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浅谈涂装车间前处理磷化生锈解析

作者: 长沙固特瑞  浏览量:1642  发布时间:2017-11-15

1.前言

前处理电泳工序作为涂装车间流程最长设备最多且管控参数繁多的过程,其效果好坏直接影响到漆膜使用寿命和效果;是整个涂装工艺过程中非常重要的环节。前处理电泳线主要工艺流程包括预脱脂、脱脂、水洗、表调、磷化、磷化后水洗、电泳、超滤水洗纯水洗。前处理的目的是去除车身表面的油污,并形成一层致密的磷化膜层,提高涂层对金属机体的腐蚀防护能力;电泳涂层增强车体的防腐能力。

2.前处理常见问题及缺陷

前处理线整个过程涉及的都是化学及电化学反应,具有自动化程度高、人工作业参与少、环保等特点,成为现代汽车涂装的首选。同时前处理电泳槽体设备多,管控的参数繁杂,日常管控若不到位很容易出现品质问题。本文笔者结合管理某车间前处理线时遇到的磷化不良缺陷现状并解析如何对策。

2.1 磷化黄锈

磷化处理可以显著提高涂层的耐腐蚀性及附着力,磷化成膜是指在适当控制条件下,使金属表面发生某种程度的腐蚀反应,结果在金属表面形成一层金属化合物膜层。换言之,是使某种金属与某种特定的腐蚀液相接触,在一定条件下,两者间发生化学反应,由于浓度差极化作用和阴阳极化作用等,便在金属表面形成一层附着力良好的、难溶的腐蚀生成物膜层。如上所述要想获得完整细密的磷化膜,前提是在一定的条件下并严格管控好前道及本道参数以及优秀的现场管理水平才能保证。磷化反应最常见的问题例如磷化黄锈、斜纹、磷化发花等。在某次对车体品质进行日常检查时发现车顶横梁处有黄锈现象,经过工艺人员及厂家共同合作,对此现象进行跟踪分析调查,最终此问题得到改善。

2.2 磷化黄锈原因分析

根据生锈情况及现场观察,我们从人、机、料、法、环境五个方面对原因进行了解析。

2.2.1 人员方面

前处理工序处理均为自动化,本线体仅日常加料为人工作业。现场操作工若对磷化药剂浓度及槽体温度检测频次不到位的情况下,可能会造成参数异常,引起磷化生锈现象。经过现场排查点检记录,此项问题排除。

2.2.1 设备方面

前处理线工艺流程为预水洗→预脱脂→脱脂→一水洗→二水洗→表调→磷化→三水洗→纯水洗→洁净喷淋。脱脂槽、表调、及磷化槽顶部均设有风机。

发生磷化黄锈后,对现场排风系统一一排查,发现磷化槽体上部的风机处于停止转动的状态。在这种密闭的前处理环境中车体钢板处在一种高温高湿的环境中,容易发生返锈,使车体外板,内腔发生返锈情况。车体外板一般情况下不会发生返锈情况,因为在前处理每道工序之间都有一些加湿喷淋,使车体外表面保持湿润且与空气隔离的状态。但是车体内腔就不容易被加湿喷淋喷到,特别是在脱脂,表调之后磷化之前,此工序最易产生内腔返锈,因为磷化前没有喷淋,如果磷化抽风系统不好,加上磷化液为38℃左右的温度会使磷化液挥发,且磷化后喷淋会使磷化液形成雾状,同时向车体行驶的反方向移动(如果没有排送风设备,从整体来看,脱脂为高温,表调为常温,磷化为高温就会产生一种高压向低压处流动的情况,即脱脂槽形成的高温高压气体向车体行驶的方向和表调的方向移动。磷化槽也会形成高温高压的气体向表调和车体行驶的方向移动)。在车体进入磷化槽之前,酸雾会跟车体内腔的钢板发生反应使车体内腔返锈。

槽体的循环效果不好也会影响磷化效果,层流效果尤为明显,车内腔的一些死角部位循环效果不良,不能与槽液有效充分的反应,使局部内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响,形成黄锈。在磷化槽进行倒槽时对部分循环管道拆卸检查时,发现层流管道堵塞严重,磷化渣非常多。

综上,建议改善前处理的排风送风的设备。在添加排风送风设备之后,会使整个前处理形成一种低压的状态,即车体进入线体的方向和表调两个方向的气体从脱脂的排风处抽出。另外一个从车体进入的反方向(磷化后)和表调两个方向的气体从磷化的排风处抽出。一般情况下表调处的送风为自然送风,也可安装送风设备。但是安装的送风设备的功率要小于脱脂处和磷化处的排风设备的功率。这样才会使前处理整个系统成为一种低压的状态,使前处理的高温高压高湿的情况减少,从而减少了车体在高温高湿高压的环境中发生返锈情况。槽体循环改善可以通过定期倒槽及酸清洗磷化渣处理来完成,使得槽体内部循环保持良好的效果。

2.2.3 槽液参数方面

如果磷化槽液方面管控不当的情况下,车体内腔部位也容易出现黄锈。 在磷化槽内,钢板与磷化液接触,钢板表面腐蚀,车身表面及附近的游离酸减少,促进磷化的发生;同时由勒夏特列原理可知,当游离酸过高及总酸低时,不利于成膜,会导致车体局部产生黄锈。磷化剂中各种离子含量对磷化反应成膜影响也很大,尤其是锌离子的含量对磷化膜的影响较大。一般的说,锌离子的含量高,可以形成更多的结晶核心,可以加速磷化反应,使磷化膜致密,光泽性好。但是锌离子含量过高,磷化膜结晶粗大,膜脆,挂灰,影响涂膜附着力。锌离子含量过低时,磷化膜薄,不利于磷化膜的形成。出现生锈情况时,联合厂家对槽液进行化验检查,槽液中参数见表1。

表1 磷化槽液参数监测报告

前处理磷化槽液参数监测报告

序号

监测项目

检查结果

规格值

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%

由上表可知锌离子含量为75%,(标准70%-120%),偏工艺下线,后来通过连续补加一周AC-5药剂之后,生锈程度及比例都有所下降,再次检测锌离子含量时为115%。笔者不建议通过提高促进剂含量来提高反应,因为出现黄锈时提高促进剂往往会使生锈情况更加严重。

2.2.4 车体结构及处理方式方面

车型结构设计部合理情况下往往容易发生磷化不良,尤其是气室。由于车顶部位在磷化过程中容易形成气带,难以形成完整均匀的磷化皮膜,此问题与磷化槽通风不同,解决气室问题造成的磷化皮膜不完整一般只能通过开孔来加快气体排出方式来改善皮膜。另外,上到工序与吓到工序之间沥水时间过长也容易引起车体返锈,此时较好的解决方法是保持脱脂后水洗水质PH在8-9左右,可以延缓钢板表面的返锈。

3.解决方法

(1):车体出现磷化黄锈时可以通过改善槽体通风效果减少酸雾减轻黄锈程度及比例。

(2):改善槽内循环管道效果,清除磷化渣,确保循环管道及层流支管流量级喷淋效果。

(3):提高锌离子含量,将其含量维持在工艺上限,可以通过定期补加完成。

(4):维持水洗槽内PH 值为弱碱性,可以延缓返锈产生。

4.结束语

前处理过程中出现的问题大部分产生的原因不会只是某单一方面因素造成,设备 、材料、参数及设计等都可能是问题的原因,作为工艺技术人员,只有提升知识储备,扩宽解决问题的思路,结合现场,才能做到真正解决问题,保证产品品质。


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