涂裝前處理流程一．涂裝前表面處理目的

清除被涂物表面的油脂、油污、腐蝕產(chǎn)物、殘留雜質(zhì)物等，并賦與表面一定的化學(xué)、物理特性，達(dá)到增加涂漆層附著力，增加被涂物的保護性和裝飾性目的。

二．涂裝前表面處理分類

1.按處理方法分類

機械法和化學(xué)法

機械法 化學(xué)法

2.按處理材質(zhì)分類

金屬材料

非金屬材料

三．鋼鐵材料涂裝前表面處理

鋼鐵表面處理常用功能性工序

除油脂的目的在于清除掉工件表面的油脂、油污。方法包括機械法、化學(xué)法兩類。機械法主要是：手工擦刷、噴砂拋丸、火焰灼燒等?；瘜W(xué)法主要：溶劑清洗、酸性清洗劑清洗、強堿液清洗，低堿性清洗劑清洗,溶劑乳化清洗等。我公司主要使用化學(xué)法除油脂工藝。

除油脫脂

低堿性清洗液清洗

低堿性清洗液是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一類除油脂劑。它的堿性低，一般pH值為9～12。對設(shè)備腐蝕較小，對工件表面狀態(tài)破壞小，可在低溫和中溫下使用，除油脂效率較高。特別在噴淋方式使用時，除油脂效果特別好。低堿性清洗劑主要由無機低堿性助劑、表面活性劑、消泡劑等組成。無機型助劑主要是硅酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酸鈉、碳酸鈉等。其作用是提供一定的堿度，有分散懸浮作用?？煞乐姑撓聛淼挠椭匦挛皆诠ぜ砻?。表面活性劑主要采用非離子型與陰離子型，一般是聚氯乙烯類和磺酸鹽型，它在除油脂過程中起主要的作用。在有特殊要求時還需要加入一些其它添加物，如噴淋時需要加入消泡劑，有時還加入表面調(diào)整劑，起到脫脂、表調(diào)雙重功能。低堿性清洗劑已有很多商業(yè)化產(chǎn)品。

一般常用的低堿性清洗液配方和工藝如下：

浸泡型 

三聚磷酸鈉 4～10g/l 

硅 酸 鈉 0～10g/l 

碳 酸 鈉 4～10g/l 

表面活性劑 5～20g/l 

消 泡 劑 0 

表面調(diào)整劑 0～3 g/l 

游 離 堿 度 5～20點 

處 理 溫 度 常溫～80℃ 

處 理 時 間 5～20min 

鋁件、鋅件清洗時，必須考慮到它們在堿性條件下的腐蝕問題，一般宜用接近中性的清洗劑。

除油質(zhì)量檢查方法

國家標(biāo)準(zhǔn)：鋼鐵件涂裝前除油程度檢驗方法（驗油試紙法） GB/T 13312 最新版本-1991

在生產(chǎn)中還有一些簡便快速實用的評價方法，在涂裝行業(yè)用得最普通的是水膜法，通過觀察水膜連續(xù)破裂情況，判定除油情況。 

化學(xué)除銹

2.除銹

機械除銹

化學(xué)除銹 

酸洗除銹、除氧化皮的方法是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的方法。利用酸對氧化物溶解以及腐蝕產(chǎn)生氫氣的機械剝離作用達(dá)到除銹和除氧化皮的目的。酸洗中使用最為常見的是鹽酸、硫酸、磷酸。硝酸由于在酸洗時產(chǎn)生有毒的二氧化氮氣體，一般很少應(yīng)用。鹽酸酸洗適合在低溫下使用，不宜超過45℃，使用濃度10%～45%，還應(yīng)加入適量的酸霧抑制劑為宜。硫酸在低溫下的酸洗速度很慢，宜在中溫使用，溫度50～80℃，使用濃度10%～25%。磷酸酸洗的優(yōu)點是不會產(chǎn)生腐蝕性殘留物（鹽酸、硫酸酸洗后或多或少會有少會有Cl-、SO42-殘留），比較安全，但磷酸的缺點是成本較高，酸洗速度較慢，一般使用濃度10%～40%，處理溫度可常溫到80℃。在酸洗工藝中，采用混合酸也是非常有效的方法，如鹽酸-硫酸混合酸，磷酸-檸檬酸混合酸。

在酸洗除銹除氧化皮槽液中，必須加入適量的緩蝕劑。緩蝕劑的種類很多，選用也比較容易，它的作用是抑制金屬腐蝕和防止“氫脆”。但酸洗“氫脆”敏感的工件時，緩蝕劑的選擇應(yīng)特別小心，因為某些緩蝕劑抑制二個氫塬子變?yōu)闅浞肿拥姆磻?yīng)，即：2[H]→H2↑，使金屬表面氫塬子的濃度提高，增強了“氫脆”傾向。因此必須查閱有關(guān)腐蝕數(shù)據(jù)手冊，或做“氫脆”試驗，避免選用危險的緩蝕劑。

機械除銹

手工

電動工具 

噴砂拋丸

除銹質(zhì)量檢查方法

化學(xué)法除銹-酸洗 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(塬部頒標(biāo)準(zhǔn))：《涂裝前表面準(zhǔn)備—酸洗》JB/T 6978最新版本-1993

機械法除銹國家標(biāo)準(zhǔn)：涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級GB/T 8923最新版本-1988

3.中和

中和的目的是中和掉工件上的殘酸，使清洗更加干凈，根據(jù)工件形狀、輸送方式、工房間進(jìn)度等實際情況，選擇采用中和或不采用中和工序。

中和大部分是使低濃度的純堿或燒堿水溶液，濃度一般在2%以下。

4.表面調(diào)整

表面調(diào)整的目的是促使磷化形成晶粒細(xì)致密實的磷化膜，以及提高磷化速度。

表面調(diào)整劑主要有兩類，一種是酸性表調(diào)劑，如草酸。另一種是膠體鈦。兩者的應(yīng)用都非常普及，前者還兼?zhèn)溆谐p銹（工件運行過程中形成的“水銹”及“風(fēng)銹”）的作用。在磷化前處理工藝中，是否選用表面調(diào)整工序和選用那一種表調(diào)劑都是由工藝與磷化膜的要求來決定的。一般塬則是：涂漆前打底磷化、快速低溫磷化需要表調(diào)。如果工件在進(jìn)入磷化槽時，已經(jīng)二次生銹，最好采用酸性表調(diào)。

表面調(diào)整

5.磷化

金屬在含有磷酸鹽的溶液中進(jìn)行處理，形成金屬磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，這一工藝過程稱之為磷化，所形成的金屬磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。

磷化目的

漆前磷化的目的主要是：給基體金屬提供短期工序間保護，在一定程度上防止金屬被腐蝕；提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力。

基本塬理

磷化過程包括化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)。不同磷化體系、不同基材的磷化反應(yīng)機理比較復(fù)雜。雖然科學(xué)家在這方面已做過大量的研究，但至今未完全弄清楚。當(dāng)今，各學(xué)者比較贊同的觀點是磷化成膜過程主要是由如下4個步驟組成：

a.酸的浸蝕使基體金屬表面H+濃度降低

Fe – 2e→ Fe2+ 

2H++2e→2[H] → H2↑ ………………………………………(1)

b.促進(jìn)劑（氧化劑）加速界面的H+ 濃度進(jìn)一步快速降低

[氧化劑]+[H] → [還塬產(chǎn)物]+H2O 

Fe2++[氧化劑] → Fe3++[還塬產(chǎn)物] ………………………(2)

由于促進(jìn)劑氧化掉第一步反應(yīng)所產(chǎn)生的氫塬子，加快了反應(yīng)（1）的速度，進(jìn)一步導(dǎo)致金屬表面H+濃度急劇下降。同時也將溶液中的Fe2+氧化成為Fe3+

c.磷酸根的多級離解

H3PO4 →H2PO4－+H+→ HPO42－+2H+→ PO43－+3H+ …………………….….(3)

由于金屬表面的H+濃度急劇下降，導(dǎo)致磷酸根各級離解平衡向右移動，最終會離解出PO43-。

d.磷酸鹽沉淀結(jié)晶成為磷化膜

當(dāng)金屬表面離解出的PO43－與溶液中（金屬界面）的金屬離子（如Zn2+、Mn2+、Ca2+、Fe2+）達(dá)到溶度積常數(shù)Ksp時，就會形成磷酸鹽沉淀，磷酸鹽沉淀結(jié)晶成為磷化膜。

2Zn2++Fe2++2PO43－+H2O→Zn2Fe(PO4)2·4H2O↓……………………(4)

3Zn2++2PO43－+4H2O→Zn3(PO4)2·4H2O↓…………………………(5)

磷酸鹽沉淀與水分子一起形成磷化晶核，晶核繼續(xù)長大成為磷化晶粒，無數(shù)個晶粒緊密堆集形成磷化膜。

磷化分類

磷化的分類

按磷化膜厚度（膜重）分類

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6807即將出版的2001版

分類 膜重

g/m2 膜的組成 用途

次輕量級 0.2~1.0 主要由磷酸鐵、磷酸鈣或其他金屬的磷酸鹽所組成 用作較大形變鋼鐵工件的涂裝底層或耐蝕性要求較低的涂裝底層

輕量級 1.1~4.5 主要由磷酸鋅和（或）其他金屬的磷酸鹽所組成 用作涂裝底層

次重量級 4.6~7.5 主要由磷酸鋅和（或）其他金屬的磷酸鹽所組成 可用作基本不發(fā)生形變鋼鐵工件的涂裝底層

重量級 >7.5 主要由磷酸鋅、磷酸錳和（或）其他金屬的磷酸鹽組成 不宜作涂裝底層

6．鈍化

鈍化目的：封閉磷化膜孔隙，提高磷化膜耐蝕性，特別是提高漆膜的整體附著力和耐腐蝕性

鈍化

目前有一些用堿性無機鹽型鈍化（大部分含磷酸鹽，碳酸鹽，亞硝酸鹽，磷酸鹽等），這些物質(zhì)嚴(yán)重?fù)p害漆膜的長期附著力和耐蝕性。

7．常用磷化工藝

對于無銹蝕工件

●除油脂→水洗→磷化→水洗→(鈍化→水洗)干燥或直接電泳

●除油脂→水洗→表面調(diào)整→磷化→水洗→(鈍化→水洗)干燥或直接電泳

對于有銹蝕工件

●除油脂→水洗→酸洗除銹→水洗→(中和)→表面調(diào)整→磷化→水洗→(鈍化→水洗)干燥或直接電泳

●除油除銹“二合一”→水洗→(中和)→表面調(diào)整→磷化→水洗→(鈍化→水洗)干燥或直接電泳

常用磷化膜電鏡圖譜

涂裝磷化質(zhì)量檢查方法

國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵工件涂裝前磷化處理技術(shù)條件》GB/T 6807, 2001版即將出版.

四．有色金屬材料

在涂裝行業(yè),有色金屬材料主要應(yīng)用較多還是鋁合金和鋅合金。

鋁件、鋅件

鋁件表面處理

鋁件的除油:由于鋁是兩性金屬：酸性、堿性處理劑均可。

鋁件除氧化皮:常規(guī)是堿腐蝕工藝，一般用NaOH。

鋁件分化學(xué)氧化和電化學(xué)氧化（陽極氧化），在涂裝行業(yè)化學(xué)氧化為主。

鋁件化學(xué)氧化、磷化

鋁件常規(guī)涂裝前處理工藝為：

上件→除油脫脂→水洗→堿蝕→水洗→(硝酸出光→水洗)→化學(xué)氧化磷化 →水洗→烘干→冷卻→涂裝

上件→除油脫脂→水洗→堿蝕→水洗→(硝酸出光→水洗)→表面調(diào)整→磷化 →水洗→烘干→冷卻→涂裝

鋁件涂裝前化學(xué)氧化磷化處理電鏡圖譜

鋁件的陽極氧化在涂裝行業(yè)應(yīng)用比較少，主要是考慮成本太高，當(dāng)然陽極氧化+涂裝是很好的選擇，由于成本高，在高檔的建筑行業(yè)及要求重防腐性方面也有應(yīng)用，大部分陽極氧化用于建筑裝飾材料，常用的陽極氧化主要是:

草酸陽極氧化

硫酸陽極氧化

鉻酸陽極氧化

典型工藝和方法見教材P176-P185頁

鋁件陽極氧化膜電鏡圖譜

鋅件表面處理

鋅件由于是兩性金屬，特別是在酸性條件下，反應(yīng)速度很快，一般除油、除白銹基本是在堿性溶液中進(jìn)行，比較常用的是低堿性除油和高堿除白銹。

鋅件 

在鍍鋅板件中，特別注意大冰花的鍍鋅板處理特別困難，一般此類材料不適合用于涂裝方面。 

鋅件表面處理 鉻酸鈍化 

磷化（各類磷化改性）