前处理基础知识

1、前处理基础知识前言汽车的前处理是表面处理的关键步骤。 车身车间拼装好的车身送到涂装车间， 首先就是进行 前处理，然后电泳、喷中途漆、面漆等；合适的前处理为漆膜打下一个良好的基础，进而使喷漆 后车身具有优良的耐蚀性。下面将系统介绍前处理工艺， 内容包括前处理的目的、 各步骤的功能， 如何控制工艺过程使前处 理效果最好等。前处理概述前处理典型流程： 预处理（清除污垢，锈痕） -脱脂 -水洗-表调 -磷化-水洗-DI 水洗-电泳 前处理的作用。除油。形成转化膜。封孔 前处理的好处 。增强漆层与底材的结合力。这是因为金属的表面和因有磷化结晶而增大，且与漆层互相咬合。 。提供一个耐蚀保护膜，增强耐蚀性。

2、万一漆膜损坏，锈蚀的扩展被抑制。金属底材汽车本身常用的材料有。冷轧板。电镀锌板。热镀锌板。合金化电镀锌板。铝板 选择底材会考虑到的因素 。焊接性。冲压成型性能。价格。重量、强度。应用、设计。耐蚀性 。与磷化的匹配 （可见汽车厂采购车身材料时并不特别重视板材的可磷化性） 板材的制造过程和环境对其可磷化性也会有影响， 可能的影响因素有辗压比， 退火温度、 油污种 类、数量、氧化物等。另外某些为远洋运输而使用的防锈油不易除净， 会导致磷化膜出现条纹， 镀锌板微小缺陷会令随后电泳漆膜出现小孔。 当汽车厂的板材来源改变，或改变了设计，冲压油等都要注意是否与现有的前处理相匹配。油污种类和来源 进入前处理线

3、的车身表面会有各种油污、尘土等，它们包括： 来自轧钢厂：。辗压、酸洗过程（金属盐类、铁屑） 。轧钢油（脂肪酸、腊）。金属氧化物。碳（退火过程产生） 来自环境、运输：。凝结物、金属氧化物。防锈油（专用于远洋运输）来自冲压、装配过程：。坯料清洗。冲压油、拉伸油（剂）。人手接触。焊接、铜焊。打磨、布擦（金属屑）。胶粘剂、密封胶。字迹2不能形成磷化膜的表面。电镀锌表面有一层较厚的透明铬钝化膜。工件表面的重铬酸锌膜。铜焊焊缝。焊渣、焊接高温影响区。有机涂层。塑料。冷轧板表面的碳化物3不能形成磷化膜且电泳也会出问题的表面。铰链处的油脂。卷边。密封胶、胶粘剂。粉沫金属衬套。不配套的预清洗剂和 Hili 材料

4、。某些（或老化的）润滑油。氧化物或锈蚀。指纹（上述问题可采用预清洗解决或减轻影响） 4磷化正常但电泳可能不正常的表面。镀锌层下钢板搭接皱皮。镀锌层内残存气体。经过砂纸打磨的铁、锌。焊渣、铁屑。冲压模具不良造成的表面缺陷前处理的预处理预处理有几种，其作用包括除去顽油、老年残油、轻度氧化物，防止金属 缺陷影响漆膜外现，防止车身表面的焊渣等杂物污染漆膜。以下介绍几种 预处理。预脱脂当车身表面的油污特别难除去时， 预脱脂就显得尤为重要。 本工序能除去焊渣， 把顽油污溶 胀。预脱脂剂还有几个特点：。施用后不必立即洗去，有一定的防锈效果。与随后的除油剂相容。且很容易被除油剂除去 。不会对金属表面和随后的除

5、油液产生不良影响 预脱脂剂的施用和控制： 有几种施用方法：专用预脱脂机，专用喷淋，人工涮涂等。如采用喷淋，浓度为10-25% ，如手工涮涂，可用 100% 浓度，液温为室温 -50 摄氏度。预脱脂液如循环使用，其浓度可用碱度控制。预脱脂产品有脱脂剂 RS102（浸泡）、脱脂剂 RS108（喷淋）等。P3-HILITE涂上 HILITE 产品于车身后，车身的缺陷很易发现，及时得到纠正，如果这些缺陷最后才发现， 则造成很大损失。 HILITE 产品的施用可用机械方法，也可人工涮涂，使用原液。防焊渣剂此剂也是使用原液， 可用机械喷涂或人工涮涂， 其使用地点是车身焊接前， 作用是防止焊接时溅 射的焊渣

6、对车身表面造成缺陷。除锈通常用人工涮涂于有锈部位。主要用于钢铁， 但把除锈剂稀释也可用于镀锌板。 除锈剂是一个例外， 不能让其残留在车身表面 太长时间。除锈剂的使用浓度一般为 5-50% ，可用水或某些清洗剂稀释。我们现用的除油除锈剂 RS225 等。溶剂类预脱脂剂 用于除去拉伸剂、笔迹、顽油等，使用浓度 100% ，我们现用牌号 RS231 等。前处理剂施用方法可分为喷、浸、喷 +浸三种。 浸的优点是溶液能够接触所用内腔； 喷的优点是冲击力大，节省空间； 汽车处理以浸为主。每一处理步骤的作用除油 除去各种油污并防止油污重新附着于车身表面。水洗 洗去残留除油剂，以免这些除油剂被带去后面工序。表

7、调 为随后的磷化提供一个适宜结晶的表面。磷化把金属表面转化为磷化膜。水洗洗去残留磷化液。钝化把磷化膜的微观“孔隙”封闭。DI 水洗洗去钝化剂。新鲜 DI 水洗 洗去各种盐类，保证电泳漆不受污染。除油除油是前处理第一步，除油不彻底可能导致随后磷化膜不良。 前处理用的除油剂通常由两部分组成，碱性盐类和表面活性剂。碱性盐类主要有两个作用：。提供碱度。把水软化碱度的强弱通常用总碱度和游离碱度来确定，碱度的另一指标是PH 值，一般为 10-12。下面介绍有关除油的理论碱性的重要性。在强碱性溶液中，乳化的油污倾向于脱离工件； 。中等碱性溶液对金属无侵蚀作用；。碱本身能溶解及皂化油污。水的软化 水中的钙、镁

8、、铁等离子会与除油剂形成垢，并降低除油效率，具体影响为： 。使非离子表面活性剂沉淀析出。降低油污与工件的静电斥力。使污物附着在工件上 而碱性盐能与上述金属离子螯合而清除硬水的影响。表面活性剂表面活性剂按其主要特点有时也称乳化剂、 润湿剂等， 表面活性剂通常是一种能降低表面张力的 大分子有机物，该分子的一端为亲水基，另一端为亲油基。润湿：润湿是除油的第一步，表面活性剂能增强润湿效果；。乳化： 润湿后就使活性剂能接触进而包围油污并使油污脱离工件成为活性剂包围的微粒， 这就 是乳化。机械力对除油的影响 机械力（溶液搅动，喷淋）使油污更易接脱离工件，另外 。不断搅动的溶液使乳化液稳定。可以过滤槽液 。

9、新加入的材料能迅速溶解 温度的影响提高液温对去除油污有三个好处。降低油污粘度。降低界面张力 。增强除油剂与油污的作用 但并不是越高越好，因为 。活性剂有最佳使用温度，高于此温度就会析出。温度太高会引起工件出槽后自干 因此应根据工艺说明书的指示选择液温。除油时间 要有一个最起码的时间，但通常时间不能随便变，只能调整其他参数。水洗 洗去残除油液，以防带去后面工序。除油效果检验 不挂水珠为合格，除油不良（挂水珠）的部位往往导致磷化膜不良。漂洗水的控制 通常漂洗水应不断溢流，以防过度污染，可测水的碱度来确定其干净程度。 漂洗水应维持微碱性，这有助于防止金属生锈。 碱度的数值可用一个经验工式计算，即应小

10、于除油槽液的3% 。对于有几个水洗的生产线，可设计成后面池的漂洗水回流至前面池，这可节省用水。TPB 和除油槽液的控制。 TPB 是最基本的工艺说明书，有关人员应熟读； 。有些除油剂分为两组分，一是碱性盐（如 RS102），另一个是活性剂 （如 RS104）活性剂的浓度没法用碱度表示，通常是按另一组份的一定比例添加。此比例可由12 比 1 至 3 比 1 等。 。槽液分析的频度视产量等因素而定，通常为每 2-4 小时一次。 。最好用计量泵把除油剂连续加入槽内。表调 电泳的出现和对表面处理质量越来越高的要求导致了对磷化膜微观结晶的 高要求；含钛的表调剂通过提供结晶中心，使磷化结晶变得细密。表调剂

11、特点表调剂是钛的磷酸盐，表调槽液为水溶液（严格说是胶体） ，实际上表调剂并不溶于水，只 是以胶体形式分散于水中，所以槽液呈白色，胶体粒子是带电的微粒， 表调槽液的控制管理很重要，如果管理不好，胶体微粒聚合成大颗粒就会失去活性。 表调槽液的控制参数有三个：总钛量、游离钛、 PH 游离钛量就是活性胶体微粒的量度，合适的 PH 使表调槽液稳定并最有效。TPB 及槽液控制 正如除油工艺，表调也有 TPB，这也是最基本的工艺资料，有关人员必须 熟读。钛的检验用专门的比色计。 测总钛时直接取槽液，加入专用试剂，即可在比色计读取总钛值（PPM ）。测游离钛则需先把槽液用 42号试纸过滤，该试纸的孔经为 2.

12、5 微米。 总钛与游离钛的比值越大表示槽液越旧，或越脏。表调槽液寿命 粉沫的表调剂应先溶于少量水中，再把此液加入槽内，实际上，此浓缩液 最好加入表调槽出口的一圈喷淋管内。表调槽液应维持一定量的溢流，溢流速度应达到相当于每 5 天把槽液全换一次。 表调槽液每 1-8 周要排放一次。加料 粉沫表调剂与水配成胶体液（浓度不要超过 5% ）。 此液置于有搅拌装置的加料罐，用计量泵把此浓缩液打入表调槽内，使槽液含钛量恒定。 表调槽液的 PH 要控制在微碱性，控制方法是必要时加入少量 Na2CO3 或 NaOH ，应直接加入槽 内而不是加料罐内。水的硬度水的硬度指一些金属离子如 Ca、Mg 等的浓度， 如

13、果 Ca小于 20PPM、Mg 小于 15PPM 或总硬度 小于 100PPM ，表调剂液可正常使用，如水的硬度超过上述值，就要考虑用部分DI 水。但太软的水也可能降低表调剂的活性（胶体颗粒太小） 。磷化磷化是整个前处理的核心工序， 前处理的目的就是在金属表面形成一层理想的磷化膜； 现在的趋 势是设法在锌系磷化膜中加入 Mn 、Ni 等，但因环保等原因，也出现了其他系列的磷化剂。 我公司牌号：常温磷化剂 RS306，低温磷化剂 RS309， 电泳磷化剂 RS309,RS310 ，镀锌板磷化剂 RS318 不管什么类型的磷化，其作用都可概括为： *磷化膜取代复盖了易腐蚀的金属表面，而磷化膜的组成

14、可认为是一种矿物，很稳定。磷化剂成分 磷化槽液通常含磷酸、硝酸、锌离子和其他二价金属离子、氧化剂* 磷酸盐磷化膜的主要成膜物质是来自槽液的几种金属的磷酸盐； 这些成份的多少用总酸度表示。 这些磷 酸盐正常情况下并不析出。*磷酸 磷化液中的磷酸的作用 维持槽液恒定的 PH 值。 能与一些金属离子形成盐。 利用磷酸根的结构和与金属的结合力。 磷酸浓度的量度为游离酸度，或者说磷酸是总酸中没有与金属离子 结合的部分。游离酸是磷化反应的第一步（腐蚀）必不可少的。 游离酸度一般调至槽液接近析出沉淀的临界值。* 其他成份 促进剂是氧化剂、能加速钢铁表面磷化成膜反应，目前有两类促进剂：亚硝酸钠和有机促进剂。

15、促进剂加速反应的机理： 金属界面去极化作用。防止槽液中二价铁离子积聚。电镀锌表面一般能接受磷化膜， 而热镀锌因含有少量铝而对磷化成膜不利。 这就要求磷化剂内含 氟，这也是一种促进剂。铝将与 F 形成沉淀 NaAlF6 或 K2NaF6 。磷化膜*磷化膜的主要成份为两种磷酸盐。Zn3（PO4）2.4H2O 简称 H 晶体和 Zn2Fe（PO4）2.4H2O 简称 P 晶体 而在冷轧钢板表面的磷化膜组成不同于锌板表面的膜，见下表：锌镍锰铁磷酸根CRS（%）25-351-32-47-1535-40GNS（%）30-401-32-4135-40*磷化膜重为1.6-5.4g/m*P 比P 比是上述两晶体

16、的一个比值 P/（P+H ）。只对冷轧板有意义。测量方法是X 射线衍射，其值与晶体大小等有关，不很精确，通常认为P 比越大越好，一般为 0.85。浸渍磷化的成膜 P比高些。* 晶体 越细密的磷化结晶越好。 结晶大小为 5-15 微米 结晶厚度为 1-5 微米* 磷化膜质量检验 常用的加速试验有 GM95409 ，盐雾、水浸。磷化槽液管理 有关人员应先熟读磷化的工艺说明书（TPB ），说明书介绍如何开槽，如何控制有关参数等重要技术。* 磷化渣 磷化渣是锌系磷化付产物，经分析发现渣内含的锌与铁之比为1：3磷化渣应控制在 300PPM 以内。磷化渣必须定期或连续除去。可用高位槽、压滤机等。* 磷化后

17、的水洗 这一步水洗极重要，水越干越好，可测总酸度* 磷化槽管理小结 游离酸 总酸 促进剂 液温 氟（只适用于铝） 槽液循环（主循环、表面搅拌） 过滤 漂洗水 钝化 以前通常用三价铬或六价铬的钝化，现逐渐转向无铬钝化。 钝化能增强冷轧钢板的耐蚀性，增强镀锌板的耐水浸性。下面以 RS401 为例介绍钝化知识。 用 RS401 进行钝化的作用 。确保除去金属表面的残留磷化液 。使金属表面呈微酸性。封孔应用（同样应熟悉 RS401 和 TPB ） RS401 钝化液可喷可浸， 15-30 秒。 控制参数有浓度和 PH。去离子水洗 钝化后，电泳前去离子水洗。 来自硬水的盐类会透过漆膜吸收水分，而产生电化学反应，进而使漆膜产生水泡。 一般有两步去离子水洗， 第一步循环去离子水， 第二步新鲜去离子水。 去离子水的质量指标是电 导率。要注意去离子水中是否有微生物，可定期杀菌。另外， SiO3 并不能用电导率测出来，又不易除去，当其含量大于 5PPM 时， 可能使工件外观出现斑点，因此必要时要用其他方法分析 SiO3 的含量 前处理槽液管理要点 把槽液参数调至要求值 分析（检查）每步的参数 记录主要参数 检查主要设备有关读数（压力、温度等） 检查循环系统、喷淋系统、加料系