涂料技术
工件涂装前的表面处理工艺及影响
将工件浸入磷化液中,在一定温度下进行化学反应,使其表面生成一层难溶的磷酸盐保护膜,磷化膜可显著提高涂料对金属的附着力,提高耐腐性。
磷化处理基本方法有浸入法和喷淋法两种,磷化质量虽然在很大程度上取决于除油、除锈的质量,但喷淋法对于提高磷化质量也是一种有效的工艺手段,并且能缩短工艺时间,但存在如下缺点:①由于飞溅容易腐蚀设备;②工序间容易生锈;③结晶粗大。浸入法的优点有:①只要液体能达到的地方都能实现处理目标;②易形成含铁量较高的颗粒状结晶磷化膜,与阴极电泳具有良好的配套性。浸入法的缺点有:①没有冲刷辅助作用;②处理速度慢。
目前在国外汽车行业一般采用喷浸相结合的工艺。磷化一般按成分、温度或厚度进行分类:①按溶液成分分类:锌系、锌钙系、锌铁系、锌锰系、铁系等;②按处理溶液的温度分类:高温磷化(80~90℃)、中温磷化(50~70℃)、低温磷化(30~50℃)、室温磷化(节能);③按磷化膜厚度分类:厚型磷化:σ≥10μm,膜质量/>7.5g/m2(适合于冷挤压、防锈浸油、电绝缘);中厚型磷化:5μm<σ<10μm,膜质量4.3~7.5g/m2(适用于手工喷漆);薄型磷化:11μm<σ<4μm,膜质量1.1~4.3g/m2(适用于电泳涂漆、静电喷涂、粉末喷涂);特薄型磷化:0.3μm<σ<1μm,膜质量0.3~1.1g/m2(适用于高装饰性电泳底漆)。
1.2铝及铝合金表面处理工艺
由于铝和铝合金底材表面涂膜的附着力较差,因此必须经过表面预处理,使其表面形成一层转化膜。这不仅能增强涂膜的结合力,而且使耐腐蚀性能也大大提高。铝及铝合金的表面处理一般为:碱洗→热水清洗→冷水清洗→去氧化膜→冷水清洗→冷水清洗→化学转化→冷水清洗→冷水清洗→去离子水清洗→沥干→干燥。
铝及铝合金表面处理工艺与钢铁件的表现处理有以下不同。
(1)除油:碱洗的目的主要是去除铝合金表面沾附的油污。主要用浸洗和喷洗,也可用电解清洗和超声波清洗。
(2)去除氧化膜:铝材表面自然形成的氧化膜是不均匀非连续薄膜,在涂装前必须彻底清除,对于轧制的铝合金制件可用铬酸、硫酸、氢氟酸的混合液来去除表面氧化膜,而压铸件则以硝酸为主。
(3)化学转化:转化处理的目的是使铝合金表面形成致密而均匀的连续薄膜。这一工序的作用相当于钢铁件表面处理工艺中的磷化工序,但其溶液不同,铝及铝合金的转化膜以铬酸/盐酸、磷酸/盐酸和氟氢酸为基础,转化膜质量通常为2.5g/m2,转化膜形成后,必须用清水清洗,然后用热风干燥,以增强膜层的硬度。
2、磷化膜质量评定项目与方法
1、外观目视法
好的磷化膜外观均匀完整细密、无金属亮点、无白灰。锌系磷化膜为灰色膜,铁系磷化为彩虹色膜。而铝及铝合金则为无色或彩色铝皮膜。
2、微观结构显微镜法
以金相显微镜或电子显微镜将磷化膜放大到100~1000倍,观察结晶形状、尺寸大小及排部情况。结晶形状以柱状晶为好。结晶尺寸小些为好,一般控制在几十微米以下,排部越均匀,孔隙率越小越好。
磷化处理基本方法有浸入法和喷淋法两种,磷化质量虽然在很大程度上取决于除油、除锈的质量,但喷淋法对于提高磷化质量也是一种有效的工艺手段,并且能缩短工艺时间,但存在如下缺点:①由于飞溅容易腐蚀设备;②工序间容易生锈;③结晶粗大。浸入法的优点有:①只要液体能达到的地方都能实现处理目标;②易形成含铁量较高的颗粒状结晶磷化膜,与阴极电泳具有良好的配套性。浸入法的缺点有:①没有冲刷辅助作用;②处理速度慢。
目前在国外汽车行业一般采用喷浸相结合的工艺。磷化一般按成分、温度或厚度进行分类:①按溶液成分分类:锌系、锌钙系、锌铁系、锌锰系、铁系等;②按处理溶液的温度分类:高温磷化(80~90℃)、中温磷化(50~70℃)、低温磷化(30~50℃)、室温磷化(节能);③按磷化膜厚度分类:厚型磷化:σ≥10μm,膜质量/>7.5g/m2(适合于冷挤压、防锈浸油、电绝缘);中厚型磷化:5μm<σ<10μm,膜质量4.3~7.5g/m2(适用于手工喷漆);薄型磷化:11μm<σ<4μm,膜质量1.1~4.3g/m2(适用于电泳涂漆、静电喷涂、粉末喷涂);特薄型磷化:0.3μm<σ<1μm,膜质量0.3~1.1g/m2(适用于高装饰性电泳底漆)。
1.2铝及铝合金表面处理工艺
由于铝和铝合金底材表面涂膜的附着力较差,因此必须经过表面预处理,使其表面形成一层转化膜。这不仅能增强涂膜的结合力,而且使耐腐蚀性能也大大提高。铝及铝合金的表面处理一般为:碱洗→热水清洗→冷水清洗→去氧化膜→冷水清洗→冷水清洗→化学转化→冷水清洗→冷水清洗→去离子水清洗→沥干→干燥。
铝及铝合金表面处理工艺与钢铁件的表现处理有以下不同。
(1)除油:碱洗的目的主要是去除铝合金表面沾附的油污。主要用浸洗和喷洗,也可用电解清洗和超声波清洗。
(2)去除氧化膜:铝材表面自然形成的氧化膜是不均匀非连续薄膜,在涂装前必须彻底清除,对于轧制的铝合金制件可用铬酸、硫酸、氢氟酸的混合液来去除表面氧化膜,而压铸件则以硝酸为主。
(3)化学转化:转化处理的目的是使铝合金表面形成致密而均匀的连续薄膜。这一工序的作用相当于钢铁件表面处理工艺中的磷化工序,但其溶液不同,铝及铝合金的转化膜以铬酸/盐酸、磷酸/盐酸和氟氢酸为基础,转化膜质量通常为2.5g/m2,转化膜形成后,必须用清水清洗,然后用热风干燥,以增强膜层的硬度。
2、磷化膜质量评定项目与方法
1、外观目视法
好的磷化膜外观均匀完整细密、无金属亮点、无白灰。锌系磷化膜为灰色膜,铁系磷化为彩虹色膜。而铝及铝合金则为无色或彩色铝皮膜。
2、微观结构显微镜法
以金相显微镜或电子显微镜将磷化膜放大到100~1000倍,观察结晶形状、尺寸大小及排部情况。结晶形状以柱状晶为好。结晶尺寸小些为好,一般控制在几十微米以下,排部越均匀,孔隙率越小越好。
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