械力和化学作用，来完成去油、磷化、钝化、清洗等工艺过程。

    喷淋式联合清洗机典型工序是：脱脂、水洗、表调、磷化、钝化、水洗、纯水洗。

    其结构特点是：前处理生产线各工序喷淋管布置在隧道内，喷淋由各液槽的泵来提供。各工序间都有门洞板隔开，以防窜液。各加热液槽的加热形式有槽内和槽外。内加热器有排管、蛇形管、波纹板等；外加热器有列管、板式加热器等。加热介质有热水、蒸汽、导热油等。在脱脂、磷化工序分别设有除油系统和除渣系统。为防止各加热段隧道顶部及门洞处溢出蒸汽，在隧道顶部设有排风机。

    各工艺控制要素分述如下：

    1、脱脂

    脱脂机理是通过脱脂剂对各类油脂的皂化、加溶、润湿、分散、乳化等作用，从而使油脂从工件表面脱离，变成可溶性的物质或被乳化、分散而均匀稳定地存在于槽液内。脱脂质量的评价主要是以脱脂后工件表面不能有目视油脂、乳浊液等污物，水洗后表面应被水完全润湿为标准。脱脂质量的好坏主要取决于游离碱度、脱脂液的温度、处理时间、机械作用和脱脂液含油量等因素：

    （1）游离碱度（FAL）

    脱脂剂浓度适当才能保证最佳效果。一般只需要检测脱脂液的游离碱度，FAL过低，除油效果相对较差；FAL过高，不仅造成材料浪费，也给后道水洗增加负担，严重者还会污染后序的表调和磷化。

    （2）脱脂液的温度

    任何一种脱脂液都有最佳的脱脂温度，温度低于工艺要求，不能充分发挥脱脂作用；温度过高，不仅增加耗能，还能带来一些副作用。如脱脂剂蒸发过快、工件脱离槽液时因表面干燥速度较快，而易造成工件返锈、碱斑、氧化等弊病，影响后道工序的磷化质量。自动温控也需要定期进行校核。

    （3）处理时间

    脱脂液必须和工件上的油污充分接触，有足够的接触反应时间，才能保证有良好的脱脂效果。但脱脂时间过长，会增加工件表面的钝性，影响磷化膜的生成。

    （4）机械作用的影响

    脱脂过程中，辅以机械作用，采用泵循环或工件移动的方式，可以加强除油效果,缩短浸渍清洗的时间；喷淋脱脂的速度比浸渍脱脂速度快10倍以上。

    （5）脱脂液含油量：

    随着槽液的循环使用，油污含量在槽液内会不断增加，当达到一定比例时，脱脂剂的脱脂效果及清洗效率会明显下降，即使通过添加药剂维持槽液高浓度，被处理工件表面的清洁度仍不会有所提升。已老化变质的脱脂液，必须全槽更换。产品生产一般根据槽液的使用时间及处理工作量适时进行换槽。

    2、酸洗

    产品制造用钢材在轧压成型或贮藏运输过程中，表面会产生锈蚀。由于锈蚀层结构疏松，与基材附着不牢，并且氧化物与铝材铁可组成原电池，进一步促使铝材腐蚀，使涂层很快被破坏，因此涂装前必须将其除净。产品一般常用的是酸洗除锈，它不会使铝材工件变形，每个角落的锈蚀都能清除干净，除锈速度快，成本相对较低。酸洗质量主要是以酸洗后的工件不应有目视可见氧化物、锈及过蚀现象为标准，影响除锈效果的因素主要有：

    （1）游离酸度（FA）

    测定酸洗槽的游离酸度FA，是验证酸洗槽除锈效果高低的最直接有效的评价方法。游离酸度低，除锈效果差。游离酸度过高时，工作环境中的酸雾含量较大，不利于劳动保护；铝材表面易产生“过蚀”现象；而且残酸的清洗比较困难，易导致后续槽液的污染。

    （2）温度、时间

    大多数酸洗是在常温下进行的，当使用加热酸洗时，一般控制在40℃～70℃之间，虽然温度对酸洗能力的提高影响较大，但温度过高会加剧对工件、设备的腐蚀，对工作环境的影响也非常不利；并且在完全除去锈迹的前提下，酸洗时间应尽可能短，以减少铝材的腐蚀和氢脆的影响。因此处理过程中应严格控制槽液的温度和工件的处理时间。

    （3）污染老化

    酸液在除锈过程中，会不断带入油污或其它杂质，其中的悬浮杂质可通过刮捞的方式进行去除；当可溶性的铁离子超过一定含量时，槽液的除锈效果不但会大大降低，而且过量的铁离子随工件表面的残液混入磷化槽内，加速磷化槽液的污染老化，严重影响工件的磷化质量，一般酸液的铁离子含量应控制在不超过6%~10%为宜。超过控制指标时必须更换槽液。

    3、表调

    表面调整剂可以消除工件表面因碱液除油或酸洗除锈所造成的表面状态的不均匀性，使铝材表面形成大量的极细的结晶中心，从而加快磷化反应的速度，有利于磷化膜的形成。

    （1）水质的影响

    槽液所用水质中如所含水锈严重、钙镁离子含量较大，会影响表调液的稳定性，槽液配制时可预先添加软水剂以消除水质对表调液的影响。