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表面处理讲座 日期:2004-01-09 16:43 涂装前表面处理目的涂装前表面处理分类钢铁材料涂装前表面处理有色金属材料涂装前表面处理非金属材料涂装前表面处理典型产品涂装前处理工艺。前处理废水治理建议涂装前表面处理有关国家标准 一涂装前表面处理目的清除被涂物表面的油脂、油污、腐蚀产物、残留杂质物等，并赋与表面一定的化学、物理特性，达到增加涂漆层附着力，增加被涂物的保护性和装饰性目的。 二涂装前表面处理分类 1.按处理方法分类 机械法和化学法 机械法 化学法 2.按处理材质分类 金属材料 非金属材料 三钢铁材料涂装前表面处理 钢铁表面处理常用功能性工序 除油脂的目的在于清除掉工件表面的油脂、油污。钢铁表面的主要污物见教材P111页的表2.1-1包括机械法、化学法两类。机械法主要是：手工擦刷、喷砂抛丸、火焰灼烧等。化学法主要：溶剂清洗、酸性清洗剂清洗、强碱液清洗，低碱性清洗剂清洗,溶剂乳化清洗等。以下介绍化学法除油脂工艺。 除油脱脂 强碱液清洗强碱液除油脂是一种传统的有效方法。它是利用强碱对动植物油的皂化反应，形成溶于水的皂化物达到除油脂的目的。纯粹的强碱液只能皂化除掉动植物油脂而不能除掉矿物油脂。因此人们通过在强碱液中加入表面活性剂，一般是磺酸类阴离子活性剂，利用表面活性剂的乳化作用达到除矿物油的目的。强碱液除油脂的使用温度都较高，通常80。常用强碱液清洗配方与工艺如下：氢氧化钠 5%10% 硅酸钠 2%8% 磷酸钠（或碳酸钠） 1%10% 表面活性剂（磺酸类）2%5% 处理温度 80 处理时间 520min 处理方式 浸泡、喷淋均可强碱清洗用主要材料和清洗方法分别见教材P112页表2.1-3和P114页表2.1-5。 强碱液除油脂需要较高温度，能耗大，对设备腐蚀性也大，并且材料成本并不算低，因此这种方法的应用正逐步减少。溶剂乳化清洗乳化液一般由有机溶剂、表面活性剂和水组成，其工作液一般为乳白色乳液。它利用有机溶剂溶解油脂，表面活性剂乳化油脂，因此，除油速度较快。乳化清洗一般总有一些残留薄油膜，如果作为涂装，还需用碱性清洗剂再洗一次，如果用于防锈目的时，可直接存放。低碱性清洗液清洗低碱性清洗液是当前应用最为广泛的一类除油脂剂。它的碱性低，一般pH值为912。对设备腐蚀较小，对工件表面状态破坏小，可在低温和中温下使用，除油脂效率较高。特别在喷淋方式使用时，除油脂效果特别好。低碱性清洗剂主要由无机低碱性助剂、表面活性剂、消泡剂等组成。无机型助剂主要是硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸钠、碳酸钠等。其作用是提供一定的碱度，有分散悬浮作用。可防止脱下来的油脂重新吸附在工件表面。表面活性剂主要采用非离子型与阴离子型，一般是聚氯乙烯类和磺酸盐型，它在除油脂过程中起主要的作用。在有特殊要求时还需要加入一些其它添加物，如喷淋时需要加入消泡剂，有时还加入表面调整剂，起到脱脂、表调双重功能。低碱性清洗剂已有很多商业化产品。一般常用的低碱性清洗液配方和工艺如下： 浸泡型 喷淋型三聚磷酸钠 410g/l 410g/l 硅 酸 钠 010g/l 010g/l 碳 酸 钠 410g/l 410g/l 表面活性剂 520g/l 13 g/l 消 泡 剂 0 0.53.0g/l 表面调整剂 03 g/l 03 g/l 游 离 碱 度 520点 515点处 理 温 度 常温80 4070 处 理 时 间 520min 1.53.0min 浸泡型清洗剂主要应注意的是表面活性剂的浊点问题，当处理温度高于浊点时，表面活性剂析出上浮，使之失去脱脂能力，一般加入阴离子型活性剂即可解决。喷淋型清洗剂应加入足够的消泡剂，在喷淋时不产生泡沫尤为重要。常用表面活性剂的特性见教材P125页表2.1-1。 铝件、锌件清洗时，必须考虑到它们在碱性条件下的腐蚀问题，一般宜用接近中性的清洗剂。溶剂清洗溶剂法除油脂，一般是用有机溶剂清洗或是非易燃的卤代烃蒸气法。最常见的是采用三氯乙烷、三氯乙烯、全氯乙烯蒸汽除油脂。蒸汽脱脂速度快，效率高，脱脂干净彻底，对各类油及脂的去除效果都非常好。在氯代烃中，不管是浸泡还是蒸气法效果都很好。由于溶剂的危险性以及氯代卤都有一定的毒性，汽化温度也较高，再者由于新型水基低碱性清洗剂的出现，溶剂法以及溶剂蒸汽方法现在已经很少使用了。常用溶剂和卤化烃见教材P129页表2.1-21和P131页表2.1-24。酸性清洗剂清洗酸性清洗剂除油脂是一种应用非常广泛的方法。它利用表面活性剂的乳化、润湿、渗透原理，并借助于酸腐蚀金属产生氢气的机械剥离作用，达到除油脂的目的。酸性清洗剂可在低温和中温下使用。低温一般只能除掉液态油，中温就可除掉油和脂，一般只适合于浸泡处理方式。酸性清洗剂主要由表面活性剂（如聚氧乙烯酚醚类非离子型活性剂、阴离子磺酸钠型）、普通无机酸、缓蚀剂三大部分组成。由于它兼备有除锈与除油脂双重功能，人们习惯称之为“二合一”处理液。常见的酸性清洗剂配方及工艺参数见下表。 工艺 低温型 中温型 磷酸酸基型工业盐酸（31%） 20%50% 0 0 工业硫酸（98%） 0%15% 15%30% 0 工业磷酸（85%） 0 0 10%40% 表面活性剂 (非离子类，磺酸类) 0.4%1.0% 0.4%1.0% 0.4%1.0% 缓蚀剂 适量 适量 适量使用温度 常量45 5080 常温80 处理时间 适当 510min 适当 盐酸、硫酸酸基的清洗剂应用最为广泛，成本低，效率较高。但酸洗残留的Cl-、SO42-对工件的后腐蚀危害很大。而磷酸酸基没有腐蚀物残留的隐患，但磷酸成本较高，清洗效率低些。 对于锌件一般不采用酸性清洗剂清洗，特别锌件在酸中的腐蚀极快。除油质量检查方法国家标准：钢铁件涂装前除油程度检验方法（验油试纸法） GB/T 13312 最新版本-1991 在生产中还有一些简便快速实用的评价方法，在涂装行业用得最普通的是水膜法，通过观察水膜连续破裂情况，判定除油情况，其它一些方法见教材P137页表2.1-30。 化学除锈 2.除锈 机械除锈 化学除锈 酸洗除锈、除氧化皮的方法是工业领域应用最为广泛的方法。利用酸对氧化物溶解以及腐蚀产生氢气的机械剥离作用达到除锈和除氧化皮的目的。酸洗中使用最为常见的是盐酸、硫酸、磷酸。硝酸由于在酸洗时产生有毒的二氧化氮气体，一般很少应用。盐酸酸洗适合在低温下使用，不宜超过45，使用浓度10%45%，还应加入适量的酸雾抑制剂为宜。硫酸在低温下的酸洗速度很慢，宜在中温使用，温度5080，使用浓度10%25%。磷酸酸洗的优点是不会产生腐蚀性残留物（盐酸、硫酸酸洗后或多或少会有少会有Cl-、SO42-残留），比较安全，但磷酸的缺点是成本较高，酸洗速度较慢，一般使用浓度10%40%，处理温度可常温到80。在酸洗工艺中，采用混合酸也是非常有效的方法，如盐酸-硫酸混合酸，磷酸-柠檬酸混合酸。化学除锈常用酸和缓蚀剂见教材P139页表2.1-31和P140页表2.1-32。在酸洗除锈除氧化皮槽液中，必须加入适量的缓蚀剂。缓蚀剂的种类很多，选用也比较容易，它的作用是抑制金属腐蚀和防止“氢脆”。但酸洗“氢脆”敏感的工件时，缓蚀剂的选择应特别小心，因为某些缓蚀剂抑制二个氢原子变为氢分子的反应，即：2H2，使金属表面氢原子的浓度提高，增强了“氢脆”倾向。因此必须查阅有关腐蚀数据手册，或做“氢脆”试验，避免选用危险的缓蚀剂。常用除锈配方和除锈设备见教材P142页表2.1-34表2.1-35。机械除锈 手工 电动工具 喷砂抛丸除锈质量检查方法化学法除锈-酸洗 行业标准(原部颁标准)：涂装前表面准备酸洗JB/T 6978最新版本-1993 机械法除锈国家标准：涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB/T 8923最新版本-1988 3.中和中和的目的是中和掉工件上的残酸，使清洗更加干净，根据工件形状、输送方式、工房间进度等实际情况，选择采用中和或不采用中和工序。中和大部分是使低浓度的纯碱或烧碱水溶液，浓度一般在2%以下。 4.表面调整表面调整的目的是促使磷化形成晶粒细致密实的磷化膜，以及提高磷化速度。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。两者的应用都非常普及，前者还兼备有除轻锈（工件运行过程中形成的“水锈”及“风锈”）的作用。在磷化前处理工艺中，是否选用表面调整工序和选用那一种表调剂都是由工艺与磷化膜的要求来决定的。一般原则是：涂漆前打底磷化、快速低温磷化需要表调。如果工件在进入磷化槽时，已经二次生锈，最好采用酸性表调。 表面调整 5.磷化金属在含有磷酸盐的溶液中进行处理，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。 磷化目的漆前磷化的目的主要是：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；提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力。基本原理磷化过程包括化学与电化学反应。不同磷化体系、不同基材的磷化反应机理比较复杂。虽然科学家在这方面已做过大量的研究，但至今未完全弄清楚。当今，各学者比较赞同的观点是磷化成膜过程主要是由如下4个步骤组成： a.酸的浸蚀使基体金属表面H+浓度降低 Fe 2e Fe2+ 2H+2e2 H2 (1) b.促进剂（氧化剂）加速界面的H+ 浓度进一步快速降低 氧化剂+ 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+氧化成为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.磷酸盐沉淀结晶成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+）达到溶度积常数Ksp时，就会形成磷酸盐沉淀，磷酸盐沉淀结晶成为磷化膜。 2Zn2+Fe2+2PO43+H2OZn2Fe(PO4)24H2O(4) 3Zn2+2PO43+4H2OZn3(PO4)24H2O(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。磷化分类 磷化的分类 按磷化膜厚度（膜重）分类国家标准GB/T6807即将出版的2001版分类 膜重 g/m2 膜的组成 用途次轻量级 0.21.0 主要由磷酸铁、磷酸钙或其他金属的磷酸盐所组成 用作较大形变钢铁工件的涂装底层或耐蚀性要求较低的涂装底层轻量级 1.14.5 主要由磷酸锌和（或）其他金属的磷酸盐所组成 用作涂装底层次重量级 4.67.5 主要由磷酸锌和（或）其他金属的磷酸盐所组成 可用作基本不发生形变钢铁工件的涂装底层重量级 7.5 主要由磷酸锌、磷酸锰和（或）其他金属的磷酸盐组成 不宜作涂装底层 按磷化成膜物质分类按磷化成膜体系主要分为：锌系、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系、非晶相铁系六大类。锌系 磷化槽液主体成份是：Zn2+、H2PO3-、NO3-、H3PO4、促进剂等。形成的磷化膜主体组成（钢铁件）：Zn3(po4)24H2O 、Zn2Fe(PO4)24H2O。磷化晶粒呈树枝状、针状、孔隙较多。广泛应用于涂漆前打底、防腐蚀和冷加工减摩润滑。锌钙系 磷化槽液主体成分是：Zn2+、Ca2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它添加物等。形成磷化膜的主体组成（钢铁件）：Zn2Ca(PO4)24H2O、Zn2Fe(PO4)24H2O、Zn3(PO4)24H2O。磷化晶粒呈紧密颗粒状（有时有大的针状晶粒），孔隙较少。应用于涂装前打底及防腐蚀。锌锰系 磷化槽液主体组成：Zn2+、Mn2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主体组成：Zn2Fe(PO4)24H2O、Zn3(PO4)24H2O、(Mn,Fe)5H2(PO4)44H2O，磷化晶粒呈颗粒-针状-树枝状混合晶型，孔隙较少。广泛用于漆前打底、防腐蚀及冷加工减摩润滑。锰系 磷化槽液主体组成：Mn2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。在钢铁件上形成磷化膜主体组成：(Mn,Fe)5H2(PO4)44H2O。磷化膜厚度大、孔隙少，磷化晶粒呈密集颗粒状。广泛应用于防腐蚀及冷加工减摩润滑。铁系 磷化槽液主体组成：Fe2+、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主体组成（钢铁工件）：Fe5H2(PO4)44H2O,磷化膜厚度大，磷化温度高，处理时间长，膜孔隙较多，磷化晶粒呈颗粒状。应用于防腐蚀以及冷加工减摩润滑。非晶相铁系 磷化槽液主体成分：Na+(NH4+)、H2PO4-、H3PO4、MoO4-(ClO3-、NO3-)以及其它一些添加物。磷化膜主体组成（钢铁件）：Fe3(PO4)28H2O, Fe2O3,磷化膜薄，微观膜结构呈非晶相的平面分布状，仅应用于涂漆前打底。 按磷化施工方式分类 全浸泡方式浸泡-喷淋结合方式全喷淋方式 按磷化处理处理温度分类按处理温度可分为常温、低温、中温、高温四类。常温磷化，就是不加温磷化。低温磷化，一般处理温度2545。中温磷化，一般6070。高温磷化，一般大于80。温度划分法本身并不严格，有时还有亚中温、亚高温之法，随各人的意愿而定，但一般还是遵循上述划分法。按促进剂类型分类由于磷化促进剂主要只有那么几种，按促进剂的类型分有利于槽液的了解。根据促进剂类型大体可决定磷化处理温度，如NO3促进剂主要就是中温磷化。促进剂主要分为：硝酸盐型、亚硝酸盐型、氯 酸盐型、有机氮化物型、钼酸盐型等主要类型。每一个促进剂类型又可与其它促进剂配套使用，有不少的分支系列。硝酸盐型包括：NO3型，NO3/NO2（自生型）。氯酸盐型包括：ClO3，ClO3/ NO3，ClO3/ NO2。亚硝酸盐包括：NO3/NO2, NO3/NO2/ ClO3有机氮化物型：硝基胍，R- NO2/ ClO3。钼酸盐型包括：MoO4, MoO4/ ClO3, MoO4/ NO3。磷化分类方法还有很多，如按材质可分为钢铁件、铝件、锌件以及混合件磷化等。 6钝化钝化目的：封闭磷化膜孔隙，提高磷化膜耐蚀性，特别是提高漆膜的整体附着力和耐腐蚀性 钝化 目前有一些用碱性无机盐型钝化（大部分含磷酸盐，碳酸盐，亚硝酸盐，磷酸盐等），这些物质严重损害漆膜的长期附着力和耐蚀性。 7常用磷化工艺对于无锈蚀工件 除油脂水洗磷化水洗(钝化水洗)干燥或直接电泳 除油脂水洗表面调整磷化水洗(钝化水洗)干燥或直接电泳对于有锈蚀工件 除油脂水洗酸洗除锈水洗(中和)表面调整磷化水洗(钝化水洗)干燥或直接电泳 除油除锈“二合一”水洗(中和)表面调整磷化水洗(钝化水洗)干燥或直接电泳常用磷化膜电镜图谱 涂装磷化质量检查方法 国家标准钢铁工件涂装前磷化处理技术条件GB/T 6807, 2001版即将出版. 四有色金属材料 在涂装行业,有色金属材料主要应用较多还是铝合金和锌合金。 铝件、锌件 铝件表面处理 铝件的除油:由于铝是两性金属：酸性、碱性处理剂均可。常用一些方法见教材P174页表2.2-3 铝件除氧化皮:常规是碱腐蚀工艺，一般用NaOH。铝件分化学氧化和电化学氧化（阳极氧化），在涂装行业化学氧化为主。 铝件化学氧化、磷化 铝件常规涂装前处理工艺为： 上件除油脱脂水洗碱蚀水洗(硝酸出光水洗)化学氧化磷化 水洗烘干冷却涂装上件除油脱脂水洗碱蚀水洗(硝酸出光水洗)表面调整磷化 水洗烘干冷却涂装铝件涂装前化学氧化磷化处理电镜图谱 铝件的阳极氧化在涂装行业应用比较少，主要是考虑成本太高，当然阳极氧化+涂装是很好的选择，由于成本高，在高档的建筑行业及要求重防腐性方面也有应用，大部分阳极氧化用于建筑装饰材料，常用的阳极氧化主要是: 草酸阳极氧化硫酸阳极氧化铬酸阳极氧化 典型工艺和方法见教材P176-P185页铝件阳极氧化膜电镜图谱 锌件表面处理锌件由于是两性金属，特别是在酸性条件下，反应速度很快，一般除油、除白锈基本是在碱性溶液中进行，比较常用的是低碱性除油和高碱除白锈。 锌件 在镀锌板件中，特别注意大冰花的镀锌板处理特别困难，一般此类材料不适合用于涂装方面。 锌件表面处理 铬酸钝化 磷化（各类磷化改性）镁合金、铜合金见教材P187-190页。 五非金属材料木材 见教材P191-199页。塑料 塑料件在涂装前要解决的问题：表面油脂、油污、脱模剂、静电、应力、极性、粗糙度等。 除应力：退火处理，溶剂处理。 除静电：空气电晕法。 火焰处理：改善润湿性，提高附着力 紫外辐射：增加羟基羰基数量，提高极性，提高附着力电溅射：增加粗糙度 等离子处理：提高极性，增加附着力 铬酸、硫酸氧化处理：增加极性 溶剂处理：增加粗糙度 表面活性剂碱洗：增加润湿性水泥、混凝土见教材P203-205页。 六典型产品涂装前处理工艺几种典型产品涂装前处理轿车车身涂装 轿车车身涂装要求高，代表着涂装技术的综合最高水平，也代表涂装前处理技术的综合最高水平。下表给出了轿车车身典型涂装前处理工艺。工序名称及说明 处理(操作)方式 工艺 备注 温度（） 时间 1.0手工预擦洗 手工擦洗或高压水冲洗 室温或70 (1-2)个工位 如果车身表面较清洁可不设本工序进入预处理设备,去油,磷化 2.0预清洗 2.1预脱脂 2.2脱脂 2.3水洗 2.4水洗(浸入即出) 2.5表调(浸入即出) 2.6磷化处理(中温或低温) 2.7水洗 2.8水洗(浸入即出) 2.9钝化 2.10循环去离子水洗 2.11新鲜去离子水洗 2.12烘干、热风吹干、冷却 喷喷浸喷浸浸浸浸喷浸浸或喷浸喷 60 60 60室温室温室温 3m），较少作为漆前打底（仅作为基本不变形的钢铁件漆前打底），可用于防腐蚀及冷加工减摩滑润。重量级膜重大于7.5 g/m2,不作为漆前打底用，广泛用于防腐蚀及冷加工。2.3 按磷化处理温度划分按处理温度可分为常温、低温、中温、高温四类。常温磷化就是不加温磷化。低温磷化一般处理温度3045。中温磷化一般6070。高温磷化一般大于80。温度划分法本身并不严格，有时还有亚中温、亚高温之法，随各人的意愿而定，但一般还是遵循上述划分法。2.4 按促进剂类型分类由于磷化促进剂主要只有那么几种，按促进剂的类型分有利于槽液的了解。根据促进剂类型大体可决定磷化处理温度，如NO3促进剂主要就是中温磷化。促进剂主要分为：硝酸盐型、亚硝酸盐型、氯 酸盐型、有机氮化物型、钼酸盐型等主要类型。每一个促进剂类型又可与其它促进剂配套使用，有不少的分支系列。硝酸盐型包括：NO3型，NO3/NO2（自生型）。氯酸盐型包括：ClO3，ClO3/ NO3，ClO3/ NO2。亚硝酸盐包括：硝基胍R- NO2/ ClO3。钼酸盐型包括：MoO4, MoO4/ ClO3, MoO4/ NO3。磷化分类方法还有很多，如按材质可分为钢铁件、铝件、锌件以及混合件磷化等。磷化（）磷化前的预处理一般情况下，磷化处理要求工件表面应是洁净的金属表面（二合一、三合一、四合一例外）。工件在磷化前必须进行除油脂、锈蚀物、氧化皮以及表面调整等预处理。特别是涂漆前打底用磷化还要求作表面调整，使金属表面具备一定的“活性”，才能获得均匀、细致、密实的磷化膜，达到提高漆膜附着力和耐腐蚀性的要求。因此，磷化前处理是获得高质量磷化膜的基础。1 除油脂除油脂的目的在于清除掉工件表面的油脂、油污。包括机械法、化学法两类。机械法主要是：手工擦刷、喷砂抛丸、火焰灼烧等。化学法主要：溶剂清洗、酸性清洗剂清洗、强碱液清洗，低碱性清洗剂清洗。以下介绍化学法除油脂工艺。1.1 溶剂清洗溶剂法除油脂，一般是用非易燃的卤代烃蒸气法或乳化法。最常见的是采用三氯乙烷、三氯乙烯、全氯乙烯蒸汽除油脂。蒸汽脱脂速度快，效率高，脱脂干净彻底，对各类油及脂的去除效果都非常好。在氯代烃中加入一定的乳化液，不管是浸泡还是喷淋效果都很好。由于氯代卤都有一定的毒性，汽化温度也较高，再者由于新型水基低碱性清洗剂的出现，溶剂蒸汽和乳液除油脂方法现在已经很少使用了。1.2 酸性清洗剂清洗酸性清洗剂除油脂是一种应用非常广泛的方法。它利用表面活性剂的乳化、润湿、渗透原理，并借助于酸腐蚀金属产生氢气的机械剥离作用，达到除油脂的目的。酸性清洗剂可在低温和中温下使用。低温一般只能除掉液态油，中温就可除掉油和脂，一般只适合于浸泡处理方式。酸性清洗剂主要由表面活性剂（如OP类非离子型活性剂、阴离子磺酸钠型）、普通无机酸、缓蚀剂三大部分组成。由于它兼备有除锈与除油脂双重功能，人们习惯称之为“二合一”处理液。常见的酸性清洗剂配方及工艺参数见下表。工艺 低温型 中温型 磷酸酸基型工业盐酸（31%） 20%50% 0 0工业硫酸（98%） 0%15% 15%30% 0工业磷酸（85%） 0 0 10%40%表面活性剂(OP类，磺酸类) 0.4%1.0% 0.4%1.0% 0.4%1.0%缓蚀剂 适量 适量 适量使用温度 常量45 5080 常温80处理时间 适当 510min 适当盐酸、硫酸酸基的清洗剂应用最为广泛，成本低，效率较高。但酸洗残留的Cl-、SO42-对工件的后腐蚀危害很大。而磷酸酸基没有腐蚀物残留的隐患，但磷酸成本较高，清洗效率低些。对于锌件，铝件一般不采用酸性清洗剂清洗，特别锌件在酸中的腐蚀极快。1.3强碱液清洗强碱液除油脂是一种传统的有效方法。它是利用强碱对植物油的皂化反应，形成溶于水的皂化物达到除油脂的目的。纯粹的强碱液只能皂化除掉植物油脂而不能除掉矿物油脂。因此人们通过在强碱液中加入表面活性剂，一般是磺酸类阴离子活性剂，利用表面活性剂的乳化作用达到除矿物油的目的。强碱液除油脂需要较高温度，能耗大，对设备腐蚀性也大，并且材料成本并不算低，因此这种方法的应用正逐步减少。1.4低碱性清洗液清洗低碱性清洗液是当前应用最为广泛的一类除油脂剂。它的碱性低，一般pH值为912。对设备腐蚀较小，对工件表面状态破坏小，可在低温和中温下使用，除油脂效率较高。特别在喷淋方式使用时，除油脂效果特别好。低碱性清洗剂主要由无机低碱性助剂、表面活性剂、消泡剂等组成。无机型助剂主要是硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸钠、碳酸钠等。其作用是提供一定的碱度，有分散悬浮作用。可防止脱下来的油脂重新吸附在工件表面。表面活性剂主要采用非离子型与阴离子型，一般是聚氯乙烯OP类和磺酸盐型，它在除油脂过程中起主要的作用。在有特殊要求时还需要加入一些其它添加物，如喷淋时需要加入消泡剂，有时还加入表面调整剂，起到脱脂、表调双重功能。低碱性清洗剂已有很多商业化产品，如PA30-IM、PA30-SM、FC-C4328、Pyroclean442等。浸泡型清洗剂主要应注意的是表面活性剂的浊点问题，当处理温度高于浊点时，表面活性剂析出上浮，使之失去脱脂能力，一般加入阴离子型活性剂即可解决。喷淋型清洗剂应加入足够的消泡剂，在喷淋时不产生泡沫尤为重要。铝件、锌件清洗时，必须考虑到它们在碱性条件下的腐蚀问题，一般宜用接近中性的清洗剂。2 酸洗酸洗除锈、除氧化皮的方法是工业领域应用最为广泛的方法。利用酸对氧化物溶解以及腐蚀产生氢气的机械剥离作用达到除锈和除氧化皮的目的。酸洗中使用最为常见的是盐酸、硫酸、磷酸。硝酸由于在酸洗时产生有毒的二氧化氮气体，一般很少应用。盐酸酸洗适合在低温下使用，不宜超过45，使用浓度10%45%，还应加入适量的酸雾抑制剂为宜。硫酸在低温下的酸洗速度很慢，宜在中温使用，温度5080，使用浓度10%25%。磷酸酸洗的优点是不会产生腐蚀性残留物（盐酸、硫酸酸洗后或多或少会有少会有Cl-、SO42-残留），比较安全，但磷酸的缺点是成本较高，酸洗速度较慢，一般使用浓度10%40%，处理温度可常温到80。在酸洗工艺中，采用混合酸也是非常有效的方法，如盐酸-硫酸混合酸，磷酸-柠檬酸混合酸。在酸洗除锈除氧化皮槽液中，必须加入适量的缓蚀剂。缓蚀剂的种类很多，选用也比较容易，它的作用是抑制金属腐蚀和防止“氢脆”。但酸洗“氢脆”敏感的工件时，缓蚀剂的选择应特别小心，因为某些缓蚀剂抑制二个氢原子变为氢分子的反应，即：2H2，使金属表面氢原子的浓度提高，增强了“氢脆”倾向。因此必须查阅有关腐蚀数据手册，或做“氢脆”试验，避免选用危险的缓蚀剂。3 表面调整表面调整的目的，是促使磷化形成晶粒细致密实的磷化膜，以及提高磷化速度。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。两者的应用都非常普及，前者还兼备有除轻锈（工件运行过程中形成的“水锈”及“风锈”）的作用。在磷化前处理工艺中，是否选用表面调整工序和选用那一种表调剂都是由工艺与磷化膜的要求来决定的。一般原则是：涂漆前打底磷化、快速低温磷化需要表调。如果工件在进入磷化槽时，已经二次生锈，最好采用酸性表调，但酸性表调只适合于50的中温磷化。一般中温锌钙系磷化不表调也行。磷化前预处理工艺是：除油脂水洗酸洗水洗中和表调磷化除油除锈“二合一”水洗中和表调磷化除油脂水洗表调磷化中和一般就是0.2%1.0%纯碱水溶液。在有些工艺中对重油脂工件，还增加预除油脂工序。磷化（）磷化工艺（1）1 防锈磷化工艺磷化工艺的早期应用是防锈，钢铁件经磷化处理形成一层磷化膜，起到防锈作用。经过磷化防锈处理的工件防锈期可达几个月甚至几年（对涂油工件而言），广泛用于工序间、运输、包装贮存及使用过程中的防锈，防锈磷化主要有铁系磷化、锌系磷化、锰系磷化三大品种。铁系磷化的主体槽液成分是磷酸亚铁溶液，不含氧化类促进剂，并且有高游离酸度。这种铁系磷化处理温度高于95，处理时间长达30min以上，磷化膜重大于10g/m2,并且有除锈和磷化双重功能。这种高温铁系磷化由于磷化速度太慢，现在应用很少。锰系磷化用作防锈磷化具有最佳性能，磷化膜微观结构呈颗粒密堆集状，是应用最为广泛的防锈磷化。加与不加促进剂均可，如果加入硝酸盐或硝基胍促进剂可加快磷化成膜速度。通常处理温度80100，处理时间1020min，膜重在7.5克/m2以上。锌系磷化也是广泛应用的一种防锈磷化，通常采用硝酸盐作为促进剂，处理温度8090，处理时间1015min，磷化膜重大于7.5g/m2,磷化膜微观结构一般是针片紧密堆集型。防锈磷化一般工艺流程：除油除锈水清洗表面调整活化磷化水清洗铬酸盐处理烘干涂油脂或染色处理通过强碱强酸处理过的工件会导致磷化膜粗化现象，采用表面调整活化可细化晶粒。锌系磷化可采用草酸、胶体钛表调。锰系磷化可采用不溶性磷酸锰悬浮液活化。铁系磷化一般不需要调整活化处理。磷化后的工件经铬酸盐封闭可大幅度提高防锈性，如再经过涂油或染色处理可将防锈性提高几位甚至几十倍，见表1。表1 磷化膜与涂油复合对耐蚀性的影响材料 出现锈蚀时间（h）（盐雾ASTM B117-64）裸钢 0.5钢+涂油 15.0钢+16g/m2锌磷化 4.0钢+锌磷化+涂油 550.02 耐磨减摩润滑磷化工艺对于发动机活塞环、齿轮、制冷压缩机一类工件，它不仅承受一次载荷，而且还有运动摩擦，要求工件能减摩、耐摩。锰系磷化膜具有较高的硬度和热稳定性，能耐磨损，磷化膜具有较好的减摩润滑作用。因此，广泛应用于活塞环，轴承支座，压缩机等零部件。这类耐磨减摩磷化处理温度70100，处理时间1020min，磷化膜重大于7.5g/m2。在冷加工行业如：接管、拉丝、挤压、深拉延等工序，要求磷化膜提供减摩润滑性能，一般采用锌系磷化，一是锌系磷化膜皂化后形成润滑性很好的硬脂酸锌层，二是锌系磷化操作温度比较低，可在40、60或90条件下进行磷化处理，磷化时间410min，有时甚至几十秒钟即可，磷化膜重量要求3g/m2便可。工艺流程是：耐磨减摩磷化 减摩润滑磷化（冷加工）除油除锈 除油除锈水清洗 水清洗锰系磷化 锌系磷化水清洗 水清洗干燥 皂化（硬脂酸钠）涂润滑油脂 干燥3 漆前磷化工艺涂装底漆前的磷化处理，将提高漆膜与基体金属的附着力，提高整个涂层系统的耐腐蚀能力；提供工序间保护以免形成二次生锈。因此漆前磷化的首要问题是磷化膜必须与底漆有优良的配套性，而磷化膜本身的防锈性是次要的，磷化膜细致密实、膜薄。当磷化膜粗厚时，会对漆膜的综合性能产生负效应。磷化体系与工艺的选定主要由：工件材质、油锈程度、几何形状；磷化与涂漆的时间间隔；底漆品种和施工方式以及相关场地设备条件决定。一般来说，低碳钢较高碳钢容易进行磷化处理，磷化成膜性能好些。对于有锈（氧化皮）工件必须经过酸洗工序，而酸洗后的工件将给磷化带来很多麻烦，如工序间生锈泛黄，残留酸液的清除，磷化膜出现粗化等。酸洗后的工件在进行锌系、锌锰系磷化前一般要进行表面调整处理。在间歇式的生产场合，由于受条件限制，磷化工件必须存放一段时间后才能涂漆，因此要求磷化膜本身具有较好的防锈性。如果存放期在10天以上，一般应采用中温磷化，如中温锌系、中温锌锰系、中温锌钙系等，磷化膜的厚度最好应在2.04.5g/m2之间。磷化后的工件应立即烘干，不宜自然凉干，以免在夹缝、焊接处形成锈蚀。如果存放期只有35天，可用低温锌系、轻铁系磷化，烘干效果会好于自然凉干。对于不同涂漆品种的施工方法，如普通空气静电喷漆、静电粉末涂装、电泳涂漆，其总的要求是磷化膜均匀、细致、膜较薄。特别是对静电粉末涂装，电泳电着涂装，要求磷化膜绝对不能粗厚。因此轻铁系磷化在粉末涂装和阳极电泳上显示了某些优越性。3.1 单室喷淋磷化工艺整个前处理工艺只有一个喷室，在喷室的下面有多个贮液槽体，不同的处理液喷淋工件后流回各自的槽体中。例如首先喷淋脱脂液，待脱脂液流回脱脂槽后，关闭阀门；然后喷淋水洗，水洗完成后关闭水洗阀门；下一步再喷淋磷化液，这种单室处理方法可实行如下几种工艺流程：脱脂磷化“二合一”（轻铁系）水清洗（铬封闭）出件。脱脂水清洗磷化水清洗（铬封闭）出件脱脂水清洗表面调整磷化水清洗（铬封闭）出件这种磷化工艺一般不提倡安排酸洗工序，以免造成设备腐蚀或产生工序间锈蚀。单室工艺设备少占用场地小，简便易行，但浪费较大，仅适合于批量少的间歇式生产场合。与此相似的另一种方法，采用外围小容量罐体盛处理液，通过泵与管道抽液后与热水混合后喷淋在工件上达到脱脂、磷化效果，喷淋后药液不回收，这种方法更简单，但浪费更大。3.2多室“标准”工位磷化工艺：预脱脂 5070 12min脱脂 5070 24min水清洗12道 常温 0.51.0min表面调整 常温 0.51.0min磷化 3560 26min水清洗2道 常温 0.51.0min去离子水洗 常温 0.51.0min 铬酸盐处理 4070 0.51.0min烘干 低于180处理方式可采用全喷淋、全浸泡、喷淋-浸泡结合三种方式。对家用电器行业一般采用全喷淋方式，它效率高，整个前处理只需要十几分钟即可完成，节省场地设备。汽车行业流行采用喷淋-浸泡相结合的方式。表面调整工序并非必须，表调剂加到脱脂槽内也可达到相同效果。磷化后的去离子水洗必不可少。磷化后的铬酸盐处理，可提高整个涂层系统的耐腐蚀性能（见表2），但由于铬的环境污染问题，因此应慎使用。表2 铬酸盐处理对漆膜耐蚀性能影响磷化工艺 磷化体系 磷化膜重（g/m2） 划痕3mm扩散时间（h）（盐雾ASTMB117-64）去离子水洗 铬酸盐处理喷淋工艺 轻铁系 0.5 48 96锌系 2.0 144 240锌钙系 1.2 216 288浸泡工艺 锌系 2.0 192 312锌钙系 2.5 264 360* 数据来源与表1相同3.3 混合件磷化处理工艺（锈蚀工件）脱脂 4070 38min水清洗 常温 0.51.0min酸洗 4070 38min水清洗 常温 0.5min中和 常温 0.51.0min表面调整 常温 0.5min磷化 3560 310min水清洗 常温 0.51.0min脱离子水洗 常温 0.51.0min铬酸盐水洗 4070 0.51.0min烘干 180除非有足够的理由，酸洗工序一般不采用喷