喷涂前处理工艺培训.pptx

喷涂前处理工艺培训 2013.10.30 宁坡辰佳电器有限公司 目录 1喷涂前处理的作用 2前处理的分类 3前处理工艺流程 4工艺说明 5附：静电喷涂工艺简述 一、喷涂前处理的作用 喷涂前处理目的在于清除被涂物表面的油脂、油 污、腐蚀产物、残留杂质等，并赋予被涂表面一定 的化学、物理特性，达到增加涂层附着力，增加被 涂物保护性和装饰性。 良好的前处理工件，可以使涂装粉体与金属表面结 合牢固、附着力强、从而使产品获得高品质，延长 使用寿命；还可提高产品的耐盐雾（腐蚀）性能。 否则，喷涂粉末质量再好，没有良好的前处理作基 础，也不能发挥其应有的作用。 因此，前处理工序是喷涂施工过程中重要的步骤， 是实现涂层良好质量的有力保证。 手工方法 动力工具法 火焰法 喷砂法、抛丸法 前处理按处理方法分为：机械法和化学法。机械法 是借助工具进行表面处理的方法，包括手工方法、 动力工具法、火焰法、喷砂法、抛丸法等。化学法 是借助化学反应进行处理的方法，包括清洗、转化 膜、钝化等。 二、前处理的分类 机 械 法 化 学 法 除油 除锈 表调 磷化 钝化 三、前处理工艺流程 上活件热水洗预脱脂脱脂 水洗 磷化表调水洗2 水洗1 烘干 纯水洗 四、工艺说明 1. 上活件 定义： 上活件即是将需要前处理的工件按正确方向 悬挂（固定）于相应的挂具上。 工艺要求： 正确的转运 合格的挂具 合格的工件 正确的操作 必要的防护 2. 脱脂 脱脂也称除油，金属表面除油是表面处理工程中的重要环节，也 是表面处理的第一道关口。除油是否彻底不但影响到下一个工序的操作，而且影 响整个产品的质量和寿命。 钢材及其零件在储运过程中要用防锈油脂保护，在压力加工时要用到拉延油 ，零件在切削加工时要接触乳化液，热处理时可能接触冷却油，零件上还经常有 操作者手上的油迹和汗迹，零件上的油脂还总是和灰尘等杂质掺和在一起的。零 件上的油脂不仅阻碍 了磷化膜的形成，而且在磷化后进行喷涂时会影响涂层的结 合力、干燥性能、装饰性能和耐蚀性。 定义： 脱脂是依靠脱脂剂对污物的溶解作用，皂化作用，依靠表面活性剂对污 物的润湿、渗 透、分散等物理作用，最终使污物成为可溶解的或可分散的一 个过程。 要想取得良好的脱脂效果，我们要对一般钢板和金属部件上油污的组成、 性质和一般脱脂剂的组成作一简单的了解。 A. 油污的组成 油污的清除。对可皂化的油污，可以依靠皂化、乳化和溶解的作用脱 除；对不可皂化的油污 ，只能依靠乳化或溶解的作用来脱除。由于油污 黏度或滴落点的不同，其形态有液体和半固体。黏度越大或滴 落点越高 ，清洗越困难。 此外，某些油污，如含有不饱和脂肪酸的拉延油，长期 存放后，氧化聚集形成薄膜， 含有固体粉料的拉延油，细微的粉料吸附 在基体金属表面上，还有当油污和金属腐蚀物等 混合在一起，都会极大 的增加清洗的难度。 主 要 种 类 a. 矿物油、凡士林 （防锈油、防锈脂、润滑油、润滑脂及乳化 液的主要成分）。 b. 皂类动植物油脂、脂肪酸（拉延油的主要成分）。 c. 防锈添加剂（防锈油和防锈脂的主要成分）。 油 污 的 性 质 a. 化学性质： b. 物理性质： 可皂化油污（如：植物油脂和动物油脂） 不可皂化油污（如：矿物油和凡士林） 高黏度或高滴落点油污 低黏度或低滴落点油污 B. 脱脂剂组成 一般情况下钢板的脱脂剂，多采用含有表面活性剂的碱性脱脂剂。 其配方中经常含有的组分通常有以下几种。 a.氢氧化钠 又称苛性钠 b.碳酸钠 又称苏打 c.磷酸三钠及缩合磷酸盐 d.硅酸钠 e.表面活性剂 f.（消泡剂） 影响脱脂工艺的因素 脱脂质量的好坏主要取决于脱脂温度、脱脂时间、机械作用和脱脂剂四个因 素。 A. 脱脂温度 一般说来，温度越高，脱脂越彻底。这是因为三方面的原因，第一， 温度使油污的 物理性能发生变化，例如滴落点高的防锈脂，凡士林，固态石 蜡等，在较低温度下即使采 用高浓度的碱液也难洗净。但是，当提高油污的 温度，他们的黏度就降低，甚至形成液滴 而利于除去。第二，促进化学反应 的进行，一般的说，温度每上升 10 度，化学反应速度提 高一倍。第三，加 速表面活性剂分子的运动，从而促进浸润、乳化、分散等作用。随着温 度的 升高，溶液对污物的溶解能力也提高。但是，并不是所有场合都是温度越高 越好，各 种脱脂剂有其适合的温度范围，在采用某些种类表面活性剂的脱脂 液中，过高的温度会使 表面活性剂析出聚集如同油珠附着在表面上，造成磷 化膜发花不均匀。 B. 脱脂时间 在脱脂操作中，必须保证有足够的脱脂时间，压力喷射脱脂时间一般为 1.53 分钟。增加脱脂时间，即延长脱脂液与油污的接 触时间，从而提高脱 脂效果。油污越多，脱脂时间就需越长 C.机械作用 在脱脂中，借助于压力喷射或搅拌等机械作用是非常有效的，因为 ，喷射时迫使新鲜 的脱脂溶液与零件表面有良好的接触，而且整个脱脂 液含量均匀，有利于提高脱脂效果； 喷射时依靠机械作用力促使脱脂剂 渗透和破坏油膜，从而有效的迫使油污脱离零件表面； 喷射时促使脱离 零件的油污乳化和分散于脱脂溶液中，防止油污再吸附到洗净的零件表面 上。在中低温脱脂中，机械作用尤为重要。喷射压力通常为（0.10.2） Mpa(用于压力喷射的脱脂剂必须是低泡的，以免泡沫过多 影响正常操作 和脱脂液流失)。 D.脱脂剂对脱脂效果的影响 脱脂剂的组成和使用方法对脱脂效果有很大的影响。例如，含有表面 活性剂的碱液脱 脂比单独的碱性物溶液脱脂效果好。为了提高油污的乳 化和分散能力，适当提高脱脂剂中表面活性剂的含量是有效的，不同的表 面活性剂品种及不同的碱性物都使脱脂效果产生一定差异，良好的脱脂剂 都是经过大量试验，对其组分相互搭配比例进行反复筛选而确定的。使用 过程中，脱脂剂会不断的被消耗，使浓度降低，因此，必须定期的补加脱 脂剂，以保持 必要的浓度。脱脂剂的脱脂效果与浓度并不是直线上升的 关系，因此对于脱脂质量要求很 高的情况，不应当采取大幅度提高浓度 的方法，而应该采用二次脱脂的办法，俩个脱脂液，可以是相同的，而且 不必额外的提高浓度。 脱脂工艺要求 在脱脂剂一定的情况下，现场作业工艺参数要求如下： A.合适的槽液温度（4565 ) B.正确的喷淋压力(0.10.15MPa) C.合理的悬链线速度(44.5m/min,电机频率26左右） D.符合标准的浓度（游离碱度2028点,PH值1113） 当然现场的管理，如油污的清理、槽液的调整、槽液的更换、检查 的频次等，都要按工艺要求进行。 附：游离碱度的检测方法： 取10ML工作液于锥形瓶中，（加入30ML纯水），滴入3滴酚酞批示 以0.1N H2SO4标准溶液,滴定至粉红色刚刚裉去,计所用标准溶液的毫 升数即槽液点数. 脱脂过程中常见问题及解决方法 问题问题原因解决方法 脱 脂 效 果 不 佳 1） 脱脂剂选择不当 2） 脱脂时间太短 3） 脱脂温度偏低 4） 脱脂剂浓度偏低 5） 喷射压力低 6） 喷嘴堵塞，流量不足 7） 工作液中含油量太高 8） 脱脂后水洗不彻底 更换脱脂剂 延长脱脂时间 提高温度 提高浓度至工艺范围 提高喷射压力 定期清理喷嘴 并控制槽液中油的含量，并加强水洗， 水洗水用连续溢流 工作液泡 沫多 1） 温度太低 2） 循环泵密封处磨损而进空气 3） 脱脂剂选择不当 提高温度至规定范围 更换泵的密封材料 更换脱脂剂 水洗槽 泡沫多 1） 水洗槽溢流量太小 2） 循环泵密封处磨损而进空 气 加大溢流水量 更换泵的密封材料 水洗槽 碱度过高 1） 碱槽向水洗槽窜溶液 2） 零件带太多的碱液入水洗 槽 3） 水洗槽的溢流量太小 改造设备，避免窜液 改变装挂方式，或延长滴液时间 加大溢流水量 零件水洗 后生锈 1） 工序间隔时间太长 2） 零件停在水洗段时间过长 工序间增加喷湿 避免零件在此长时间停留 3.表调 定义 表调即通过表面调整剂来调整金属表面的微观结 构。其目的是清除表面粗化效应，提高表面活性均一化，增加 表面活性中心，提高磷化速度，促使磷化工艺形成晶粒细致密 实的磷化膜，提高磷化质量。 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。酸性表调能兼顾除锈的功能，我们用 的属于胶体钛表面调整剂。 工艺要求 A.处理温度：常温 B.处理时间：1-2分钟 C.控制参数：活化点数（47），PH值（8-9） 附：表调活化点数的测定方法： 用移液管和吸耳球准确吸取10ml配制好的槽液于250ml锥形瓶 中，加入45滴0.1%的溴酚蓝指示剂，然后用0.1M的硫酸滴定，当 溶液变为黄绿色即为终点，所耗硫酸的毫升数为表调点数。 。 表调剂对于钢铁表面的影响 较差的表调效果较好的表调效果 晶体粗大不均匀 4. 磷化 定义 金属用含磷酸盐的溶液处理，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 涂膜层的附着力与防腐蚀能力。 磷化过程包括化学反应与电化学反应。不同磷化体系、不同基材的磷 化反应机理有所不同。但一般都认同磷化成膜过程主要由如下4个步骤组成： A. 酸侵蚀使基体金属表面H+浓度降低 Fe 2e Fe2+ 2H+ + 2e H2 .(1) B.使用促进剂（氧化剂）加速界面H+浓度的进一步降低 氧化剂 + H 还原产物 + H2O Fe2+ + 氧化剂 Fe3+ + 还原产物 （2） 由于促进剂氧化掉第一步反应所产生的氢原子，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+）达到浓度积常数Ksp时，就会形成磷酸盐沉淀，磷酸盐沉淀结 晶成为磷化膜。 2 Zn2+ + Fe2+ + 2 PO43- + H2OZnFe(PO4)2 4H2O(4) 3 Zn2+ + 2 PO43- + 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。 基本原理 磷化的影响因素 影响磷化的因素很多，当磷化膜出现质量问题时， 可以从磷化工艺参数、促进剂、磷化工艺（含设备）以 及被处理钢铁表面几大方面考虑。下面重点就以下两方 面进行说明。 A. 工艺参数影响 B. 促进剂的影响 A.工艺参数的影响 （1）总酸度 总酸度过低磷化必受影响，因为总酸度是反应磷化液浓度的一 项指标。控制总酸度的意义在于使磷化液中成膜离子浓度保持在必要 的范围内。 （2）游离酸度 游离酸度过高、过低均会产生不良影响。游离酸度过高不能成膜， 容易出现黄锈；过低磷化液的稳定性受威胁，生成额外的残渣。游离 酸度反映了磷化液中游离H+的含量，控制游离酸度的意义在于控制磷 化液中磷酸二氢盐的离解度，把成膜离子浓度控制在一个必须的范 围。磷化液在使用过程中游离酸都会缓慢升高，这时要用碱来中和调 整，注意缓慢加入，充分搅拌，否则碱液局部过高会产生不必要的残 渣，出现越加碱，游离酸度越高的现象。单看游离酸度和总酸度是没 有实际意义的，必须一起考虑。 （3）酸比 酸比即指总酸度与游离酸度的比值，酸比一般控制在530的 范围内。酸比较小的配方，游离酸度高，成膜速度慢，磷化时间长， 所需温度高。酸比较大的配方，成膜速度快，磷化时间短，所需温度 低。因此必须控制好酸比。 A. 工艺参数的影响 （4）温度 磷化处理温度与酸比一样，也是成膜的关键因素。不同 配方有不同的工作温度范围，实际上温度控制着磷化液中的成 膜离子浓度。温度高，磷酸二氢盐的离解度大，成膜离子浓度 相应高些，因此可以利用这种关系在降低温度的同时提高酸比 ，同样可达到成膜目的。生产商确定一旦确定配方，就应该严 格控制好温度，温度过高会产生大量残渣，磷化也失去原有平 衡。温度过低，成膜离子浓度达不到浓度积，不能生成完整的 磷化膜。 （5）时间 各个配方都有规定的工艺时间。时间过短，成膜量不足 ，不能形成致密的磷化膜层。时间过长，由于结晶在已形成的 膜上继续生长，可能产生有疏松表面的粗厚膜。 附：磷化参数的检测方法 总酸度 总游离酸度 促进剂浓度 总酸度:取10毫升处理液于三角瓶中,加入30ML水,再滴 入3滴酚酞指示剂后,用0.1N的氢氧化钠标准溶液滴定 到粉红色为止.计所消耗的氢氧化钠标准溶液的毫升数 即为总酸度的点数. 总游离酸度: 取10毫升处理液于三角瓶中,加入30ML 水,再滴入3滴酚酞指示剂后,用0.1N的氢氧化钠标准溶 液滴定至由黄色消失为止.计所消耗的氢氧化钠标准溶 液的毫升数即为总酸度的点数. 促进剂浓度:将发酵管注满处理液（磷化工作液）,加 入1-2克氨基磺酸,迅速有拇指堵上发酵管口,倒转发酵 管,让氨基磺酸倒流到发酵管另一端后,再倒转回来,观 察发酵管中所冒的气泡体积毫升即为促进剂浓度值. B. 促进剂的影响 促进剂是必不可少的的成分，如果没有促进剂，磷化 将失去意义。磷化液中的促进剂，主要指某些氧化 剂。它的主要作用是加速氢离子在阴极的放电速度， 促使磷化第一阶段的酸蚀速度加快，因此可以称为金 属腐蚀催化剂。 磷化工艺要求 通过对影响磷化因素的分析，在现场助剂确定的情况 下，工艺控制主要有以下几方面。 A.槽液温度（夏季常温，冬季可加热2545） B.喷淋压力（0.10.15MPa） C.总酸度（由配方确定） D.游离酸度（由配方确定） E.促进剂浓度（由配方确定） F.喷淋时间（可通过悬链速度进行控制，一般在1.53min） 酸比一般在530之间， 不能过度失去平衡 磷化膜的缺陷及解决方法 A. 磷化膜生锈 现现象原因对对策 红锈 磷化后，磷化膜完整 ，但疏松。局部泛黄 ，膜粗厚。 原材料锈蚀过 重，在 工艺条件稳定的情况 下，表调失去效果 除锈完全，在没有除锈 的工序中，处理前沙纸 打磨，重新更换表调 液。 工件表面均匀泛黄， 但仍有完整的磷化膜 ，即磷化速度慢，处 理时间短；延长一定 时间，仍形成均匀完 整膜。 a. 总酸点低，酸比低 ，没有达到工作点 数。 b. 促进剂少。 c. 磷化温度低，相对 磷化时间短。 d. 游离酸点高。 a. 补加磷化液 b. 补加促进剂 c. 多发生在配槽时，应 延长磷化时间，提高 温度。 d. 用中和剂调整。 B. 磷化膜呈蓝紫色 现现象对对策原因 局部呈 蓝紫色 a. 工艺正常时，表调中有效成份 低 b. 总酸点低，游离酸点也低。 c. 促进剂浓 度高 a. 补加或重配表调液。 b. 添加磷化液。 c. 让其自然降低或加一 定量的中和剂（0。 3G/L） 均匀出 现蓝紫 色 a. 工艺正常时，表调失去作用。 b. 总酸点太低。 c. 工艺正常，表调正常时，说 明磷化处理槽中杂质太多，老 化严重。 a. 重配表调液 b. 添加磷化液 c. 倒槽或重配磷化液 C. 磷化后工件表面挂白粉：磷化膜上覆盖 一层白粉（粉末状） 原因对对策 酸比太高添加一定量磷化液或磷酸 槽内含渣太多定期清渣 游离酸点高按比例加入中和剂 促进剂浓 度高或磷化液长时间 不加 促进剂，再突然大量加大；游离酸 点高时加入促进剂。 应缓慢加入促进剂，多批次少量加 入，出现问题 后及时添加磷化液与 中和剂。 D. 磷化后工件表面附着沉渣-晶体 原因对对策 磷化工作液工作正常的条件下，表 调失效。 重配表调液 处理过程中大量加入中和剂，产 生的沉渣（无机整体）不能充分反 应，尤其在槽液低于10度时加入 中和剂。 加入一定量磷化液 磷化处理槽中沉渣太多倒槽排渣 酸比高于30以上，或总酸点低，游 离酸点正常。 补加磷化液 水洗不充分，水洗槽受到污染。更换水 E. 结疤：磷化膜形成不完全 原因对对策 除油未尽重新除油 表调液中混入过多杂质重配表调液 磷化槽中沉渣太多倒槽除渣 游离酸点高用中和剂处理 F. 发花、膜层不均匀、有明显的流痕 原因 对对策 除油不充分或除油后清洁不良 加强除油及后清洗工序 磷化液浓度不均匀或酸碱污染 更换或调整磷化工作液 工序间滞留时间过长 缩减转序时间 5.水洗 在前处理作业过程中，水洗是不可缺 少的工序，水洗效果的好坏，决定着钢板前处理 的最终结果。 A. 水洗的作用 脱脂后水洗的作用是洗去脱脂剂，防止把 脱脂剂带到下个工序，污染下道工序或破坏下道工序 的槽液组分平衡；磷化后水洗的作用是把板材表面挂 附的磷化液洗干净，防止残留的磷酸盐在日后防腐过 程中参与电化学腐蚀；纯水洗的作用是为了彻底地洗 去水中的各种离子，最后得到不含杂离子的纯净表面 ，防止在喷塑层下存在电解质，在潮湿条件下形成电 化学腐蚀。目的就是更好地提高喷涂件的耐腐蚀性 能。 B.水洗工序工艺要求 喷淋压力：0.10.15MPa 温度：常温 PH值：普通水67.5、纯水6.57.5 电导率：普通水200s/cm、纯水10 s/cm 6. 烘干 烘干是喷涂前处理的最后一道工序， 为了保证喷涂质量，处理工件的水份必须彻底去 除。为了更好的去除工件水份，烘干炉温度的设 定至关重要。当然，烘道的抽风系统必须完好， 对复杂工件，必要时，可人工预除水份（一般采 用吹气法）。 烘干炉温度：130160 5附：静电喷涂工艺简述 1.静电喷涂的基本原理 工件通过输送链进入喷粉房的喷枪位置准备喷涂作 业。静电发生器通过喷枪枪口的电极针向工件方向的空 间释放高压静电(负极)，该高压静电使从喷枪口喷出的粉 末和压缩空气的混合物以及电极周围空气电离(带负电荷) 。工件经过挂具通过输送链接地(接地极)，这样就在喷枪 和工件之间形成一个电场。粉末在电场力和压缩空气压 力的双重推动下到达工件表面，依靠静电吸引在工件表 面形成一层均匀的涂层。 2.静电喷涂的基本原料 常用使用的为环氧聚酯粉末。它的主要成分是环氧树 脂、聚酯树脂、固化剂、颜料、填料、各种助剂(例如流 平剂、防潮剂、边角改性剂等) 。辅助材料是压缩空气， 要求清洁干燥、无油无水含水量小于1.3g/m3、含油量小 于1.010-5(质量分数)。 3. 粉末静电喷涂几个重要工艺参数 静电高压60-90kV。电压过高容易造成粉末反弹和边缘麻点；电压过 低上粉率低。 静电电流1020A。电流过高容易产生放电击穿粉末涂层；电流过 低上粉率低 流速压力0.30-0.55MPa.流速压力越高则粉末的沉积速度越快，有利 于快速获得预定厚度的涂层，但过高就会增加粉末用量和喷枪的磨 损速度。 雾化压力0.300.45MPa。适当增大雾化压力能够保持粉末涂层的厚 度均匀，但过高会使送粉部件快速磨损。适当降低雾化压力能够提 高粉末的覆盖能力，但过低容易使送粉部件堵塞。 供粉桶流化压力0.040.10MPa。供粉桶流化压力过高会降低粉末密 度使生产效率下降，过低容易出现供粉不足或者粉末结团。 喷枪口至工件的距离150300mm。喷枪口至工件的距离过近容易产 生放电击穿粉末涂层，过远会增加粉末用量和降低生产效率。 输送链速度4.05.0mmin。输送链速度过快会引起粉末涂层厚度 不够，过慢则降低生产效率。 3. 粉末喷涂中常见问题及解决方法 现现象原因解决方法 粉末结团 1. 粉末受潮、受热 2. 贮存超期 3. 受重压 1. 贮存于干爽阴凉处，容器要密封 2. 于保质期内使用 3. 容器要承受得住重压 喷枪出粉量不均匀 1. 供粉器不正常 2. 空气压力不足和压力不稳 3. 输粉管过长 1. 加查供粉器是否积粉或堵塞 2. 加大压力与稳定压力 3. 尽量减少输粉管长度 喷枪堵塞 1. 粉末混入粗粒状异物 2. 粉末在喷嘴处粘附硬化 3. 输送粉末气压过低 1. 将粉末过筛 2. 喷嘴经常清洗 3. 加大输粉气压 工作不上粉 1. 输出电压不