涂装前预处理ppt课件.pptx

金属表面预处理厦门金龙汽车座椅有限公司,林俊彬2011-3-31,提纲,金属表面预分类 钢铁材料涂装前表面预处理 金属磷化处理的目的和意义 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,一金属表面预处理分类,1.按处理方法分类 手工方法 除油、除锈 机械法 电动工具 磷化 火焰法 化学法 氧化、钝化 喷砂、抛丸 发黑 电镀、化学镀 2.按处理材质分类 黑色金属材料（钢铁等）有色金属材料（铝镁钛等）,二钢铁材料涂装前表面预处理,钢铁表面处理常用功能性工序：除油脱脂 除锈 中和 表面调整 磷化 钝化,二钢铁材料涂装前表面预处理 1.除油脱脂,强碱清洗溶剂乳化清洗弱碱性清洗（表面活性剂）溶剂清洗酸性清洗剂清洗电化学除油除油质量检查方法,二钢铁材料涂装前表面预处理 1.除油脱脂-强碱清洗,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。,二钢铁材料涂装前表面处理 1.除油脱脂-溶液乳化清洗,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。涂装前的预擦洗。,二钢铁材料涂装前表面预处理 1.除油脱脂-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。最常见的是采用溶剂汽油、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在涂装过程中已经很少使用了。,二钢铁材料涂装前表面处理 1.除油脱脂-低碱性清洗液清洗,浸泡型 喷淋型三聚磷酸钠 410g/l 410g/l偏硅 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。现在喷淋一般使用聚氧乙烯（EO）型非离子型活性剂，特定温度下自消泡。,二钢铁材料涂装前表面处理 1.除油脱脂-酸性清洗剂清洗,二钢铁材料涂装前表面处理 1.除油脱脂电化学除油,二钢铁材料涂装前表面预处理 1.除油脱脂-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：1）水膜法：观察水膜连续与否；2）铜置换法：15g/lCuSO4+0.9g/lH2SO4；3)擦拭法：用白布擦拭；4）残余脏物重量法：用乙醚清洗，干燥、称重，涂油脂，清洗后，干燥、称重，增加重量即为残留脏物重量。,二钢铁材料涂装前表面预处理 1.除油脱脂技术发展趋势,基于环保要求：无磷 防止粉尘污染：液体化,二钢铁材料涂装前表面处理 2.除锈-化学除锈-机械除锈,化学除锈 盐酸基 硫酸基 磷酸基 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。,二钢铁材料涂装前表面预处理 2.除锈-化学除锈-机械除锈,化学除锈“氢脆”缓蚀剂 在酸洗除锈除氧化皮槽液中，必须加入适量的缓蚀剂。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：2HH2，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。,二钢铁材料涂装前表面预处理 2.除锈-化学除锈-机械除锈,化学除锈“氢脆”缓蚀剂 常用缓蚀剂：硫脲、乌洛托平、苯丙三氮唑等。酸洗残留物：灰黑色粉状物，主要成分为FeC。,二钢铁材料涂装前表面预处理 2.除锈-化学除锈-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：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-1988,二钢铁材料涂装前表面预处理 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0.5%以下。,二钢铁材料涂装前表面预处理 4.表面调整-胶体钛 草酸 稀磷酸 磷酸锰悬浮液,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工序，一般是胶体钛表调剂。,二钢铁材料涂装前表面预处理 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。,二钢铁材料涂装前表面预处理,6.磷化的目的和意义-磷酸盐转化膜应用于铁金属、铝、锌、镉及其合金上，既可当作最终精饰层，也可作为其它覆盖层的中间层，其作用在于：a)增强耐蚀性；b)提高基体与涂层间或其它有机精饰层间的附着力；c)改善材料的冷加工性能，如拉丝、挤压等；d)改善表面摩擦性能，以促进滑动。,二钢铁材料涂装前表面预处理,7 磷化处理成膜机理磷化过程是一个很复杂的过程。金属在磷化液中受到的初始腐蚀是磷化过程的起点，很快同时发生加速反应、活化反应、形成晶核、晶核生长等过程。总的现象可概述如下：3M(H2PO40)2 M3(PO4)2+4H3PO4,二钢铁材料涂装前表面预处理,8 磷化膜的物理和化学性质1）绝缘性磷化膜是很差的导电体，可做绝缘体用，涂覆油脂后，击穿电压和绝缘电阻大幅增加，绝缘性提高。2）吸收性磷化膜是多孔结构，有很好的吸收油、肢、肥皂等性质，改善了各种有机膜的吸附性，提高其抗腐蚀性。3）质地脆性磷化膜由质地较脆的结晶组成，任何重大变形磷化膜都会遭到破坏，减小膜厚可以改善其机械性能。,二钢铁材料涂装前表面预处理,8 磷化膜的物理和化学性质4）磷化膜的热稳定性和再 水合性 磷化膜是含结晶水的磷酸盐，加热到一定温度就会失去一个甚至全部结晶水。阴极电泳和粉末涂装后须在180-220 烘烤20-30Min,因此热稳定性很重要。Zn(PO4)2.4H2O开始脱水温度为80左右，150 下失去2个分子结晶水，超过240 完全脱水。Zn2Fe(PO4)2.4H2O脱水温度比Zn(PO4)2.4H2O约高50。Mn、Ni的磷酸盐失水温度比Zn(PO4)2.4H2O高。,二钢铁材料涂装前表面预处理,8 磷化膜的物理和化学性质5）磷化膜的化学稳定性磷化膜的抗腐蚀性：磷化膜的防护性能都是由钝化作用及覆盖于表面的磷酸盐结晶共同产生的.抗腐蚀性能的优劣与成膜金属离子、温度、时间、膜厚直接相关。磷化膜的耐碱性：磷化膜能溶于酸和碱。试验证明Zn2Fe(PO4)2.4H2O 结晶耐碱性优于Zn(PO4)2.4H2O，Mn2+、Ni2+含量提高到一定量时，耐碱性明显提高。,二钢铁材料涂装前表面预处理 9.磷化-磷化分类,按磷化膜厚度（膜重）分类按磷化成膜物质分类按磷化施工方式分类按磷化处理处理温度分类按促进剂类型分类 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。,二钢铁材料涂装前表面预处理 9.磷化-按磷化膜厚度（膜重）分类 国家标准GB/T6807即将出版的2001版,二钢铁材料涂装前表面预处理 9.磷化-按磷化成膜物质分类,锌系 广泛应用于涂漆前打底锌钙系 应用于涂装前打底及防腐蚀锌锰系 广泛用于漆前打底锰系 涂装应用较少广泛应用于防蚀及减摩铁系彩膜 应用于涂漆前打底,二钢铁材料涂装前表面预处理 9.磷化-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,全浸泡方式 浸泡-喷淋结合方式 全喷淋方式,二钢铁材料涂装前表面预处理 9.磷化-按磷化处理处理温度分类,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。,二钢铁材料涂装前表面预处理 9.磷化-按促进剂类型分类,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。,二钢铁材料涂装前表面预处理 10.磷化-促进剂（加速剂）,磷化的加速剂主要有三类：1 氧化型加速剂 2 还原型加速剂 3 重金属盐加速剂 还原型加速剂应用很少，主要是羟胺等极少量物质有所应用。在此主要讨论氧化型和重金属盐加速剂。氧化型加速剂硝酸盐型包括：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，对硝基酚，R-NO2/ClO3。钼酸盐型包括：MoO4,MoO4/ClO3,MoO4/NO3。,二钢铁材料涂装前表面预处理 10.磷化-促进剂（加速剂）,磷化的加速剂主要有三类：1 氧化型加速剂 2 还原型加速剂 3 重金属盐加速剂 还原型加速剂应用很少，主要是羟胺等极少量物质有所应用。在此主要讨论氧化型和重金属盐加速剂。重金属盐加速剂镍盐型包括：Ni2+铜盐型包括：Cu2+钼酸盐型包括：MoO4,MoO4/ClO3,MoO4/NO3。,二钢铁材料涂装前表面预处理 11.磷化磷化剂的基本组成(非转化型),成膜金属离子：Zn2+、Mn2+、Ni2+、Ca2+、Fe2+等（均以M(H2PO4)2 的形式存在于溶液中。成膜阴离子：H2PO4。游离磷酸：H3PO4促进剂：NO3/NO2,NO3/NO2/ClO3 等。辅助添加物：F、柠檬酸、草酸等。,二钢铁材料涂装前表面预处理 11.磷化磷化剂的基本组成(转化型，铁系磷化),成膜金属离子：Fe2+（腐蚀基体金属而来）。成膜阴离子：H2PO4。游离磷酸：H3PO4辅助成膜离子:Zn2+、Ni2+、Ca2+、Cu2+等（以M(H2PO4)2 的形式存在于溶液中）促进剂：MoO4,MoO4/ClO3,MoO4/NO3等。辅助添加物：F、柠檬酸、草酸等。,二钢铁材料涂装前表面预处理 11.磷化磷化剂的基本组成(镀锌板磷化),成膜金属离子：Ni2+、Zn2+、Mn2+等（均以M(H2PO4)2 的形式存在于溶液中。成膜阴离子：H2PO4。游离磷酸：H3PO4促进剂：NO3/NO2,NO3/NO2/ClO3 等。辅助添加物：H2SiF6、柠檬酸、草酸等。特点：Zn2+:1.0-3.0g/L Ni2+:0.5-2.0g/L,二钢铁材料涂装前表面预处理 11.磷化磷化剂的基本组成(镀锌板磷化),二钢铁材料涂装前表面预处理 11.磷化磷化剂的基本组成(镀锌板磷化),二钢铁材料涂装前表面预处理 11.磷化磷化剂的基本组成(镀锌板磷化),二钢铁材料涂装前表面预处理 11.磷化磷化剂的基本组成(镀锌板磷化),二钢铁材料涂装前表面预处理 11.磷化磷化剂的基本组成(低锌磷化),成膜金属离子：Ni2+、Zn2+、Mn2+等（均以M(H2PO4)2 的形式存在于溶液中。成膜阴离子：H2PO4。游离磷酸：H3PO4促进剂：NO3/NO2,NO3/NO2/ClO3 等。辅助添加物：F、柠檬酸、草酸等。特点：Zn2+:0.8-1.5g/L“P”比85%,二钢铁材料涂装前表面预处理 11.磷化磷化剂的基本组成(低锌磷化),二钢铁材料涂装前表面预处理 12.磷化磷化的影响因素,磷化液的性能主要取决于下列几个因素：1）溶液的温度；2）游离磷酸的浓度；3）游离磷酸根和化合磷酸根的总浓度；4）金属离子与加速剂的种类和浓度。,二钢铁材料涂装前表面预处理 13.磷化磷化的能耗,低、室温磷化具有明显的节能效果。从表中可见，除油温度从60降到40，磷化温度从55降到30可节能50%采用低温磷化能耗的削减率，%,二钢铁材料涂装前表面处理 14钝化-铬酸盐钝化-无铬钝化（锆盐类、植酸类等）,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。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。锆盐钝化对电泳涂装的盐雾性能是有利的。,二钢铁材料涂装前表面预处理 15.常用磷化工艺-无锈蚀工件-有锈蚀工件,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,二钢铁材料涂装前表面预处理 16.常用磷化膜电镜图谱,“三合一”磷化膜 彩膜(铁系)磷化膜 低温锌系磷化膜 锌锰镍三元系磷化膜 中温锌系磷化膜 中温锌锰系磷化膜,二钢铁材料涂装前表面预处理 17.涂装磷化质量检查方法-国家标准GB/T 6807-2001 钢铁工件涂装前磷化处理技术条件,磷化膜外观：磷化后工件的颜色应为浅灰色到灰黑色或彩色；膜层应结晶致密、连续和均匀。磷化膜耐蚀性：在1525下,经1h3%的氯化钠水溶液中浸泡，基体金属不应出现锈蚀。涂膜耐蚀性：锌系、锰系、锌钙系磷化膜的涂装试样经24h耐中性盐雾试验后，铁系磷化膜的涂装试样经8h耐中性盐雾试验后，除划痕部位处，涂膜应无起泡、脱落及锈蚀。,三有色金属材料-铝件、锌件,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。除油 除氧化皮（铝件），除白锈（锌件）表面调整(氧化时不需要表调)氧化、磷化,三有色金属材料-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。铝件除氧化皮：常规是碱腐蚀工艺，一般用NaOH。化学氧化和磷化：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和磷化为主。碱性氧化金黄膜 阿罗丁法（氧化磷化）绿色膜 铬酸盐氧化彩虹膜 磷化,三有色金属材料-铝件涂装前化学氧化磷化膜电镜图谱,碱性化学氧化金黄膜 阿罗丁法(化学氧化磷化)-绿色膜 铬酸盐化学氧化彩虹膜 锌系磷化,三有色金属材料-铝件阳极氧化虽然铝件的阳极氧化+涂装是很好的选择，但由于成本太高在涂装行业应用比较少。阳极氧化主要用于建筑装饰，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,草酸阳极氧化 硫酸阳极氧化 铬酸阳极氧化国家标准化学转化膜 铝及铝合金上漂洗和不漂洗铬酸盐转化膜GB/T 17460-1998,三有色金属材料-锌及锌合金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。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。,低碱性除油 高碱除白锈 表面调整锌件表面处理 低铬（5g/L）铬酸钝化 中铬（50g/L）高铬（150g/L）磷化（各类磷化改性）,六典型产品涂装前处理工艺-轿车车身前处理,六典型产品涂装前处理工艺-轿车车身前处理生产线 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。,轿车车身典型涂装前处理生产线,预脱脂,脱脂,表面调整,磷化处理,去离子水洗,六典型产品涂装前处理工艺-家用电器前处理,六典型产品涂装前处理工艺-家用电器前处理生产线家用电器如冰箱洗衣机、空调等，涂装特点是：工件涂装面积大、几何形状简单；一般是全喷淋方式生产线。,典型家用电器涂装前处理生产线,预脱脂,脱脂,表面调整,磷化处理,去离子水洗,六典型产品涂装前处理工艺-混合散件常温前处理生产线混合散件一般有油污、锈蚀、氧化皮等混合工件,七.前处理废水治理建议前处理废水主要来自：擦油剂、脱脂、酸洗、表调、磷化废水。设计原理：酸化破乳除油 氧化还原除N(NO3)沉淀法除P和Me，絮凝剂沉淀 活性碳吸附 酸碱调PH值一般原水主要污染物浓度：,七.前处理废水治理建议原理流程图如下:,八.涂装前表面处理有关国家标准,谢谢!祝大家万事如意!,