前處理工藝在金屬材料中的操作技術(shù)及其分析

1.前處理工藝

前處理是為了增加涂裝效果，對待涂裝工件預(yù)先進(jìn)行去污、去脂、防銹、打底的一個準(zhǔn)備工程。金屬表面常見的污垢分為物理和化學(xué)兩類，物理方面主要包括環(huán)境中的污染物，固體顆粒以及油污、塵埃、晶體和沉積在金屬材料表面的水垢、油垢和泥沙等；化學(xué)覆蓋物主要是金屬材料與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的銹斑、腐蝕性物質(zhì)等。當(dāng)金屬材料表面大面積存在這些覆蓋物時，不但會嚴(yán)重影響該材料的使用效果，也容易使其出現(xiàn)柔性差，不易噴涂等現(xiàn)象，一旦金屬材料經(jīng)過前處理磷化后，改善其表面微觀結(jié)構(gòu)，再次進(jìn)行噴涂即可增強(qiáng)噴涂層的機(jī)械強(qiáng)度，增強(qiáng)材料耐腐度。對氧化層的處理有三種方法：溶劑清洗、化學(xué)處理和機(jī)械處理。輕微氧化的金屬清洗較為容易，重度氧化的金屬氧化層較厚，則需要先進(jìn)行機(jī)械處理，使氧化層松動脫落一部分，接下來的清洗工作就會較為簡便。通常經(jīng)過處理后的金屬表面具有高度活性，在空氣或使用中更加容易受到灰塵等的影響再度銹蝕出現(xiàn)氧化情況，因此處理后的金屬表面應(yīng)盡可能快的進(jìn)行膠接。

2.金屬材料中的前處理工藝

前處理一般分為兩種，即制作前工藝流程和產(chǎn)品前處理。對于制作前工藝流程來說，其典型的工藝流程為：預(yù)脫脂→脫脂→水洗I→酸洗→水洗II→中和→水洗III→表調(diào)→磷化→水洗Ⅳ→鈍化。在使用中可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。酸洗除銹在制件前處理中是必不可少的步驟，但是在前處理過程中要將銹蝕件和非銹蝕件分開處理，銹蝕件進(jìn)行酸洗，非銹蝕件則不需要。另一種是產(chǎn)品前處理。比較先進(jìn)的是采用PLC程序自動控制，來實(shí)現(xiàn)工序間自動轉(zhuǎn)移，其一般流程為：脫脂一水洗一表調(diào)一磷化一水洗。產(chǎn)品前處理是將整個產(chǎn)品浸入槽液中進(jìn)行表面處理的過程，目前已經(jīng)有不少廠家采用。各個流程之間相互獨(dú)立同時又相互影響，每個工藝都有需要注意的地方由于各個環(huán)節(jié)的處理方法不同因而各個工藝有這不同的要素。①脫脂。脫脂是一種化學(xué)過程，通過皂化等反應(yīng)使各類油脂從金屬表面脫落，變成可溶性物質(zhì)或者穩(wěn)定地分散在溶液內(nèi)。好的脫脂效果應(yīng)該是在金屬表面不存在可目視到的油脂、乳濁液等污物，否則應(yīng)再次進(jìn)行脫脂直至金屬表面干凈無污。是否成功脫脂取決于槽液中的游離堿度、脫脂液的溫度、處理的時間、脫脂液含油量等，只有各個方面都處于最佳狀態(tài)時才能保證最佳的脫脂效果。由于各個環(huán)節(jié)的處理方法不同因而各個工藝有這不同的要素。不同的脫脂液有不同的脫脂溫度，若溫度過高則會帶來一些副作用，當(dāng)脫脂液與油污充分接觸時才能有良好的脫脂效果。②酸洗。金屬材料在制造、運(yùn)輸和存放中無可避免的會產(chǎn)生銹蝕。由于銹蝕層結(jié)構(gòu)疏松不易附著，且氧化物與金屬之間可組成原電池造成金屬進(jìn)一步的腐蝕破壞，極易使圖層破損，因此涂裝前必須將其除凈。酸是一種很好的除銹劑，當(dāng)酸液濃度恰到好處時，既不會使金屬工件發(fā)生變形，又能很好的完全的除去金屬上的銹蝕，但若酸液濃度過高則會損傷工件本身。酸洗的目的即是要除去銹蝕，當(dāng)酸洗結(jié)束后，金屬工件表面不再存在可目視到的氧化物、銹蝕及過蝕現(xiàn)象時則表明酸洗效果很好。酸洗效果受到游離酸度、酸洗溫度和時間的制約，實(shí)際操作時要注意嚴(yán)格控制槽液的溫度和處理時間，如若不然會加劇金屬的腐蝕程度造成相反的效果。當(dāng)酸液的鐵離子含量超過10%應(yīng)及時更換。③表調(diào)。表面調(diào)整劑可以消除工件表面因堿液除油或酸洗除銹所造成的表面狀態(tài)的不均勻性，使金屬表面形成大量的極細(xì)的結(jié)晶中心，從而加快磷化反應(yīng)的速度，有利于磷化膜的形成。在進(jìn)行表調(diào)時要注意檢查水質(zhì)的好壞同時要注意金屬工件所使用的時間長短，不同的條件會產(chǎn)生不同的表調(diào)效果。槽液配制時要預(yù)先添加軟水劑來消除水體中所含水銹和過量鈣鎂離子對表調(diào)效果的影響。但是當(dāng)使用時間較長或所含雜質(zhì)離子較多時膠體會喪失活性，此時膠體的穩(wěn)定性遭到破壞，就必須更換槽液。④磷化。磷化是一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的過程，所形成的磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。磷化的目的主要是給基體金屬提供保護(hù)在一定程度上防止金屬被腐蝕。磷化是整個前處理工藝中最為重要的一個環(huán)節(jié)，但酸比、溫度、沉渣量、亞硝酸根、硫酸根、亞鐵離子等因素都可以對其產(chǎn)生影響，相對其他環(huán)節(jié)來說過多的影響因素使其很難控制同時也突出其的重要性。適當(dāng)提高溫度一方面可以加快成膜速度，但要注意對溫度的控制，過高時會影響槽液的穩(wěn)定性。隨著磷化反應(yīng)的不斷進(jìn)行槽液內(nèi)會產(chǎn)生影響反應(yīng)的殘渣，因此必須根據(jù)處理的工件量和使用時間進(jìn)行槽液的更換。⑤鈍化。鈍化也稱封閉。鈍化是為了封閉磷化膜孔隙，提高磷化膜的耐腐性。目前一般采用含鉻處理和無鉻處理兩種方式，有些使用堿性無機(jī)鹽型鈍化方法中存在大量損害漆膜的長期附著力和耐蝕性的物質(zhì)。⑥水洗。水洗的目的是清除工件表面從上一道槽液所帶出的殘液，水洗質(zhì)量的好壞可直接影響工件的磷化質(zhì)量和整個槽液的穩(wěn)定性。水洗槽液一般控制淤泥殘渣含量不能過高否則容易出現(xiàn)工件表面掛灰、槽液表面應(yīng)無懸浮雜質(zhì)、槽液PH值應(yīng)接近于中性防止槽液竄槽從而影響后續(xù)槽液的穩(wěn)定性。

3.結(jié)語

雖然前處理技術(shù)在金屬材料防銹除污中的應(yīng)用很大，但是其過程中包含磷化這一工序，盡管磷化的抗腐蝕性能非常優(yōu)異，但同時它也存在著耗能高、污染較嚴(yán)重、含有還害重金屬、廢水處理較困難、容易在管壁及管道內(nèi)結(jié)渣等一系列問題，隨著科技的不斷進(jìn)步和環(huán)保要求的不斷提高，需要我國科研技術(shù)人員進(jìn)行無毒環(huán)保磷化和完全擯棄含磷配方的全新工藝兩個方面的研究，使得前處理技術(shù)更加成熟和完善。