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前处理电泳涂装必备知识----科德阴极电泳漆

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-08-30  浏览次数:115
核心提示:随着技术的发展和国家环保要求的日益严格,也延续绿水青山就是金山银山的十九大精神要求,越来越多的汽车生产企业将绿色理念带来

随着技术的发展和国家环保要求的日益严格,也延续绿水青山就是金山银山的十九大精神要求,越来越多的汽车生产企业将绿色理念带来了整个汽车生产环节,除了采用一些新能源技术手段实现自我的革新和市场的占有外,与笔者所处行业息息相关的生产环节——涂装环节,也越来越青睐环保型原材料,比如无磷前处理化学品、无铅低VOC排放的水性电泳漆以及水性面漆等。本篇就涂装环节相关的内容作通识类介绍,以供同行交流和分享。

一、涂装工艺流程

 

 

二、前处理部分

在车身的制造、冲压成型和组装操作中,会使用各种保护油、润滑油、冲压油、粘合剂、焊接助剂等,而要得到光滑平整、耐腐蚀好,附着力好的涂层取决于工件表面的清洁程度及转化膜的质量。

前处理就是对铁板、钢板、镀锌板等金属的表面进行清洗、化学处理,而使底材易于电泳涂装,从而得到所需的防腐蚀涂层。经过表面清洗、金属与硅烷槽溶剂反应从而在底材上形成一层硅烷膜,主要作为涂料的底层,并不是对暴露于大气中的底材表面所进行的防锈处理或作进一步的贮存。 

前处理部分主要包含脱脂、水洗、无磷皮膜处理等工序。

1、 脱脂

² 作用:清洗掉在粘附在工件表面的各种类型油污。

² 脱脂剂除油:利用含有表面活性剂的碱性物质对油污进行浸润、分散、乳化、增溶、溶解等作用达到去油的目的。

² 控制要点:温度、浓度、时间、机械作用(喷淋压力、循环量等)、含油量等。

² 脱脂剂的选择:有良好的渗透性、润湿性、降低表面张力;有中和酸性物质的碱性物质;有利于固体油污的去除,以及防止再沉积在工件表面上;有防止Ca2+Mg2+等对表面活性剂有害作用的,及具有水溶性的螯合物;对金属有缓蚀作用的药剂;具有良好消泡作用;有效的除油能力等。

2、水洗

² 水洗包括脱脂前的热水洗、脱脂后的水洗1#2#和纯水洗1#以及无磷化皮膜后的水洗3#4#和纯水洗2#3#

² 控制要点:酸碱度、温度、过槽时间、喷淋压力、浑浊情况。            

² 注意事项:定期清槽,及时清理过滤器滤袋;

² 生产过程中:热水洗槽和1#保持溢流,2#往前级溢流;纯水1往前级溢流,3#保持溢流,4#往前级溢流,纯水2往前级溢流,纯水3往前级溢流。

3、无磷化皮膜处理

作用:(1)提高金属与涂层的结合力。(2)提高涂装后金属的耐蚀性。

控制要点:

1pH——参考范围4.0-5.0

2[Zr]——参考范围90-150ppm

3[F]——参考范围20-60ppm

4κ——参考范围500-4000μS/cm

5)细菌含量——参考范围<1000CFU/mL

 4、电泳前无磷化处理皮膜质量要求

² 工件表面无油、无锈;

² 无磷化皮膜应均匀、细致,不发花、不挂灰、不发黄等;

² 工件、挂具的滴水电导小于50µs/cm,同时PH值为中性,一般控制在6.0-7.5

三、电泳涂装部分

将经过前处理的工件浸入电沉积槽中,通电后工件表面首先被泳涂。当外表面产生较大的电阻后,未被泳涂的内表面电流增大,沉积便在这些表面发生,该过程将一直持续到所有的外表面及内表面被涂覆完毕。电泳过程结束后,工件从电泳槽中取出,在被涂物表面吸附一层浮漆,这些浮漆必须通过后冲洗进行清洗,以保证涂膜外观;同时回收的浮漆,重新回到电泳槽,以提高涂料的利用率。最终,通过烘烤,固化漆膜,使漆膜具有一定的理化性能。

电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法,适用于电沉积涂料的涂装。它是将具有导电性的被涂物浸渍在用纯水稀释的、固体份较低的电泳漆槽中作为阳(或阴)极,槽中另设置与其相应的阴(或阳)极,两电极间通直流电及一定时间,在被涂物表面析出均一、不溶于水的涂膜的一种涂装方法。

电泳涂装过程中伴随有电解、电泳、电沉积、电渗等四种理化反应。

n 电解:水的电解

n 电泳:带电的聚合物分别向阴极或阳极泳动的过程

n 电沉积:带电的聚合物分别在阴极或阳极沉积的过程

n 电渗:沉积的电泳涂膜收缩、脱去溶剂和水,形成均匀致密的湿膜

电泳涂装的优点

² 底涂工序可实现自动化,适用于流水作业。

² 可控性强工件间和不同日期所沉积的涂膜(如膜厚及性能)重现性好。

² 高效性电泳槽槽液利用率可达95%,磷化膜经纯水清洗后,不需要烘干,可直接进入电泳工序。

² 泳透力好  提高工件内腔、焊缝、边缘等处的耐蚀性。

² 低污染性、高安全性

电泳涂装的局限性

² 一般电泳涂膜的耐候性较差,在户外使用时需涂装面漆。

² 对挂具的管理要求较严,要确保工件良好导电性以及有良好的防腐性。

² 仅适用于具有导电性被涂物的涂装。

² 对不耐高温以及对颜色有要求的工件不宜电泳。

电泳槽液的组成

² 一般电泳槽液中含80%以上的水,1-3%的溶剂和10-20%的固体份,施以一定的电压,工件上可得到一层湿润的漆膜。

参数的控制

² 根据所选择的电泳涂料,来制定参数的控制范围,主要包括:NVPHKP/B以及溶剂含量等参数。同时也包含极液的PHK的控制。在涂装过程中,施工参数主要控制施工电压、电泳时间以及槽液温度。

电泳后涂膜已具有水不溶性,可以用超滤液和纯水冲洗,其主要目的有:回收槽液,提高涂料的利用率;提高涂膜的表面质量,避免产生二次流痕等弊病;减轻打磨工作量,从而提高涂膜的耐腐蚀性。

一般采用喷、浸结合的方式,以便提高清洗的质量对于要求不高的工件,可以适当简化一些工序。

超滤器是完成该系统的基础,它可以将槽液中的水、溶剂和低分子物质,提取出来成为超滤液(UF液),利用超滤液对工件进行连续性清洗,进行回收,同时可减少纯水的用量及排放废水的处理。

电泳漆膜的烘干

²  每种电泳涂料都有特定的固化条件。无论漆漠未烘干,还是过烘烤,都会影响漆漠的理化性能,如附着力性、硬度、柔韧性、防腐性能、抗石击性能等。

²  大部份烘干炉设计为多个区域,每个区域的温度可以单独调节。这样可以逐渐除去膜中的挥发份物质,避免产生水迹、起泡、桔皮等漆膜弊病,同时可以改善成膜过程中的流动状况,使涂膜有良好的流平,得到光洁的表面。

²  热源一般采用电、油、气等能源。

四、电泳涂装相关设备

电泳涂装工序相关设备一般由水洗槽、脱脂槽、硅烷槽、加料系统、循环系统、过滤系统、电泳槽、换热系统、超滤系统、冲洗系统、烘干系统等组成。

槽体有水洗槽、脱脂槽、无磷化皮膜槽、电泳槽等,槽体可分为主槽和副槽两部分,主槽为主体反应槽,副槽一般为功能性槽,如加料、加热循环、除渣循环等。

1、加料系统

一般在汽车电泳涂装生产线都有比较完备的加料系统,用于槽液日常的生产时,PH、有效浓度、溶剂含量、固体份、颜基比等参数会发生变化时调整槽液参数,使之维持在正常的工艺范围之内。

    常见的加料方式是加料泵直接吸入药剂后输送相应的槽体,主要由加料泵和管道构成。

 

2、循环系统

涉及到的循环系统主要包含循环泵、管路、过滤器、换热器、阀门、温度计、压力表等。主要有以下几个作用:

²  搅拌:保持槽液均匀混合,防止药剂沉淀、析出;

²  过滤:进行过滤,除去槽液中的杂质颗粒及油污; 

²  换热:经过热交换器,控制槽液温度;

²  消泡:及时排除电泳过程中在工件表面产生的气体,以及将漂浮在主槽中的泡沫赶往副槽。  

3、过滤系统

配套的过滤系统主要作用是除去槽液中的杂质颗粒、油污等,设计要求如下:

  ² 过滤采用全过滤方式 

  ² 过滤器安装方式:并联式安装 

  ² 过滤精度:25-50µm

  ² 定期更换滤袋;

  ² 倒槽时应100%通过过滤器。

常见的过滤设备

 

4、换热系统

涉及到的换热系统主要应用在脱脂和电泳工序,部分生产线在无磷皮膜化工位也会设有换热系统,其核心作用是在生产时保证工位的工艺温度,维持生产的正常使用,以电泳工位为例,在电泳涂装过程中,由于电解反应产生的热量、泵机械搅拌转化的热量、被涂工件带入的热量及施工环境温度的影响,槽液温度变化较大,因此,对电泳槽的温度必须有一个控制装置。控制的介质为水,冷却水水温10℃左右。

 

5、超滤系统

    电泳后的超滤水洗中残留大量的漆液,通过超滤系统可进行有效的回收。通过超滤系统的运行,可以实现电泳后的闭合回路清洗方式,回收浮漆,提高涂料的利用率,降低生产成本;减少废水的排放,减少污水处理量及费用,有利环境保护;净化槽液,控制槽液电导率,提高、保证涂膜质量。在超滤系统的超滤液的出水量低于正常出水量的70%时,就要对超滤膜进行清洗。

6、纯水系统

    整个电泳涂装生产均需用到纯水系统,其作用主要为硅烷和电泳前后纯水洗、电泳槽、超滤、极液等系统提供用水。常见的纯水设备主要有离子交换和反渗透两种类型的设备。

7、冲洗系统

主要作用:清洗杂质,防止二次返锈,提高漆膜的外观及理化性能 

作用方式

  ²  采用过滤后的槽液或者纯水,清洗工件表面的杂质离子和电泳后的浮漆;

    ²  采用喷淋和浸洗相结合的方式;

    ²  要有循环、过滤系统。 

    ²  喷淋时采用雾化喷嘴,避免产生过多泡沫;

8、烘干系统

主要作用:固化漆膜,使之具有一定的理化性能。

传热方式:对流烘干。

作用方式

² 采用对流的烘干方式可以使烘道内的温度均匀。

² 设有低温区,预先将 水份烘干,避免产生水迹。

² 烘道的温度和长度,要根电泳涂料的固化条件来设计,一般设计温度要达到200℃,长度根据链速以及工件热容量决定来设定。

 
 
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