汽车涂装前处理的碱性清洗工艺简介

    详细的清洗工序、检测方法及工艺维护内容-对清洗液的发展趋势和进展作了说明。

    关键词：清洗；除油；前处理；涂装

    1．碱性清洗剂

    金属表面油污可以通过机械和化学方法去除，化学方法包括溶剂清洗、乳化清洗和碱性清洗等。碱性清洗是汽车涂装前处理中最常采用的化学除油方式。碱性清洗使用了合成洗涤剂和表面活性剂，生命周期较长，性能稳定、易于控制和处理、适应范围广。碱性清洗剂的典型构成包括碱性物质、表面活性剂、消泡剂、缓蚀剂、螯合剂以及抗硬水剂等。通常为单

    组分或双组分。一般单组分为粉末形式，双组分为液—液形式，也有粉—液形式。

    碱性清洗剂用量一般为2%—10%。清洗方式包括喷淋、浸泡、喷浸结合的形式。浸泡清洗效率低于喷淋清洗效率，但浸泡时溶液较易达到工件内腔部位，所以复杂工件清洗最好采用喷淋和浸泡联合处理。喷淋时间为60—90s，浸泡时间为3—5min。脱脂溶液温度一般为45—65℃。具体时间、温度、浓度随清洗剂的种类和基材的不同而不同。

    2．碱性清洗剂的选择

    碱性清洗剂的基本要求是在工艺温度下具有较好的除油能力、无异味、符合特定环保要求、易于水洗、化学性质稳定、正常存放条件不发生化学变化、对基材影响小。选择清洗剂要考虑被去除的油脂类型（灰、蜡、油、结晶盐等）、转化膜类型、工件大小、类型和材质等。磷化前的清洗剂，除考察溶解性、除油性、乳化性以及消泡性等，重点要考察清洗剂和基材的相互作用是否会对后续转化膜的形成产生影响，即清洗剂会不会改变工件的表面状态（侵蚀、挂灰等），还有复杂工件因水洗不完全将清洗液带入磷化槽的影响。清洗作为前处理的组成部分，对转化膜的质量有重要影响。

    处理费用是选择清洗剂的重要影响因素，包括：

    化学品消耗；

    额外的手工、清洗；

    溢流水洗；

    工件的返工和报废；

    倒槽、清洗槽体以及可能对工作效率的影响；

    操作管理和设备运行；

    废液处理等。

    这些因素都应该综合考虑，以保证较低的处理费用。同时，要充分考虑产品的质量保证能力、技术服务及时性和解决问题能力等。

    3．工艺维护

    好的前处理产品需要正确的使用和维护，才能发挥最佳效果。清洗剂通过物理化学作用使油污脱离工件表面进入溶液，这些油脂在槽液中聚集。

当循环泵打开时，固体颗粒沉积到槽子底部，油脂和有机杂质则漂在溶液表面。撇除表面油脂、定期清除底部沉渣，可以延长整个槽液使用寿命，并减少对后续工序的影响。通过槽液溢流也可以减少槽液表面的浮油和有机杂质，但需要消耗更多的药剂。槽液对污物有一定容纳能力。超过这个限度，清洗剂会失效，需要进行油水分离处理或重新配制清洗液。否则，将严重影响清洗质量，对后续工序产生影响，导致更多的人工处理或返工等。影响槽液寿命的因素，除清洗剂本身性能外，还包括链速、工件体积和类型及被清除油的类型等。脱脂除油需要控制的工艺参数包括时间、浓度、温度、机械作用、沥干时间、槽液油脂含量、杂质含量以及水洗的污染度等。对这些项目必须进行监测、记录，使之维持在正常的参数范围内。对清洗设备进行日常和周期性的维护也十分必要，保证在生产状态下，循环提升系统、加热系统、槽体以及喷嘴、油水分离器等，正常运转并发挥最大功效。清洗后的水洗是为了去除残留的碱性清洗剂和松动的油脂，一般为室温自来水，最后水洗最好用新鲜的自来水。如果清洗不彻底，表面除油不净或有污物残留，将导致涂装缺陷，影响涂层结合力、最终涂装性能和涂层装饰效果，导致工件返修，甚至造成产品报废。要认识到，良好的涂装质量需要高质量的前处理来保证，高质量的前处理需要高效能的脱脂剂。

    为获得最佳清洗效果，应严格控制槽液在工艺参数范围内，经常倒槽清淤，难清洗的工件可进行预擦。两个清洗槽比一个清洗槽效果好，而且节省药剂。大型脱脂槽应配备油水分离装置。对于质量要求高的涂装，还要配备除铁粉装置，脱脂前设立单独热水冲洗工序等。具体的细节需要在设计阶段考虑。

    4．展望

    应尽量采用低碱度、低工作浓度的清洗剂。同等条件下，浓度越低带出消耗越少，清洗剂越节省，同时水洗消耗也越少，也就越经济。现已开发出无水洗清洗剂，并已投入生产实践。此清洗剂与有水洗清洗剂的性能、成本基本相同，但可以节省大约30%用水，同时污水处理量大为减少。

    液态清洗剂已大规模使用，可以满足涂装车间无尘操作、实现滴加泵自动滴加等自动化要求，并解决了粉剂不易溶解、结块堵塞管道喷嘴的问题。同时，使槽底沉淀大量减少，减少了清槽次数。

    从质量角度出发，建议大型汽车厂对汽车用板进行全方面管理。对于前处理，一方面要求根据板材油脂情况选择适当的清洗剂，另一方面要求供货商供应板材的防锈油脂种类相对稳定，最好由生产厂家开发专用的防锈油脂。

    机械作用有利于提高清洗质量。如喷淋、超声波等的应用，可降低化学品浓度，减少化学品的消耗与排放，减少对环境的影响。

    随着环保要求的提高，目前比较流行研究应用生物可降解表面活性剂，对于活性剂，清洗剂要求无磷、无硅和低COD/BOD排放。虽然此方面的研究工作已开展30多年，但是目前还没有一种无磷助剂能够同时保证去污能力、对人体和环境无危害和潜在危害、成本较低这3项要求。现在已研究出无磷脱脂剂，但成本高，应用还有一定的阻力。