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    淺談涂裝車間前處理磷化生銹解析

    作者: 長沙固特瑞  瀏覽量:1694  發布時間:2017-11-28

    1.前言

    前處理電泳工序作為涂裝車間流程最長設備最多且管控參數繁多的過程,其效果好壞直接影響到漆膜使用壽命和效果;是整個涂裝工藝過程中非常重要的環節。前處理電泳線主要工藝流程包括預脫脂、脫脂、水洗、表調、磷化、磷化后水洗、電泳、超濾水洗純水洗。前處理的目的是去除車身表面的油污,并形成一層致密的磷化膜層,提高涂層對金屬機體的腐蝕防護能力;電泳涂層增強車體的防腐能力。

    2.前處理常見問題及缺陷

    前處理線整個過程涉及的都是化學及電化學反應,具有自動化程度高、人工作業參與少、環保等特點,成為現代汽車涂裝的首選。同時前處理電泳槽體設備多,管控的參數繁雜,日常管控若不到位很容易出現品質問題。本文筆者結合管理某車間前處理線時遇到的磷化不良缺陷現狀并解析如何對策。

    2.1 磷化黃銹

    磷化處理可以顯著提高涂層的耐腐蝕性及附著力,磷化成膜是指在適當控制條件下,使金屬表面發生某種程度的腐蝕反應,結果在金屬表面形成一層金屬化合物膜層。換言之,是使某種金屬與某種特定的腐蝕液相接觸,在一定條件下,兩者間發生化學反應,由于濃度差極化作用和陰陽極化作用等,便在金屬表面形成一層附著力良好的、難溶的腐蝕生成物膜層。如上所述要想獲得完整細密的磷化膜,前提是在一定的條件下并嚴格管控好前道及本道參數以及優秀的現場管理水平才能保證。磷化反應最常見的問題例如磷化黃銹、斜紋、磷化發花等。在某次對車體品質進行日常檢查時發現車頂橫梁處有黃銹現象,經過工藝人員及廠家共同合作,對此現象進行跟蹤分析調查,最終此問題得到改善。

    2.2 磷化黃銹原因分析

    根據生銹情況及現場觀察,我們從人、機、料、法、環境五個方面對原因進行了解析。

    2.2.1 人員方面

    前處理工序處理均為自動化,本線體僅日常加料為人工作業。現場操作工若對磷化藥劑濃度及槽體溫度檢測頻次不到位的情況下,可能會造成參數異常,引起磷化生銹現象。經過現場排查點檢記錄,此項問題排除。

    2.2.1 設備方面

    前處理線工藝流程為預水洗→預脫脂→脫脂→一水洗→二水洗→表調→磷化→三水洗→純水洗→潔凈噴淋。脫脂槽、表調、及磷化槽頂部均設有風機。

    發生磷化黃銹后,對現場排風系統一一排查,發現磷化槽體上部的風機處于停止轉動的狀態。在這種密閉的前處理環境中車體鋼板處在一種高溫高濕的環境中,容易發生返銹,使車體外板,內腔發生返銹情況。車體外板一般情況下不會發生返銹情況,因為在前處理每道工序之間都有一些加濕噴淋,使車體外表面保持濕潤且與空氣隔離的狀態。但是車體內腔就不容易被加濕噴淋噴到,特別是在脫脂,表調之后磷化之前,此工序最易產生內腔返銹,因為磷化前沒有噴淋,如果磷化抽風系統不好,加上磷化液為38℃左右的溫度會使磷化液揮發,且磷化后噴淋會使磷化液形成霧狀,同時向車體行駛的反方向移動(如果沒有排送風設備,從整體來看,脫脂為高溫,表調為常溫,磷化為高溫就會產生一種高壓向低壓處流動的情況,即脫脂槽形成的高溫高壓氣體向車體行駛的方向和表調的方向移動。磷化槽也會形成高溫高壓的氣體向表調和車體行駛的方向移動)。在車體進入磷化槽之前,酸霧會跟車體內腔的鋼板發生反應使車體內腔返銹。

    槽體的循環效果不好也會影響磷化效果,層流效果尤為明顯,車內腔的一些死角部位循環效果不良,不能與槽液有效充分的反應,使局部內腔的死角部位的磷化膜不完整,磷化膜的致密性和完整性受到影響,形成黃銹。在磷化槽進行倒槽時對部分循環管道拆卸檢查時,發現層流管道堵塞嚴重,磷化渣非常多。

    綜上,建議改善前處理的排風送風的設備。在添加排風送風設備之后,會使整個前處理形成一種低壓的狀態,即車體進入線體的方向和表調兩個方向的氣體從脫脂的排風處抽出。另外一個從車體進入的反方向(磷化后)和表調兩個方向的氣體從磷化的排風處抽出。一般情況下表調處的送風為自然送風,也可安裝送風設備。但是安裝的送風設備的功率要小于脫脂處和磷化處的排風設備的功率。這樣才會使前處理整個系統成為一種低壓的狀態,使前處理的高溫高壓高濕的情況減少,從而減少了車體在高溫高濕高壓的環境中發生返銹情況。槽體循環改善可以通過定期倒槽及酸清洗磷化渣處理來完成,使得槽體內部循環保持良好的效果。

    2.2.3 槽液參數方面

    如果磷化槽液方面管控不當的情況下,車體內腔部位也容易出現黃銹。 在磷化槽內,鋼板與磷化液接觸,鋼板表面腐蝕,車身表面及附近的游離酸減少,促進磷化的發生;同時由勒夏特列原理可知,當游離酸過高及總酸低時,不利于成膜,會導致車體局部產生黃銹。磷化劑中各種離子含量對磷化反應成膜影響也很大,尤其是鋅離子的含量對磷化膜的影響較大。一般的說,鋅離子的含量高,可以形成更多的結晶核心,可以加速磷化反應,使磷化膜致密,光澤性好。但是鋅離子含量過高,磷化膜結晶粗大,膜脆,掛灰,影響涂膜附著力。鋅離子含量過低時,磷化膜薄,不利于磷化膜的形成。出現生銹情況時,聯合廠家對槽液進行化驗檢查,槽液中參數見表1。

    表1 磷化槽液參數監測報告

    前處理磷化槽液參數監測報告

    序號

    監測項目

    檢查結果

    規格值

    1

    TA

    22.0

    20.024.0

    2

    FA

    0.7

    0.61.1

    3

    Zn成分

    75%

    70120%

    4

    Ni成分

    101%

    80120%

    5

    NO3成分

    107%

    80150%

    6

    F成分

    100%

    80120%

    7

    Mn成分

    98%

    70150%

    8

    PO4成分

    103%

    80150%

    由上表可知鋅離子含量為75%,(標準70%-120%),偏工藝下線,后來通過連續補加一周AC-5藥劑之后,生銹程度及比例都有所下降,再次檢測鋅離子含量時為115%。筆者不建議通過提高促進劑含量來提高反應,因為出現黃銹時提高促進劑往往會使生銹情況更加嚴重。

    2.2.4 車體結構及處理方式方面

    車型結構設計部合理情況下往往容易發生磷化不良,尤其是氣室。由于車頂部位在磷化過程中容易形成氣帶,難以形成完整均勻的磷化皮膜,此問題與磷化槽通風不同,解決氣室問題造成的磷化皮膜不完整一般只能通過開孔來加快氣體排出方式來改善皮膜。另外,上到工序與嚇到工序之間瀝水時間過長也容易引起車體返銹,此時較好的解決方法是保持脫脂后水洗水質PH在8-9左右,可以延緩鋼板表面的返銹。

    3.解決方法

    (1):車體出現磷化黃銹時可以通過改善槽體通風效果減少酸霧減輕黃銹程度及比例。

    (2):改善槽內循環管道效果,清除磷化渣,確保循環管道及層流支管流量級噴淋效果。

    (3):提高鋅離子含量,將其含量維持在工藝上限,可以通過定期補加完成。

    (4):維持水洗槽內PH 值為弱堿性,可以延緩返銹產生。

    4.結束語

    前處理過程中出現的問題大部分產生的原因不會只是某單一方面因素造成,設備 、材料、參數及設計等都可能是問題的原因,作為工藝技術人員,只有提升知識儲備,擴寬解決問題的思路,結合現場,才能做到真正解決問題,保證產品品質。


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