前处理对涂装质量的影响初探

高远化工 东莞市万江区

东莞市高远金属处理材料有限公司位于中国制造名城——广东东莞，是一家科技开发、生产经营、工程技术服务为一体的实力雄厚的专业化金属表面处理材料公司。公司采用科学化管理、引进世界领先的国际技术、凭借优良的产品、优质的服务，使公司销售业绩蒸蒸日上。 随着现代化工业的迅速发展，市场竞争日益激烈和机电产品出口的需要，人们对汽车、家用电器、普通机械、钢（门）窗、仪器仪表等产品的涂装质量要求越来越高。而涂装质量，特别是涂层的附着力、耐蚀性、柔软性、抗冲击力，除了决定于涂料本身的性能、涂装工艺之外，还与涂装前的表面处理，尤其是磷化有关。据权威人士的统计，涂装各因素对涂层质量的影响如下：

前处理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„49.5% 涂层厚度（涂装道数）„„„„„„„„„„„„„„„„„19.1% 涂料品种„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4.9% 其它（施工与管理等）„„„„„„„„„„„„„„„„„„26.5%

可见，前处理质量的高低，直接关系到涂装质量的优劣，产品寿命的长短，市场竞争力的大小和价格的多少。因此，前处理是涂装生产线中不可缺少的质量环节，探索前处理对涂装质量的影响十分必要。

一、除油及水洗

金属工件在机加工和储运过程中，都会在其表面附上防锈油脂、润滑油脂、灰尘泥沙、金属粉末，焊渣手汗等油污。若不把这些油污彻底去除，就会影响后继的除锈、磷化处理效果，导致涂层附着不牢。

1.品种的选择

目前，国内外市场上除油（脱脂）剂的品种甚多，针对性较强，应结合被涂工件的油污状况，选择实用性好和针对性强的品种。例如：国内某轿车厂全套引进西方某国的涂装线，采用西方数个大型汽车厂使用效果良好的除油剂。但是，投槽调试时，出现车身大面积挂水的现象，磷化膜发花和存在明显的油迹印，导致整车磷化效果差，无法进行阴极电泳。后来，发现问题出在车身冷轧钢板的表面油污状况和国外的不一样。西方大型汽车厂所用的冷轧钢板，从轧钢厂到使用时仅一周左右，冲压、焊接成形后，立即进入涂装前处理，实现无库存生产。因此，这些冷轧钢板仅涂有薄的、易去除的短暂防锈油。而该厂使用的冷轧钢板，无论是进口的，还是国产的，国内大多数企业一样，存放时间至少3个月，甚至有半年以上的。冲压件因模具更换等原因，存放几周很常见。为了防锈，这些钢铁上常涂厚的、不易除去但防锈性较好的防锈油。由于不可能实现无库存生产，在这样长的时间里防锈油已凝固。所以在西方应用效果良好的除油剂无法清除这样的油污，就不难理解了。

2.成份

碱煮除油和强碱性中温、低温、常温除油剂往往含有不易清洗的碱金属硅酸盐和OP乳化剂。若除油水洗后，直接进入磷化工序，则易污染槽液，增加沉淀，中和工件表面的许多结晶粒点，延长磷化时间，形成粗糙、孔隙率高、耐蚀性低的磷化膜，甚至局部磷化不上，不利于磷化后的涂装。

有机溶剂除油能使磷化过程析氢小、速度快，膜层致密均匀，但毒性大，污染重，不安全，成本高，不利于大规模的涂装生产流水线。

3.时间的控制

一般的说，温度越高，油污越轻，除油时间越短；反之，除油时间则越长。如果除油时间短，除油不尽，就会带走较多的除油剂的有效成份，而且水洗性差，使磷化液不能很好的与基体反应。如果除油时间过长，就会发生所谓的“过除油”除渍剂的化学药品就易被金属基体的空隙吸收，并使工件表面受到轻度腐蚀和钝化，造成磷化困难或生成粗而疏松的磷化盐结晶。因而，除油时间的过短或过长，都对涂装质量造成不利的影响。

东莞市高远金属处理材料有限公司从涂装工艺对除油的特别要求出发，针对上述情况，在分析研究国内外各种低温除油剂的基础上，开发生产了适用于钢铁、铝、镁等各种除油粉除油剂，不仅克服了通常除油剂适应性差，水洗不好等缺陷，而且可以省去除油后的中和工序，提高了除油粉剂和磷化、涂装配套性。

二、除锈

由于普遍实现无库存生产，配方先进国家的企业，很少遇到被涂工件严重锈蚀的情况，一般汽车厂所用冷轧钢板很少考虑除锈。而国内厂家因多种原因，所用钢材的表面往往不同程度地存在锈蚀，有的还十分严重。在涂装前，彻底的去除各种锈蚀产物和氧化皮，对磷化质量以及涂装质量是极为重要的。

1.除锈程度

若未将这些锈和氧化皮除去彻底，那么磷化膜在锈及氧化皮未除去的部分就不能形成。同时，这些附着物将涂层，使其不能牢固地附着在基材表面。更为严重的是，一旦条件具备，这些涂层下的腐蚀产物将作为阴极去极化剂，使基材受到腐蚀，在电化学循环使用下，锈蚀产物逐渐在涂膜下蔓延扩大，使涂膜起泡、龟裂、脱落，进而极大的缩短了涂装产品的使用寿命。涂装实践表明，彻底去除基材表面的锈及氧化皮，有利于提高涂层的附着力和装饰性，可延长其寿命2~3倍。

2.成份

人们常用腐蚀性强，污染严重的硫酸、盐水、硝酸等强酸除锈，且多数系用中温工艺。这些除锈方法对磷化过程和磷化膜的形成不利。因为强酸使工件表面的晶粒更多地受到破坏，并使膜层结晶粗大、厚重，氢脆倾向性加大，尤其是空腹钢（门）窗等结构复杂件的焊缝、工艺孔、边角处都会留下残酸腐蚀的隐患，使涂装质量受到极大危害。当然，强酸除锈对磷化及涂装的影响随强酸的种类、浓度、使用温度和浸渍时间的不同各有差异。

3.时间的控制 在涂装实践中，人们通常对除锈剂的选择比较重视，但忽视或不重视除锈剂时间对磷化的影响。实验表明，强酸除锈的时间过长，基材表面会出现过腐蚀，表面粗糙，致使磷化膜结晶粗大厚实，反之，时间过短，不仅除锈不来，还会使基材表面活化不够，同样会使磷化膜粗大。因此，控制除锈的时间亦同样重要，否则磷化及涂装的质量会受到影响。

东莞市高远金属处理材料有限公司，借鉴国内外先进技术，开发生产了除锈性能良好，除锈彻底迅速的除锈剂。实践证明，较好的解决了与磷化配套及残酸腐蚀的问题，使涂装质量大为提高。

三、磷化及水洗

众所周知，磷化膜能显著提高涂层的附着力和耐蚀性，因而被广泛用作涂装基底。 1.膜层适应涂装方式

选择磷化液，一定要注意其膜层是否适应既定的涂装方式，这对涂装质量关系甚大。无论任何涂装方式，均要求磷化膜均匀、细致、无挂灰，这是基本的要求。

以阴极电泳为例，它要求膜薄（约1~3.5μm）、均匀、细致、无挂灰、高P比值。若采用低锌、大酸比的常温磷化液，采取全浸渍方式并用去离子水严格清洗的工艺，就能在油锈

除得干净的优质钢板上获得这样的膜层。若采用传统的厚膜中高温磷化液，无疑膜层较厚，P比值低，结晶较粗，则阴极电泳涂装后，涂层的机械性能（附着力、抗冲击力，柔韧性等）、耐蚀性和装饰性都不如前述的高。

近年流行的静电喷塑涂装方式，也要求膜薄、均匀、细致、无挂灰，否则涂装质量也不能提高。

2.工艺参数

化液的工艺参数应针对不同的基材状况作微调，否则会出现在一个地方使用良好而在另一个地方则很差的局面，对涂装带来不良后果。 例如：前面提到的国内某汽车厂调试原装引进磷化液时，发生整车发花并有大量黑色条印和斑块的现象。而这种磷化液在西方很多生产线上效果良好，这类质量事故罕见。连国外技术服务人员都百思不得其解，因为设备、槽液、工艺参数都一样。后来通过将游离酸度升高，将促进剂降低，才解决问题。原因何在？①这是由于国内所用的冷轧钢板存放时间长，已有一层很薄的氧化层，其活性与国外汽车厂所用的新鲜钢板差异很大。因而，所消耗的游离酸较多，必须调高才适合。②另外，国外的生产线节拍6~7米/分，而国内的生产线节拍1.2~2.5米/分。所以，促进剂点数也相应调低。

3.水洗

磷化后水洗主要是去除吸附在多孔磷化膜内的磷酸盐、酸等物质，以提高涂层的附着力、耐蚀性和防止起泡。对于薄膜型磷化，最终水洗用去离子水，有利于彻底去除磷化膜上的杂质离子。这样，才有利于电泳槽液寿命的提高和维护管理。 磷化后冲洗水水质对磷化膜的影响如下表所示： 试验水 去离子水 水道水 车间排水 东莞市高远金属处理材料有限公司为了适应新型涂装方式，在广泛分析和研究国外先进技术后，开发生产了低锌常温磷化液。若采取适当的工艺措施，所得到的磷化膜将是薄膜、均匀、细致、无挂灰且高P值，进而能够适应阴极电泳和静电喷塑等新型涂装方式，使涂装质量得到进一步提高。

比电阻Ω.cm 500000 7000 2200 点滴试验 ○ △ × 柔韧性 ○ △~○ × 备注 ○→△→×表示 优→劣 四、结论

从前处理对涂装质量影响的上述分析可知，它占各种影响因素的首位。要提高涂装质量必须着重从前处理入手，结合实际选择好前处理制剂的品种，制定切实可行的工艺措施和相应的管理措施，从而保障产品涂装质量，使产品不仅仅内在质量好，而且外观也漂亮。