第二章涂装前处理课件.ppt

1,第二章 涂装前处理,第一节 涂装前处理的意义第二节 除油第三节 除锈第四节 表调第五节 磷化第六节 非铁材料的涂装前处理复习题,2,本章教学目的：1.了解涂装前处理的意义；2.了解涂装前处理各关键工序的作用原理、选用依据和影响因素；3.了解前处理质量控制的检测方法和评定标准。本章重点: 表调、磷化技术。,3,涂装过程的动画演示,4,第一节 前处理的意义,金属表面的构成：,第一节 前处理的意义,5,涂装各因素对涂膜质量的影响,前处理的内容及意义,第一节 前处理的意义,6,水洗,（酸洗除锈）,水洗,表调,磷化（或,氧化）,水洗,（钝化）,水洗,干燥,脱脂,金属一般前处理工艺如下：,可根据工件材质及其表面状态（如锈蚀、油污程度和表面光洁度等）、涂料品种和使用环境等，选择最适合的表面处理方法。,前处理的内容,第一节 前处理的意义,7,经吹砂、砂纸打磨、酸洗、表面化成处理（形成磷化膜或氧化膜）等方法进行适当粗化来提高涂层与基体的附着力。,不同加工方法所形成的比表面积,前处理意义,第一节 前处理的意义,8,多孔性的氧化膜或磷化膜等化学转化膜能将金属由导体变成不良导体或绝缘体，增强涂层的抗蚀能力。,通过前处理提高涂料对基材表面的润湿性。固气=液固 + 液气COS。 若固气液固，COS为正值（1COS0），则900，液体能润湿固体；反之，COS0， 900，为不润湿。,依靠机械整平处理提高涂层的装饰性。,第一节 前处理的意义,9,涂装前处理除油以有机溶剂除油为辅化学除油为主。适用于自动化大规模生产。 一、表面活性剂的选择临界胶束浓度CMC指表面活性剂形成胶束的最低浓度。,第二节 除油,表面活性剂的定向吸附和胶束作用示意图,第二节 除油,10,HLB值亲油亲水平衡值 。对应值为0-20，亲油性最高的为0，亲水性最高的为20。在选择非离子型表活时，HLB值是一项重要参数。,表面活性剂HLB值与用途的关系,第二节 除油,11,非活的HLB值经验计算公式：非活的HLB值=（亲水基部分的分子量/表活的分子量） 20 HLB法的加和性举例： 一种HLB值等于12.3性能最佳的洗涤剂，可用下列物质配制：选用20%司本65（HLB=2.1，亲油性强）和80%吐温60（HLB=14.9，亲水性强），混合后的表面活性物质 HLB=0.2X2.1+0.8X14.9=12.3。,第二节 除油,12,表面活性剂使用注意事项：（1）温度 表活在浊点以上温度使用，效果降低。 （2）操作 （3）一般选用非离子型表面活性剂 除油效果检查：采用水膜连续性检查。,第二节 除油,13,1、工件材质状况2、油污种类和数量3、脱脂工艺条件4、脱脂剂的配套性,二、脱脂方法和脱脂剂的选择(参考教材P17),三、脱脂剂的应用发展趋势,1、采用无磷能生物降解的环保型脱脂剂2、发展低温和常温脱脂剂 3、低泡脱脂剂,第二节 除油,14,第三节 除锈,除锈方法：一、机械法（也叫物理除锈）手工除锈借助于风动或电动工具除锈喷丸(沙)除锈,喷砂除锈,除锈砂轮,抛丸除锈机,第三节 除锈,15,涂装前处理要严格控制工序间的间隔时间 。,二、化学法（广泛采用） 酸洗液好坏的衡量：处理效果 对环境的污染程度、可操作性处理成本,酸洗液,第三节 除锈,16,第四节 表调,表调的方式既有抛丸、喷沙、砂纸轻度擦拭等机械法，也可用酸洗增加有效表面积的化学法，还可用物理化学吸附法（表调通常指此法）。表面调整也称表调，是金属在磷化前的预处理工序 ，其目的是利用表面调整剂改变金属表面的微观状态，使金属表面晶核数量和自由能增加，从而得到均匀、致密的磷化膜的过程 。,第四节 表调,17,含钛表调剂的配方（仅供参考）1、K2TiF6 适量 2、(TiO)SO4 5% Na2HPO4 1g/L Na2HPO4 55% Na5P3O10 3g/L Na4P2O7 15% H2O 余量 NaHCO3 10% H2O 15%,第四节 表调,18,表调的作用克服强酸、强碱处理后带来的粗化效应。加快磷化速度，是低温和室温磷化不可缺少的条件。 细化磷化膜晶粒，改善了磷化膜外观 ，提高了磷化膜的耐蚀性。 表调的适应对象碱金属（铁系）磷化可不使用表面调整。经过了强碱除油或强酸除锈的金属件磷化、有色金属磷化、大批量处理工件等场合。,第四节 表调,19,注意事项： 严格控制脱脂后的水洗质量。经过钛盐表调后的零 件都必须立即进入磷化槽磷化，期间不能进行水 洗。表面调整一般在常温下进行 ，处理时间一般在1min左右。采用胶钛进行表面调整时， pH值最好控制在89之间。,第四节 表调,20,第五节 磷化,一、磷化处理的作用和分类二、磷化剂成分三、磷化膜形成机理四、磷化膜质量检验五、影响磷化的因素六、磷化的后处理水洗、钝 化、干 燥七、涂装前处理工艺流程,第五节 磷化,21,一、磷化处理的作用和分类,返回,第五节 磷化,22,磷化定义 所谓磷化处理，即将金属工件浸入含Zn2+ 、Na+、Ca2+、Mn2+、Fe2+等磷酸盐溶液中进行化学处理，在金属表面得到由基底金属自身转化并形成的难溶于水的磷酸盐膜或磷酸盐和氧化物组成的表面膜的处理过程，简称磷化。,磷化样品,第五节 磷化,23,第五节 磷化,24,锌系耐蚀性好，是涂装磷化处理中应用最广的一种。 锰系为厚膜磷化，主要做防锈用。 铁系一般用于处理装饰性要求高，耐蚀性要求一般的部件。高温磷化 一般不用作涂装前的磷化。 中温磷化 仅适用于耐蚀性防护层及刷漆的底层，但不适于作 电泳及静电粉末喷涂的底层。 低温磷化 国内外现代涂装的底层处理大多采用此类磷化，在 自动生产线上使用普遍。 常温磷化 目前磷化工艺研究的热点。磷化速度较慢，配方组 分复杂。,第五节 磷化,25,浸渍磷化 适用于处理形状复杂的工件。喷淋磷化 适用于处理几何形状较简单的板材。刷涂磷化 适用于大型钢铁构件的磷化或局部磷化。喷浸结合 能满足各种形状工件的磷化处理，磷化时间 比单纯的浸渍法缩短。,磷化处理方式,第五节 磷化,26,1、磷酸盐 含量多少用总酸度（TA）表示。2、磷酸 含量多少用游离酸度（FA）表示。3、氧化促进剂 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。 促进剂加速反应的机理： a、金属界面去极化作用 H2 O H2O b、将Fe2+氧化成Fe3+。4、其他添加剂 如降渣剂（络合剂、防垢剂、缓蚀剂）,通常由磷酸二氢盐Me(H2PO4)2、游离的磷酸、氧化剂或促进剂等组成。,返回,磷化剂,第五节 磷化,二、磷化剂成分,27,1、磷酸二氢锌盐在金属表面发生水解反应与磷酸的三级离 解。 Me(H2PO4)2 MeHPO4+H3P04 3MeHP04 Me3(P04)2 + H3P04 H3P04 H2PO4- + H+ HPO42- +2H+ PO43- + 3H+2、金属工件表面与磷化液中的游离磷酸发生酸蚀反应。 Fe十2H3PO4Fe(H2PO4)2+H2 (提供Fe2+)3、利用氧化促进剂，去除氢气，加速磷化反应速度缩短 磷化时间。 O O如： Fe2+ Fe3+ H2 H2O,返回,第五节 磷化,三、磷化膜形成机理（以锌系为例）,28,4、成膜反应 当基材是锌板（或镀锌钢板）时，生成的磷化膜（浅灰到深灰色膜）为： 3Zn2+ + 2PO43- +4H2O Zn3(PO4)24H2O 当基材是钢板时，生成的磷化膜为： 2Zn2+ + Fe2+ + 2PO43- +4H2O Zn2Fe(PO4)24H2O +Zn3(PO4)24H2O 采用铁系磷化时，生成的磷化膜（连续彩色膜）为 Fe+NaH2PO4+O2FePO42H2O+Fe2O3+Na2HPO4 +H2O （主盐) (磷化膜） (磷化渣）,第五节 磷化,29,铁盐磷化,反应时间,较快，几秒至一两分钟,较慢，一般大于2分钟,工艺控制,简单,相对较复杂,锌盐磷化,药品消耗,消耗少，生成成本低,消耗相对高，成本亦相对高,pH,4.06.0（4.55.5）,1.51.3,膜组成,磷酸铁，氧化铁,铁，锌，锰，镍的磷酸盐,很少,於渣,设备维护,比较多,磷化淤渣少，容易维护,磷化淤渣多，维护复杂,促进剂用途,增加皮膜重,降低皮膜重,附着力,优良,良,好,差,耐蚀性,设备耐蚀性要求不高，可采用磷化、除油二合一工艺,设备要求,设备要求相对高,应用,多用于设备有限，部件要求不高的场合,作为涂装底层而普遍采用,铁系磷化与锌系磷化的比较,第五节 磷化,30,1、 磷化膜外观(目测，GB11376-1989 、GB/T 6807-1986 ）2、 磷化膜重的测定（ GB/T 6807-1986 、GB9792-1988）3、 磷化膜的耐蚀性 浸渍法（ASTM D 870-54、 GB/T 6807-1986） 点滴法（孔隙率测定）（ GB/T 6807-1986） 点滴液的成分与含量： 分析纯硫酸铜（CuSO45H2O） 41g/L 分析纯氯化钠（NaCl） 35g/L 0.37%盐酸（HCl） 13ml/L 盐雾实验（ASTM B117-64或GB 1771-1979漆膜耐盐雾测定法）,四、磷化膜质量检验,返回,第五节 磷化,31,膜重(克/米2) 用 途0210(次轻量级) 用于较大形变钢铁工件的油漆底层1145(轻量级) 用于油漆底层4675(次重量级) 作基本不发生变形的钢铁工件的油漆底层75(重量级) 不作油漆底层（可做模具的润滑层）,磷化膜重量与用途关系,第五节 磷化,32,1、磷化工艺参数的影响 总酸度（TATotal Acid）磷化液中含有的所有酸性成分的 总和。测定结果用“点”数表示。用酚酞为指示剂，变色范围pH 8.0-10.0。 游离酸度（FAFree Acid）磷化液中游离酸的浓度，由磷酸和其它酸电离所产生。测定结果以“点”数表示。以甲基橙或溴酚蓝为指示剂，变色范围pH3.1-5.0。 “点”指消耗0.1mol/L NaOH标准溶液的毫升数。以0.1mol/L NaOH标准溶液滴定10mL磷化液，每消耗1mL NaOH溶液称为1“点”。,五、影响磷化的因素（P35）,返回,第五节 磷化,33,温度 磷化液的温度变化越小越好。生产中多采用板式交换器以防止磷化液瞬间过热分解。时间 通过工艺试验获得。 2、促进剂的影响（P35-(2)） 3、金属种类及表面状态的影响（P35-(1)） 4、磷化设备及工艺管理因素 P39,第五节 磷化,34,磷化后的水洗 通过电导率测定控制水洗质量。 磷化后的钝化 可提高磷化膜的耐蚀性，但在耐蚀性要 求不高的情况下可有可无。磷化膜的烘干 一是为下道工序的溶剂型涂料或粉末涂料施工作准备；二是进一步提高涂装后涂膜的结合力、耐蚀性。铁系磷化膜 可采用自然干燥或烘干。锌系、锰系磷化膜 应采用烘干。,六、磷化的后处理水洗、钝化、干燥,返回,第五节 磷化,35,1、完全无锈工件 预脱脂脱脂水清洗表调磷化水清洗烘干（或直接电泳）2、一般油污、锈蚀、氧化皮混合工件 脱脂除锈“二合一”水清洗中和表调磷化水清洗烘干（或直接电泳）3、重油污、锈蚀、氧化皮类工件 预脱脂水清洗脱脂除锈“二合一”水清洗中和表调磷化水清洗烘干（或直接电泳）,七、涂装前处理工艺流程,返回,第五节 磷化,36,第六节 非铁材料的涂装前处理,铝合金、锌合金、镁合金和塑料等材料的涂装前处理方法区别于钢铁金属，各有不同。关于铝合金、锌合金、镁合金前处理方法以自学为主。作为两性金属，注意脱脂液pH值的控制。塑料涂装前表面处理（P46） a、脱脂处理: 有机溶剂清洗和化学清洗。 b、灰尘的处理: 消除静电。 c、改善塑料底材表面状态: 采用火焰处理、铬酸溶液氧化处 理、等离子处理等方法，对塑料表层分子进行极性化处理。,第六节 非铁材料的涂装前处理,37,高温氧化火焰处理,火焰处理 ( 见图 )，是采用高温富氧火焰对塑料件表面进行高温处理，通过对表面分子的加氧处理，提高塑料表面分子极性，增大表面张力。,38,本章复习思考题及作业,1、涂装前处理的作用及前处理方法选择的依据？2、涂装前处理中最常用的除油方法有哪几种？ 3、表面活性剂的CMC、HLB值如何定义以及如何供选用时参考？4、超声波清洗原理及应用范围。5、金属表面除锈有几种方法？缓蚀剂抑制金属酸洗过腐蚀的作用 机理？6、涂装前处理中采用表面调整工序的目的？常用的表面调整方法 有哪些？,39,7、何谓磷化处理？磷化处理在涂装中有什么意义？磷化液配方包 括哪些的主要成分？8、以镀锌钢板为例，掌握锌系磷化膜的成膜机理。能列举镀锌钢 板粉末涂装前处理工艺及各主要工序的选择依据。9、考察磷化膜质量主要包括哪些方法？磷化膜耐蚀性的检测方 法？10、掌握总酸度、游离酸度、酸比的概念和表达方式。11、钢铁表面前处理方法中综合处理法和分步处理法各自的特点是 什么？12、前处理通常包括哪些施工方法及各自的特点？,