淺談涂裝車間前處理磷化生銹解析

1  前言

前處理電泳工序作為涂裝車間流程最長設(shè)備最多且管控參數(shù)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(gè)涂裝工藝過程中非常重要的環(huán)節(jié)。我公司前處理電泳線主要工藝流程包括預(yù)脫脂、脫脂、水洗、表調(diào)、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(duì)金屬機(jī)體的腐蝕防護(hù)能力；電泳涂層增強(qiáng)車體的防腐能力。

2    前處理常見問題及缺陷

 前處理線整個(gè)過程涉及的都是化學(xué)及電化學(xué)反應(yīng)，具有自動(dòng)化程度高、人工作業(yè)參與少、環(huán)保等特點(diǎn)，成為現(xiàn)代汽車涂裝的首選。同時(shí)前處理電泳槽體設(shè)備多，管控的參數(shù)繁雜，日常管控若不到位很容易出現(xiàn)品質(zhì)問題。本文筆者結(jié)合管理某車間前處理線時(shí)遇到的磷化不良缺陷現(xiàn)狀并解析如何對(duì)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(dāng)控制條件下，使金屬表面發(fā)生某種程度的腐蝕反應(yīng)，結(jié)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(xì)密的磷化膜，前提是在一定的條件下并嚴(yán)格管控好前道及本道參數(shù)以及優(yōu)秀的現(xiàn)場管理水平才能保證。磷化反應(yīng)最常見的問題例如磷化黃銹、斜紋、磷化發(fā)花等。本公司在某次對(duì)車體品質(zhì)進(jìn)行日常檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)車頂橫梁處有黃銹現(xiàn)象，經(jīng)過工藝人員及廠家共同合作，對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行跟蹤分析調(diào)查，最終此問題得到改善。

2.2  磷化黃銹原因分析

   根據(jù)生銹情況及現(xiàn)場觀察，我們從人、機(jī)、料、法、環(huán)境五個(gè)方面對(duì)原因進(jìn)行了解析。

2.2.1 人員方面

   前處理工序處理均為自動(dòng)化，本線體僅日常加料為人工作業(yè)。現(xiàn)場操作工若對(duì)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(huì)造成參數(shù)異常，引起磷化生銹現(xiàn)象。經(jīng)過現(xiàn)場排查點(diǎn)檢記錄，此項(xiàng)問題排除。

2.2.1 設(shè)備方面

  我公司的前處理線工藝流程為預(yù)水洗→預(yù)脫脂→脫脂→一水洗→二水洗→      表調(diào)→磷化→三水洗→純水洗→潔凈噴淋。脫脂槽、表調(diào)、及磷化槽頂部均設(shè)有風(fēng)機(jī)。                  

   發(fā)生磷化黃銹后，對(duì)現(xiàn)場排風(fēng)系統(tǒng)一一排查，發(fā)現(xiàn)磷化槽體上部的風(fēng)機(jī)處于停止轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)。在這種密閉的前處理環(huán)境中車體鋼板處在一種高溫高濕的環(huán)境中，容易發(fā)生返銹，使車體外板，內(nèi)腔發(fā)生返銹情況。車體外板一般情況下不會(huì)發(fā)生返銹情況，因?yàn)樵谇疤幚砻康拦ば蛑g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(tài)。但是車體內(nèi)腔就不容易被加濕噴淋噴到，特別是在脫脂，表調(diào)之后磷化之前，此工序最易產(chǎn)生內(nèi)腔返銹，因?yàn)榱谆皼]有噴淋，如果磷化抽風(fēng)系統(tǒng)不好，加上磷化液為38℃左右的溫度會(huì)使磷化液揮發(fā)，且磷化后噴淋會(huì)使磷化液形成霧狀，同時(shí)向車體行駛的反方向移動(dòng)（如果沒有排送風(fēng)設(shè)備，從整體來看，脫脂為高溫，表調(diào)為常溫，磷化為高溫就會(huì)產(chǎn)生一種高壓向低壓處流動(dòng)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(diào)的方向移動(dòng)。磷化槽也會(huì)形成高溫高壓的氣體向表調(diào)和車體行駛的方向移動(dòng)）。在車體進(jìn)入磷化槽之前，酸霧會(huì)跟車體內(nèi)腔的鋼板發(fā)生反應(yīng)使車體內(nèi)腔返銹。

   槽體的循環(huán)效果不好也會(huì)影響磷化效果，層流效果尤為明顯，車內(nèi)腔的一些死角部位循環(huán)效果不良，不能與槽液有效充分的反應(yīng)，使局部內(nèi)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。^[1]在磷化槽進(jìn)行倒槽時(shí)對(duì)部分循環(huán)管道拆卸檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)層流管道堵塞嚴(yán)重，磷化渣非常多。

綜上，建議改善前處理的排風(fēng)送風(fēng)的設(shè)備。在添加排風(fēng)送風(fēng)設(shè)備之后，會(huì)使整個(gè)前處理形成一種低壓的狀態(tài)，即車體進(jìn)入線體的方向和表調(diào)兩個(gè)方向的氣體從脫脂的排風(fēng)處抽出。另外一個(gè)從車體進(jìn)入的反方向（磷化后）和表調(diào)兩個(gè)方向的氣體從磷化的排風(fēng)處抽出。一般情況下表調(diào)處的送風(fēng)為自然送風(fēng)，也可安裝送風(fēng)設(shè)備。但是安裝的送風(fēng)設(shè)備的功率要小于脫脂處和磷化處的排風(fēng)設(shè)備的功率。這樣才會(huì)使前處理整個(gè)系統(tǒng)成為一種低壓的狀態(tài)，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(huán)境中發(fā)生返銹情況。槽體循環(huán)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(nèi)部循環(huán)保持良好的效果。

2.2.3 槽液參數(shù)方面

  如果磷化槽液方面管控不當(dāng)?shù)那闆r下，車體內(nèi)腔部位也容易出現(xiàn)黃銹。 在磷化槽內(nèi)，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(jìn)磷化的發(fā)生；同時(shí)由勒夏特列原理可知，當(dāng)游離酸過高及總酸低時(shí)，不利于成膜，會(huì)導(dǎo)致車體局部產(chǎn)生黃銹。磷化劑中各種離子含量對(duì)磷化反應(yīng)成膜影響也很大，尤其是鋅離子的含量對(duì)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(jié)晶核心，可以加速磷化反應(yīng)，使磷化膜致密，光澤性好。但是鋅離子含量過高，磷化膜結(jié)晶粗大，膜脆，掛灰，影響涂膜附著力。鋅離子含量過低時(shí)，磷化膜薄，不利于磷化膜的形成。出現(xiàn)生銹情況時(shí)，聯(lián)合廠家對(duì)槽液進(jìn)行化驗(yàn)檢查，槽液中參數(shù)見表1。

表1   磷化槽液參數(shù)監(jiān)測報(bào)告

由上表可知鋅離子含量為75%，（標(biāo)準(zhǔn)70%-120%），偏工藝下線，后來通過連續(xù)補(bǔ)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(shí)為115%。筆者不建議通過提高促進(jìn)劑含量來提高反應(yīng)，因?yàn)槌霈F(xiàn)黃銹時(shí)提高促進(jìn)劑往往會(huì)使生銹情況更加嚴(yán)重。
2.2.4  車體結(jié)構(gòu)及處理方式方面

車型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部合理情況下往往容易發(fā)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(fēng)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。^[2]另外，上到工序與嚇到工序之間瀝水時(shí)間過長也容易引起車體返銹，此時(shí)較好的解決方法是保持脫脂后水洗水質(zhì)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(xiàn)磷化黃銹時(shí)可以通過改善槽體通風(fēng)效果減少酸霧減輕黃銹程度及比例。

  （2）：改善槽內(nèi)循環(huán)管道效果，清除磷化渣，確保循環(huán)管道及層流支管流量級(jí)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(bǔ)加完成。

  （4）：維持水洗槽內(nèi)PH 值為弱堿性，可以延緩返銹產(chǎn)生。

4   結(jié)束語

  前處理過程中出現(xiàn)的問題大部分產(chǎn)生的原因不會(huì)只是某單一方面因素造成，設(shè)備 、材料、參數(shù)及設(shè)計(jì)等都可能是問題的原因，作為工藝技術(shù)人員，只有提升知識(shí)儲(chǔ)備，擴(kuò)寬解決問題的思路，結(jié)合現(xiàn)場，才能做到真正解決問題，保證產(chǎn)品品質(zhì)。