前處理工程

1、對前處理工程的理解(PRESENTATION),盛永機(jī)電（天津）有限公司 表面處理 研究室,內(nèi)部 教育資料,,? ?,磷酸鹽 皮膜處理(涂裝前處理, 火性皮膜) 目的,1. 磷酸鹽皮膜處理的目的,跟著人類文明發(fā)展單純在色相上逐漸調(diào)和的多樣 色彩渴求,在其結(jié)果個溶度合適的涂料(Paint) 開發(fā) 往前繼續(xù)更好的涂料開發(fā)。 在淋雨,酷寒的地區(qū),熱帶地區(qū),海邊也不生銹 接觸時涂料也不脫漆。

2、 但是在優(yōu)秀的涂料 也有跟優(yōu)秀涂料不符合的 前處理 既, 不好的磷酸鹽成皮膜后達(dá)不到目的。 磷酸鹽皮膜的勝敗跟涂裝目的勝敗一樣。,,,涂膜的附著性增進(jìn)和防銹性向上,,2. 磷酸鹽皮膜處理工程,各工程種類,燙 洗,預(yù)備脫脂,本 脫 脂,第 3 水洗,第 1 水洗,表面調(diào)整,磷酸鹽皮膜(火性皮膜),第 2 水洗,純 水 洗,第4水洗,水質(zhì)干燥(Setting),,,,,,,,,,,,3. 磷酸鹽皮膜處理方

3、法,a) 處理完成品時,連續(xù)運輸 Conveyor式 Spray 處理方法。連續(xù)運輸 Conveyor式Dipping處理方法。工程 Conveyor式 Spray處理方法。工程 Conveyor式 Dipping處理方法。,,b) 處理未完成品時,,Sheet 專用處理方法。Sheet 及 Coil專用處理方法。Coil專用處理方法(主要色彩鋼板等2次加工 處理目的的方法)。,,4. 主要工程別理論,

4、[1] 脫脂(Degreasing)工程,需要為涂裝, 鍍金 不適合的金屬 酸化物, 油脂類, 污物等 涂裝物的表面附著物的排除。,,酸化 Scale 排除方法,油脂類排除方法,①酸洗凈②Shot Blast 方法,,①Alkali 脫脂②超音波脫脂③Emulsion(油化)脫脂④中性脫脂,,※采取涂體涂裝. 電泳涂裝用 約 Alkali 脫脂方法,,,[a] 脫脂器具,? ?,[b] Alkali 脫脂劑的選定要件(1

5、),①非脫脂物的材質(zhì)和表面狀態(tài)。②Process 設(shè)備及脫脂條件。③目的及用途。④脫脂需要的金額。⑤脫脂處理的環(huán)境。⑥公害對策檢討。,,,[C] Alkali 脫脂劑的選定要件(2),,脫脂特性,,非脫脂物的表面狀態(tài),沖壓加工,切削加工,熱處理,,,,,表面狀態(tài),,釉質(zhì)種類,現(xiàn)象,酸化物,金屬粉,指紋,Process 設(shè)備,公害環(huán)境污染對策,,處理條件,處理方法,,,油分離性,排水處理性,,pH,濃度,脫脂劑,,組成

6、,火性處理,鍍金,涂裝,皮膜處理,,,,Alkali Builder,界面活性劑,界面活性劑調(diào)制,,,,,,脫脂劑的主成分: 硅酸鹽(Meter 硅酸鹽)→Na2SiO3.5H2O Or 9H2O 水溶液中家屬分解后 體現(xiàn)Alkali Na2SiO3 + H2O → NaHSiO3 + NaOH,[d] 游離 Alkali 和 前 Al

7、kali,*為中和選定 Alkali 定量 Na2SiO3用 HCl(或 H2SO4)選定的話 Na2SiO3 + HCl → NaHSiO3 + HCl ← ① NaHSiO3 + HCl → H2SiO3 + NaCl ← ②

8、 在 最當(dāng)量的 pH8.5 附近 pH的 飛躍 指示藥 用Phenolphtalein(P.P) 指定， 知道NaHSiO3 到全部中和消磨的

9、 HCl量。 a. 游離 Alkal度(F.Al):到 NaHSiO3 反映 完成的酸(0.1

10、N-HCl)量。 b. 前 Alkal度(T.Al): Na2SiO3 全量反映的 酸量。,,,pH,7,14,5,10,15,25,20,,,,,,老化: 液中柔和分散的 油濃度過一定量和飽和狀態(tài)一樣 后

11、 再以上無法混合→脫脂不良招來。,[e] 脫脂液的老化及脫脂效果的判定法,2)脫脂效果的判定法: 再脫脂表面的 清凈度測定的方法。,判定法,,?目視 試驗法 ?水流量實驗法?cu 鍍金法 ?紅血鹽紙實驗方法?X線 光電子分光 2次離子質(zhì)量分析? 放射線同位元素法,,,※金屬表面前處理 Line的脫脂判定?水?dāng)U散實驗法 ?目視 試驗法,,,關(guān)于脫脂劑皮膜重量時間,[f] 關(guān)于脫脂液

12、皮膜重量 及前處理時間，皮膜決定狀態(tài),關(guān)于脫脂劑的皮膜判定,,,1,2,3,4,(g/㎡),皮膜重量,1,2,3,4,5,Spray 處理時間(min),,,,,,,酸洗,強Alkali,弱Alkali,溶劑脫脂,,反映完成時間,脫脂劑的影響,??,,,[g] 脫脂不良特性原因圖,,脫脂不良,,,,低 溫,水洗能力,脫脂能力,不是標(biāo)準(zhǔn)溶液,不好的脫脂劑,熱量不足,溫度檢測器不良,低噴射壓,閥堵塞,排管堵塞,葉輪損壞,,,,,

13、,,,,,4. 主要工程別理論,[2] 水洗(Washing) 及純水洗工程,水洗工程水質(zhì)是 跟以下一樣 純水洗水質(zhì)時 通過純水再生裝置 使用50萬?-㎝ 以上的純水,,,4. 主要工程理論,[3] 表面調(diào)整工程,①目的: 強Alkali 通過脫脂劑及酸洗凈 鋼板表面粗糙及粗率, 其后工程的 磷酸鹽皮膜決定 祖大化. 跟著脫脂劑酸洗凈后防止鋼板表面的酸化和 性狀可以均一化目的來實施本工程。,,②效果: - 鋼板表面比較安定化.

14、 - 表面非活性部位和 活性部位均一化。 - 限制Blue Color的磷酸鐵皮膜發(fā)生. - 涂膜密著性及 耐蝕性向上(表面積增大 及有孔度減小),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,表面調(diào)整(無),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,涂膜,,皮膜決定,表面調(diào)整

15、(有),,有孔,,4. 主要工程別理論,[4] Theory 及 Mechanism,(a) 表面調(diào)整(無),A AA,持有金屬,A CC AA C C,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,在Cathode 部位(C)皮模型成,(b) 表面調(diào)整(有),A AA,A C A C AC

16、 C A A CA C A,A C C A C CC A C AA C A CA C A,,,Cathode ??? ©????,,,持有金屬,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(A)在部位 Tii-Colloid 吸著后 用©變化 跟著連續(xù) (A)部位形成后 從新 Ti- Collo

17、id 的產(chǎn)生吸著 在表面 無數(shù)多的 (A), ©部位發(fā)生,※ A : Anode 部位(Metal Dissolution) C : Cathode 部位(皮模型成部位),,4. 主要工程別理論,(C) SEM-Photo,顏料名: SuJi 282 System 處理方法→2分鐘 Dip,表面調(diào)整劑良好狀態(tài),表面調(diào)整劑不良狀態(tài),,,,4. 主要工程別理論,(D) 關(guān)于皮膜重量 Graph,在使用皮膜重量和表面調(diào)整劑 水質(zhì)

18、間的關(guān)系*Electric Conductivity of Water is Preferred Below 250μ?/㎝,皮膜重量和表面調(diào)整劑溶液PH的 關(guān)系* PH Should be Controlled within 8.0～10.5,,,,4. 工程別理論,[4] 磷酸鹽皮膜處理(火性處理 Parkerizing),[1]概念: 磷酸亞鹽 形成皮膜層后 涂裝耐蝕性的概念 及 從用金屬 防止生銹,,[2]火性皮膜的分類,,

19、?磷酸亞鹽皮膜 ?磷酸鐵皮膜 ?磷酸錳皮膜 ?磷酸鈣皮膜 (防銹, ?? ???) (???? ????) (耐磨耗性, 防銹) (??? ????),[3]磷酸鹽皮膜處理的歷史,磷酸鹽皮膜最初使用化的是 用英國特許 1869年 G. ROSS提案的 磷酸鐵制品沉積的 單純方法 1910年 亞鹽 Ion 使用的磷酸鹽處理等的英國特許繼續(xù)后 F.Richards等 發(fā)明磷酸錳皮膜形成法。之后

20、 從1915年 美國的 C.W.Paker設(shè)立公司后 可以活用本質(zhì)的工業(yè)的多樣化發(fā)展后, 現(xiàn)皮膜的品質(zhì)向上, Energy 節(jié)約, 資源節(jié)約, 為人力節(jié)約等 多樣的處理方法 及藥品開發(fā)， 處理液的 自動排除 System等使用化。,,4. 主要工程別理論,[4]磷酸鹽皮膜的主要成分及作用,,4. 主要工程別理論,[5]磷酸鹽處理的化學(xué)反應(yīng),磷酸鹽處理的化學(xué)反應(yīng): 金屬的腐蝕反映和金屬表面腐蝕用生成物的生成 反映 分開。,磷酸亞鹽皮

21、膜的生成時 基本的腐蝕液(磷酸亞鹽處理液)組成,Fe + 2H3PO4 Fe(H2PO4)2 + H2 ↑ (1)(鋼板) (火性液) (O) 火性液

22、 H20 (2) (O) 火性液

23、 FePO4 Sludge 3Zn(H2PO4)2 H2O Zn3(PO4)2 4H2O + 4H3PO4 (4) (火性液) 皮膜(Hopeit

24、e) Fe + 2Zn(H2PO4)2 H20 Zn2 Fe(PO4)2 4H20 鋼板 火性液 (O) 皮膜(Phosphophyllite),,,,+ H3PO4 + ½ H2O (3),,,,,,+ 4H3PO4 +2H20

25、 (5),,,,,,,4. 主要工程別理論,[5]磷酸鹽處理的化學(xué)反應(yīng),磷酸鹽處理的化學(xué)反應(yīng): 金屬的腐蝕反映和金屬表面腐蝕用生成物的生成 反映 分開。,磷酸亞鹽皮膜的生成時 基本的腐蝕液(磷酸亞鹽處理液)組成,Fe + 2H3PO4 Fe(H2PO4)2 + H2 ↑

26、 (1) (鋼板) (火性液) (O)火性液 H20

27、 (2) (O)火性液 FePO4 Sludge 3Zn(H2PO4)2 H2O

28、 Zn3(PO4)2 4H2O + 4H3PO4 (4) (火性液) 皮膜(Hopeite) Fe + 2Zn(H2PO4)2 H20 Zn2 Fe(PO4)2 4H20 鋼板 火性液

29、(O) 皮膜(Phosphophyllite),,,,+ H3PO4 + ½ H2O (3),,,,,,+ 4H3PO4 +2H20 (5),,,,,,干凈的鋼板表面處理液切鋼板表面溶解后 [(1),(2), (3)式]和 鋼板表面附近的 處理液 PH上升后 (4),(5)式的 反映進(jìn)行后 鋼板表面磷酸亞鹽界 皮膜的析出形成,,Ⅱ.電泳工程 – 電泳事項,,,4. 主要工程別

30、理論,[6] Hopeite [Zn3(PO4)2*4H20]的生成條件,Hopeite是 第1 磷酸啞鹽通過水溶液的 PH上升 得出. Zn 濃度高的磷酸亞鹽水溶液是 Hopeite 容易生成。 表1是 在第1磷酸亞鹽水溶液 NaOH 加后 PH 適當(dāng)曲線測定的結(jié)果. 在這曲線 過非連續(xù)點的話 Hopeite 生成， 這點叫沉淀平衡PH.,(大),表1) 中化適當(dāng)曲線,0.1N-NaOH,P

31、H,1.0,2.0,3.0,,,,,,下面 Zn 濃度不同單純的 第1磷酸亞鹽 水溶液的個溫度別 表現(xiàn)沉淀平衡的 PH 曲線圖.對于這 從第1磷酸亞鹽水溶液開始 Hopeite的生成是 PH的 需要上升 Zn 濃度 及 溫度越高 Hopeite越容易生成.,0.1,0.2,0.3,0.4,2.5,4.0,3.5,3.0,沉淀平衡,PH,,,,60℃,40℃,50℃,表2) Zn-溫度 –沉淀平衡 PH的關(guān)系,Zn,PO4

32、- 100 mmole,,4. 主要工程別理論,[7] Phoshophyllite [Zn2Fe(PO4)2*4H20]的生成條件,Phoshophyllite是 在磷酸亞鹽皮膜處理的腐蝕反應(yīng)中，從鋼鐵表面開始熔化出來的鐵通過和Ion(Fe2+)反應(yīng)生成.想 既, Phoshophyllite的 生成反應(yīng)跟以下一樣的. Fe Fe(H2PO4)2 +

33、 Zn2 Fe(PO4)2*4H2O + 4H3PO4在磷酸亞鹽皮膜處理上 Phoshophyllite的生成是在鋼板熔化出來的 因在Fe2+依靠所以在鋼板表面附近的 Fe2+濃度是 組成抑制.,2Zn(H2PO4)2H2O,,H3PO4,,,※ 在金屬的工業(yè)涂裝上 涂料, 涂裝間的關(guān)系上 ?? ???? 在磷酸亞鹽皮膜 邀請的。 1) 圖裝時涂裝形成過程中 不要給壞的影響。 2) 指使涂膜

34、的附著性向上。 3) 通過涂膜間的良好作用上 保護(hù)持有金屬。,,4.主要工程別理論,[7] Phoshophyllite [Zn2Fe(PO4)2*4H20]的生成的條件,Phoshophyllite? ???? ????? ?????? ?? ???? ?? ?? ?? ? Ion(Fe2+)?? ??? ??? ????.?, Phoshophyllite? ?? ??? ??? ?? ????. Fe

35、 Fe(H2PO4)2 + Zn2 Fe(PO4)2*4H2O + 4H3PO4???? ????? ??? Phoshophyllite? ??? ???? ?? ??? Fe2+? ?? ????? ???? ??? Fe2+??? ?? ?? ??? ???.,2Zn(H2PO4)2H2O,,H3PO4,,,※在金屬的工業(yè)涂裝上 涂料, 涂

36、裝間的關(guān)系上 ?? ???? 在磷酸亞鹽皮膜 邀請的。 1) 圖裝時涂裝形成過程中 不要給壞的影響。 2) 涂膜的附著性向上。 3) 通過涂膜間的良好作用上 保護(hù)持有金屬。,,4.主要工程別理論,[8] 水壓力和皮膜特性的變化,??,,4.主要工程別理論,[9 ] 磷酸亞鹽界皮膜的品質(zhì)和 PROCESS,磷酸亞鹽界皮膜的皮膜重量, 決定狀態(tài), 皮摸組成等是 通過在處理工程, 處理設(shè)備, 使用藥品等 決定.

37、 現(xiàn)因得到磷酸亞鹽界皮膜的 Process有3 種方法。? Spray Process? 基本工程脫脂 →水洗 → 磷酸皮膜 → 水洗 → 純水洗 * 不管哪個工程 Spray 方法。? Half-Dip Process的基本功成脫脂 →水洗 → 磷酸皮膜 → 水洗 → 純水洗 *磷酸鹽皮膜是 Pre-Spray后 Dip 處理， 之外是 Spray.? Full Dip Process? 基本

38、功成脫脂 →水洗 → 磷酸皮膜 → 水洗 → 純水洗 * 基本上沒有那個 Dip 處理.,?? ??,,4.主要工程別理論 (Test 方法),[A-P-CYCL-TEST 方法],A-P-CYCL-TESTChip 條件 涂裝后 12小時以上硬化的 Test Piece 在38℃ 溫水 沉淀5日 風(fēng)干 1小時后 在90? 角 做Chip

39、ing .Chip 材 ALUNDOM : 12mesh, 50g(約 400個), 4.0㎏/?,,,,,鹽水噴霧,耐濕 TEST,冷凍,大氣暴露,溫水沉淀,冷凍,鹽水噴霧,?? Test,,,,,,,,,,,10Cycle,5% NaCl 35℃ 4Hrs,38℃ RH 98% 18Hrs,-23℃

40、 15Hrs,脫脂離子水 洗凈,-23℃ 2Hrs,38℃ 脫 Ion水 16.5Hrs,,(Air 攪拌),(JIS-K-5400) 6Hrs,(JIS-Z-2371),4Hrs,10 days,ASTM-D-2803-70 HUMID

41、ITY BOX 40℃ RH 55%,腐蝕條件,,,,,,4.主要工程別理論 (Test 方法),[HARD-CHIP-TEST 方法],HARD-CHIP-TESTChip 條件 涂裝后 12小時以上硬化的 Test Piece 在38℃ 溫水沉淀5日 風(fēng)干 1小時后 在4.5m 高度 45? 角度上 自由落下后 做Chiping .

42、Chip 材 NUT ¼ Inch 100個 Or(或) NUT M6,,,,,鹽水噴霧,大氣暴露,鹽水噴霧,水洗,風(fēng)干,,,,,,,,4 Cycle,5% NaCl 35℃ 3 Hrs,4Hrs,3Hrs,(JIS-K-5400),(JIS-Z-2371),0.5Hrs,腐蝕條件,,,,,(JIS-Z-2371),,4.主要工程別理論,在皮膜處理過程上金屬表面

43、和脫脂表面調(diào)整,[A]對于脫脂劑 在金屬表面附著 Oil,污物等往脫脂液 Spray 處理或沉積排除后 把金屬表面弄干凈. 干凈的金屬表面是成活性化之后 從水洗皮膜處理液在接觸之間的距離避開空氣接觸。 脫脂液基本上 ? 附著 Oil的排除(洗滌), ?排除后 Oil在金屬表面的再附著防止。 ? 原來擁有的金屬表面 活性度不要低下。

44、 ? 水, 淘洗性好, ? 考慮浸透力, 分散力, 柔和力, 殺菌力, 腐蝕性等 。,[B] 對于表面調(diào)整劑 磷酸亞鹽皮膜處理前工程的 往Ti-Colloid 成水溶液的 表面調(diào)整劑是磷酸亞鹽皮膜外觀, 皮膜重量, 決定 Size和之后給涂裝性能帶來重要的影響。 表面調(diào)整的組成, 水質(zhì), 表面調(diào)整的 PH, Ti-Colloid 跟著離子的大小 安定的磷酸亞鹽皮膜， 可以得到高品質(zhì)磷

45、酸亞鹽皮膜。 表面調(diào)整劑處理液的 PH是 8.0～9.5最好 Ti-Colloid 平均離子的大小是 300～1000mμ 的范圍最好.(300mμ 以下時 成Blue Color容易, 1000mμ 以上時用皮膜重量正大 經(jīng)過皮膜 決定正大。,,4.主要工程別理論,鍍金鋼板的種類和火性皮膜后的皮膜組成,,4. 主要工程別理論,各種表面處理鋼板的涂裝后耐蝕性,,⊙ : 最優(yōu)秀, ○: 優(yōu)秀, △: 普通,

46、 ×: 不良 ? ??? ??? ??, 實驗時間: 電泳4周, 常度(粉體) 6周,,4.主要工程別理論,磷酸皮膜不良,,磷酸鹽皮膜不良,斑點發(fā)生,區(qū)域效率,薄皮膜,污染的皮膜,低溫度,,,,,,低 FA高 FA低 ACC????水質(zhì)不良噴嘴堵塞,,,,脫脂過程問題,表面調(diào)整問題,,,清掃不良噴嘴堵塞內(nèi)部干燥生銹狀態(tài)? ? ?不是標(biāo)準(zhǔn)溶液,,,,Sludge 多水洗污染ACC 高

47、,,,低壓低溫度低 FA,,,熱量不足作業(yè)不良?? ???,,,,,4.主要工程別理論,[5] 水質(zhì)干燥,水質(zhì)干燥效果,,1) 涂裝時的起初涂膜析出 時間促進(jìn), 在界面的 限制PH 上升。 2) 鋼板表面的電抵抗 均一化的效果。3) 涂膜附著性的向上效果,復(fù)合效果,,磷酸亞鹽皮膜粗雜后 在成Build-Up 的決定 在皮膜及復(fù)合部等是 Chromate處理細(xì)致 , 微小的決定在皮膜上水質(zhì)干燥是 表現(xiàn)更高的效果

48、。腐蝕實驗方法, 跟著電泳(粉體)涂料的種類, Chromate, 水質(zhì) ??? ???? ?? ??? ?? ??, 為拉對于涂料種類 安心的品質(zhì)管理的 Chromate處理+水質(zhì)干燥System ??? ?? ??? ?.,,4.主要工程別理論,前處理工程的不良原因圖,,皮膜不良,,,,素材,前處理,設(shè)備,素材的材質(zhì),在表面電化學(xué)性質(zhì),防銹油, 沖壓油,沖壓成型, 組裝后酸洗有無,???? ??,用復(fù)雜的形象凝聚 (

49、H A B ???),,,,,,,脫脂,Drain 區(qū)域長,火性皮膜前的水洗水(PH Down),藥品成分變化,促進(jìn)度, 酸比, 濃度, 時間, 溫度,最終水洗污染,,,,,,,干燥, ??,Over Flow ??,,,各工程的游量, 噴嘴堵塞,壓力(過高壓力),溫度的安定性,Conveyor Speed(處理時間),Rinse Over Spray,????? ?? ??(Hanger ??),Nozzle 方向(左右, 前后的間距