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涂装技艺:汽车涂装前处理工艺

时间:2016-08-25 来源:《现代涂料与涂装》2015年第5期

  
2015-06-02 冉明浩/上汽集团

冉明浩上汽乘用车临港基地油漆车间前处理电泳工艺工程师,曾荣获“合理化建议二等奖”,并获得“临港之星”荣誉称号。


前处理是整车厂油漆车间的第一道工序,良好的前处理工艺既能保障车体优异的防腐性能,又能为后道的油漆提供优质的基底表面。前处理工艺从功能性来看可以分为2个部分,即“清洗金属车身”和“对金属车身进行磷化处理”,其中“清洗金属车身”包括清洗板材表面的冲压清洗油、防锈油等各类油污,以及残留在车体内的焊渣焊球、金属打磨屑等垃圾杂质;而磷化工艺包括磷化之前的表调处理以及磷化之后的钝化处理。

1 脱脂

脱脂就是利用皂化作用和表面活性剂的卷裹机理,去除白车身表面的各类油污,油漆车间的脱脂有2道工序,依次为喷淋脱脂和浸洗脱脂。在喷淋脱脂工序中通过上下左右4个方向的喷淋冲洗,去除白车身外表面的油污。在浸洗脱脂工序中,车辆完全浸没在脱脂液中,将车身内腔包括钣金缝隙中的油污溶解去除。脱脂工艺的控制要点如下。

1)脱脂温度:脱脂液保持适当的温度可以促进皂化反应以及油脂的溶解,脱脂温度(55±5) ℃。

2)脱脂时间:浸洗脱脂槽为225 m3的长方形槽体,车辆随着摆杆链经过浸洗脱脂槽的时间约为4 min。

3)脱脂液的化学成分:为了去除板材表面各种不同种类和性质的油污,保证良好的脱脂效果,脱脂液由多种组分混合而成,其中无机成分包括碱、硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐和碳酸盐,有机成分主要为消泡剂、缓蚀剂、络合剂和表面活性剂。通过检测脱脂液的总碱参数(8 ~ 10)以及槽液的含油量来监控脱脂液的状态,定期进行倒槽,保持一定的槽液更新量。

2 表调

表面调整剂的主要成分是磷酸钛,它可以改善金属表面由于碱液清洗造成的粗化效应,使磷化结晶细致。由于粉末表调系统中没有过滤缸等液体过滤设备,因此要特别关注表调槽循环管路的通畅,以免发生因槽液循环不良而产生浓度不均的情况,另外,表调工序的喷淋压力不宜过大,喷淋压力过大可能将吸附在车体表面的磷酸钛胶体局部冲散,导致磷化膜发花。

3 磷化

磷化膜是金属底材(金属)与电泳漆(有机物)之间的一层无机盐晶体,起到了承上启下的重要作用,磷化膜的具体作用包括:提高基材的防锈和防腐蚀的能力;提高金属与涂膜的结合力;提高车身的电绝缘性。磷化膜的形貌是评判磷化膜是否良好的重要标准,良好的磷化膜应是封闭和致密的、均匀和细小的、无挂灰、无二次磷化的。磷化工序的控制要点如下。

1)磷化温度:槽液温度是磷化工艺中至关重要的工艺参数,磷化温度过低会导致磷化膜偏薄,防腐能力减弱,磷化温度过高又会导致槽液大量结渣。

2)磷化除渣:随着磷化反应的进行,副产物磷化渣不断产生,若不及时除去,容易导致电泳车表面发毛(细小的磷化渣沉积在车体表面)。此外,槽液中渣含量过高还可能导致循环管路、层流喷嘴以及板式换热器堵塞。

3)磷化促进剂:促进剂的作用简要来说就是氢气的去极化,防止在工件表面形成阻碍磷化膜生成的氢气泡,使磷化膜均匀、致密。

4)磷化液化学参数:磷化液的组成十分复杂,包括近10种阳离子和阴离子,在日常生产过程中,主要通过检测槽液的总酸、游离酸、促进剂点、渣含量等参数来监控磷化液的状态,并根据检测结果进行投料。

4 钝化

钝化液主要成分是六价铬酸盐溶液,一方面它能溶解磷化膜的高峰部位,降低磷化膜孔隙率,使磷化膜表面性能接近。另一方面将水洗带入的钙镁离子除掉,并为后续的电泳漆提供一个微酸性的表面,从而提高漆膜的防腐蚀能力和附着力。

5 水洗

水洗的作用包括清洗车身的铁屑焊渣以及清洗残留的脱脂液、磷化液和钝化液,本车间前处理共有6道水洗工序,分别为热水洗、脱脂后的第一第二水洗、磷化之后的第三第四水洗以及最后的纯水洗,其中热水洗、第一水洗、第三水洗为喷淋槽,第二水洗、第四水洗和纯水洗为浸洗槽。

水洗效果的提高主要从两方面入手,一是如何将白车身上的垃圾颗粒冲洗下来,二是如何去除槽液中被冲洗下来的垃圾颗粒。对于前者主要是控制喷淋水流的冲击力,要得到良好的冲洗效果不仅要保证一定的喷淋压力和水流流量,还要重点关注喷嘴与车身表面的距离,因为喷淋的打击力会随着距离的增大迅速衰减。对于如何清除槽液中的垃圾颗粒,可采用的方法有许多,包括使用液体过滤袋、磁性分离器、旋液分离器、纸带式过滤器等。另外,根据各道水洗的特点也要选用合适的除渣除屑方法,例如对于前处理的第一道水洗工序——热水洗,槽液中的颗粒含量远高于其他槽体,若仅仅通过增加液体过滤袋精度和更换频次的方法,则会大大增加生产成本,因此我们对热水洗槽体进行了改造,增加了组合式过滤器和沉淀水池,组合式过滤器中的蜂窝状导流板可以使槽液中的焊渣焊球等颗粒沉降到锥底。另外,组合式过滤器中还安置了20根磁棒用于吸附金属屑,只需定时排放锥底的废水和清洁磁棒就能在不消耗液体过滤袋的情况下实现槽液的清洁,沉淀水池利用静置沉淀的原理使大颗粒沉积在槽底,然后在每周倒槽时对水池进行清洁即可清除沉淀的垃圾,简单而高效。


详情请见《现代涂料与涂装》2015年第5期

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