板带处理剂的作用与特点.doc

板带处理剂的作用与特点1 前言 随着冶金、建筑、汽车、家电等行业对防腐能力与涂装效果要求越来越高，推动着我国彩涂板行业与带钢连续热镀锌行业的高速发展，尤其是彩涂板制造工艺比传统的先加工后涂装工艺节省了脱脂(酸洗、碱洗、冲洗)、成膜(磷化、钝化、冲洗)和涂装(底漆、烘烤、面漆)的操作与工作时间，节省了预处理费用、涂装费用、预处理设备与涂装设备费用、厂房投资费用等，改善了加工环境与工人的劳动条件，受到许多制造行业的广泛欢迎，进一步推动了彩涂板行业的迅猛发展。 由于带钢连续热镀锌工艺与彩涂板制造工艺，与传统的先加工后涂装工艺有着极大的差别，其采用的脱脂剂与转化液、钝化剂有着特殊的作用与自身的特点，本文特就带钢连续热镀锌与彩涂板的预处理及所用的专用处理剂即板带处理剂的作用与特点作一介绍。2 板带处理剂的作用2.1 什么是板带处理剂？ 为了把用于带钢连续热镀锌与用于制造彩涂板的基板表面，所附着的油污、锈蚀、灰尘等去除，形成适合于带钢连续热镀锌与涂敷卷材涂料要求的良好基底，以保证热镀锌板与彩涂板，具有良好的耐蚀性与附着力，在热镀锌或涂装材料之前必须进行化学处理。我们把这种带钢连续热镀锌与彩涂板制造过程所用的化学处理剂称之为板带专用处理剂，简称板带处理剂，它包括板带脱脂剂、板带转化液、板带钝化剂三大类。2.2 板带处理剂的作用 板带预处理的作用，从总体上讲是准备符合涂装要求的基板，具体地说有以下三个方面： 提供清洁的板带表面。通过板带脱脂清洗，将带钢或彩涂板基板表面的轧制油、润滑油、液压油等油脂，铁粉、灰尘等杂质和锈、氧化膜等腐蚀性产物去除。所用板带脱脂剂一般为含烧碱的碱性脱脂剂，如果仅去除基板腐蚀性物质，也可只用以磷酸为主要成分的酸性清洗剂。对于带钢连续热镀锌而言，通过板带脱脂剂处理后，基板表面清洁、均匀、无油脂、尘埃等杂质；对于彩涂板制造而言，通过板带脱脂剂、板带转化液、板带钝化剂处理后，基板表面清洁、均匀、无油脂，并有一层均匀的转化膜与钝化膜。清洁度对带钢连续热镀锌质量的影响见表1 表1 清洁度对带钢连续热镀锌质量的影响能成倍提高耐蚀力。基板表面上的转化膜与钝化膜虽然薄，但由于它是一层不导电的隔离层，使基板由优良导体转化为不良导体，可以阻止电解质的横向发展，有效抑制膜下丝状腐蚀，防止向四周扩展。对于带钢连续热镀锌而言，在热镀锌后通过板带钝化剂处理，能有效防止白锈产生，防止锌层氧化，大大延长镀锌板的储存时间和使用寿命；对于彩涂板制造而言，对已经板带转化液与板带钝化剂处理的彩涂板，由于转化膜与钝化膜的存在，起到了良好的承上启下作用，不但可提高涂层与基板的附着力，而且可提高彩涂板的耐蚀力与防潮能力。 1、有机涂层 2、锈 3、金属基板 图1 丝状锈蚀的发生机理 这里顺便简要介绍一下热镀锌板白锈产生的原因：如果热镀锌板在运输途中淋雨或在低于-10下或高于+15时储存，就会在入库后在板垛周围形成一层冷凝水，雨水或冷凝水在毛细管现象作用下，从板与板之间的缝隙处进入板垛内部，而空气中的二氧化碳又不能进入缝隙中形成碱式碳酸锌的保护膜，从而形成氧的浓差腐蚀，即形成由氧化锌(ZnO)与氢氧化锌(Zn(OH)2)组成的白锈。图1绘出了丝状锈蚀的发生机理。 能显著提高附着力。对于带钢连续热镀锌而言，良好的板带化学脱脂处理有助于锌层与基板的附着，良好的板带钝化剂也有助于钝化膜与镀锌层表面的附着力；对于彩涂板而言，所形成的转化膜与钝化膜，一方面能与基板结合成牢固的整体结构，如锌系磷化膜，就是在基板表面直接生成磷化膜(转化膜)，其间没有明显界限，另一方面能使涂料底漆与该膜咬合，产生强大的剪切力，使涂层的附着力比直接涂覆在基板的微观粗糙表面要强得多，见图3。 图2 磷化前后基板表面状况3 板带处理的特点 板带处理剂这种带钢连续热镀锌或彩涂板专用化学品，除了要求比先加工后涂装的通用型处理剂转化膜与钝化膜更致密、均匀、耐蚀力更好、附着力更强外，还有以下两个独特特点：3.1 操作速度极快 板带处理剂是随带钢连续热镀锌工业与彩涂板工业的产生而产生发展而发展的。由于带钢连续热镀锌与彩涂板制造工艺的速度极高，以彩涂板在涂装线的运行线速度为例，一般在45100m/min，最慢的也有15m/min，最快的高达240m/min。带钢连续热镀锌与彩涂板的化学处理，时间以“秒”作单位计。而汽车、摩托车、家用电器、钢门窗的处理，则以“分”为单位，处理速度相差极大。又如彩涂板制造的线速度为65m/min的机组，相当于汽车车身处理的21倍车身预处理的长度。因此，无论是板带处理剂中的板带脱脂剂、还是板带转化液、板带钝化剂，其技术配方、使用浓度、使用温度、处理速度、控制手段等都与传统的先加工后涂装所用处理剂相差很大。否则，难以满足带钢连续热镀锌与彩涂板生产效率的需要。板带处理剂工艺与汽车车身工艺的比较见表2 表2 板带处理剂工艺与汽车车身工艺的比较3.2 膜层的可挠性好 带钢连续热镀锌板与彩涂板，在后续制作加工过程中，一般都要承受剪切、弯曲、深冲、钻孔、咬合、焊接等，且要求在这些加工过程中保持原有板带外观。带钢连续热镀锌与彩涂板的这种特殊要求，迫使板带处理剂所形成的转化膜与钝化膜，较常见的先加工后涂装转化膜与钝化膜，具有更好的可挠性与附着力。而满足这个条件的转化膜必须是薄而致密的。常见的转化膜有无定型非晶型转化膜与无机盐结晶型转化膜，前者单位面积膜层质量约为0.20.3g/的铁系板带转化膜(磷酸铁膜)、0.25g/的含铬板带转化膜(铬酸盐膜)、0.30.5g/的含水溶性树脂的含铬转化膜(由水溶性树脂与铬酸盐组成的膜)；后者常见单位面积膜层质量在25g/的磷酸锌膜。注意，这种膜必须薄而细，否则镀锌板或彩涂板在加工制作过程中，会因磷酸锌膜厚而重，而出现涂层剥离、破坏的现象。4 工艺流程特殊 带钢连续热镀锌与彩涂板制造都是在连续高效的机组上进行，而预处理又属机组中的重要组成部分，从而形成板带处理工艺流程与先加工后涂装工艺流程的很大不同。4.1 彩涂板预处理流程 在现代彩涂板制造机组中，无论是淋洗预处理工艺，还是不淋洗的辊涂预处理工艺，都包括除去基板表面油脂、灰尘与金属屑等杂质的化学脱脂清洗与形成均匀、致密、耐蚀性优、膜层薄的转化膜与钝化膜的成膜处理。为了将基板上难于用化学脱脂方法去除的附着力较强的污垢、油污、粗糙的氧化物及经钝化后的镀锌钢板表面上的钝化膜去除，人们常在现代彩涂板预处理工艺之中，在二级脱脂工序之间或在脱脂之后，安排磨刷处理工序。 下图是彩涂板淋洗预处理工艺： 图2 彩涂板淋洗预处理工艺在上图中，1是喷淋脱脂(6S，75)，2是刷辊刷洗(镀锌板一般必须刷洗，而铝板则不能刷洗)，3是喷淋脱脂(6S，75)，4是热水淋洗(3S，80)，5是转化膜浸渍处理(8S)，6是挤干辊，7是转化膜喷淋处理(8S)，8是冷水淋洗(3S)，9是喷淋钝化处理(3S，45)。 下图是彩涂板不淋洗预处理工艺 图3 彩涂板不淋洗预处理工艺在上图中，1是淋洗脱脂，2是刷辊刷洗，3是热水淋洗，4是辊涂转化液，5是烘干炉。 彩涂板不淋洗工艺有两种类型，一是辊涂工艺，即将转化液用涂辊均匀涂覆于钢带表面，随之直接干燥，二是将带钢浸渍后，经挤干辊挤干，不经水冲洗，直接转入干燥。后者由于槽液成分不断发生变化，需要经常调整，而应用较少。不淋洗工艺一般用铬酸盐板带转化液。 除了上述两种工艺外，彩涂板预处理工艺还有浸渍法与喷涂法两种。前者是将基板经过设定时间的浸渍，使基板表面与转化液进行充分反应，形成转化膜；后者是将一定量的转化液涂到钢带表面，在冲洗之前，需要有一段时间，形成完整的转化膜。4.2 带钢连续热镀锌 包括热镀锌前的脱脂清洗与热镀层的钝化处理两部分，其中，脱脂清洗有两种工艺，一是“化学清洗+电解清洗+物理清洗”工艺，即： 这种工艺的清洗速度快，质量高，处理质量可以满足汽车面板的要求。二是“化学清洗+物理清洗”工艺，即： 这种工艺设备投资省，清洗效果较好，但清洗质量达不到“化学清洗+电解清洗+物理清洗”的工艺。 综上述彩涂板与带钢连续热镀锌的预处理工艺流程图中可以看出，由于预处理工段属于彩涂板工艺与带钢连续热镀锌工艺中的一部份，并且是与其它工段在