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阴极装饰性电泳涂装工艺(上)

放大字体  缩小字体发布日期:2013-01-28  浏览次数:986
核心提示:阴极装饰性电泳涂装工艺一般由涂装前处理、电泳、电泳后处理、烘烤四道主要工序组成。

(1)基本工艺流程及工序简介

阴极装饰性电泳涂装工艺一般由涂装前处理、电泳、电泳后处理、烘烤四道主要工序组成。基本工艺流程为:磨光(抛光、滚光或拉丝) →上挂具→阴极电解除油(或超声波清洗机清洗) →水洗→中和→水洗→表调→磷化→水洗→纯水清洗→电泳→回收→水洗→纯水清洗→助洗→吹风(预备干燥或晾干) →烘烤→下挂具→品检→包装。

①磨光(抛光、滚光或拉丝) 如果基体表面粗糙、锈蚀(氧化皮)或油污较严重,必须经过磨光(抛光、滚光或拉丝)处理,否则电泳涂层易产生表面粗糙、花斑、光泽太低、火山口或针孔、缩孔、局部无涂层、起泡、脱落、耐蚀性较差等缺陷。可见电泳前的基体表面状态和清洁程度是保证电泳涂层质量的先决条件,必须认真对待。由于金属工件的材质不同,其表面状态也不一样,故应当根据基体的特性、表面状态,有针对性地选择最适宜的涂装前处理工艺。

②阴极电解除油(或超声波清洗机清洗) 电泳涂装前的工件,由于经过了各种加工和处理工艺,不可避免地会黏附一层油污,必须把这层油污除净,否则会影响磷化与电泳质量。造成磷化膜不均匀、发花、耐腐蚀性差、结合力差、有空白片等弊病;如果油污带入电泳槽内,会引起槽液出现结块沉淀,严重时造成槽液变质报废的不良现象,电泳涂层易产生缩孔、凹坑(火山口)、针孔等弊病。由于阴极电解除油是利用电解时电极的极化作用和产生的大量气体,对油膜具有强烈地撕裂作用和对溶液机械搅拌作用,从而促使油膜更迅速地从工件表面上脱落转变为细小的油珠,加速、加强了除油过程。再加上除油液本身的皂化、渗透、分散、乳化等化学及物理作用,得以进一步发挥,故阴极电解除油,不但速度大大加快,不腐蚀工件,而且能获得近乎彻底清除干净的良好除油效果。阴极电解除油液的组成和工作条件详见第3章。

超声波除油除垢是利用超声波振荡的机械能使除油液中产生数以万计的小气泡,这些小气泡在形成、生长和闭和时产生强大的机械力,使零件表面黏附的污垢、油脂迅速脱离,从而加速除油、除垢过程,使除油、除垢更彻底。实践证明超声波除油对基体腐蚀小,除油和净化效率高,对复杂、带有抛光膏、顽固污垢及有细孑L、盲孔的部件特别有效。

③中和通常采用约为15%的工业盐酸(注:仅限于钢铁件、铜件等,对于锌合金、铝合金等较活泼金属应采用专用活化液)洗净工件表面的碱性除油液,杜绝除油残液带入后面工序,污染电泳槽液。

④表调 目前应用最广泛的金属盐表调剂是胶体磷酸钛,工件经表调处理后直接磷化,可以消除除油、中和等前处理工序所造成的磷化膜缺陷,增加晶核数量,提高磷化膜的致密性与抗蚀性,从而改变磷化膜的外观,工件表面被吸附的胶态钛盐便成为磷化结晶活性点,有利于磷化膜的均匀生长,加快磷化速度,缩短磷化时间,降低槽液工作温度。

⑤磷化 由于磷化膜是由一系列大小不同的晶体所组成,在晶体的连接点上形成细小裂纹的多孔结构,增加了基材表面积,使电泳涂膜与磷化膜间连接面积相应增加,两膜层间产生了互相渗透作用,再加上不饱和树脂和磷酸盐之间产生化学作用,大大提高了电泳涂层的结合力。又由于磷化膜绝缘电阻很高,一旦电泳涂层破损,磷化膜可形成不导电的隔离层,可以防止锈从被破坏的区域扩展开来,大大提高了电泳涂层的耐腐蚀性,实践证明,在磷化膜上涂装比油漆本身的耐蚀性提高12倍以上。

阴极装饰性电泳涂装一般采用常(低)温薄形磷化膜,膜厚在2μm左右。磷化膜过厚,电阻增大,电沉积效率下降;相反,则会影响电泳涂层的抗腐蚀性。锌系磷化膜防腐蚀性较铁系好,但铁系磷化膜上沉积出的电泳漆层光泽、附着力较锌系好。锌系磷化膜的P比越高,膜层的耐碱性好,在阴极装饰性电泳时磷化膜的溶解就少,涂装后的耐蚀性就越好,故一般要求与阴极装饰性电泳涂装配套的磷化膜的P比高于0.9为宜。现今,在锌系磷化液中常常加入Ni和Mn离子,得到常(低)温锌、锰、镍三元体系的磷化液,与阴极装饰性电泳涂装具有优良的配套性,能显著提高漆膜的附着力、耐蚀性和外观丰满度。

常(低)温磷化技术已完全商品化,并得到广泛应用,市售的这类磷化液品牌众多,都以10~40倍的浓缩液形式销售,配制时只要按其要求冲稀若于倍,加入专用促进剂即可生产,使用十分方便。可见,有条件的厂家可以自己配制磷化液,无条件的厂家可购买现成的产品,按说明书配制与调整即可。

⑥水洗水洗主要包括前处理水洗与后处理水洗。前处理各阶段水洗的好坏将对整个前处理及漆膜的质量产生严重影响。除油、中和与磷化后,水洗要彻底,防止酸碱残液带人电泳槽液中与之发生反应凝聚成颗粒附着在漆膜表面,影响漆膜的外观质量。条件允许的话,最好采用超声波清洗机清洗工件。整个前处理的最后三次水洗必须采用去离子水,以防止自来水中的杂质离子带入槽液中,影响槽液的电沉积特性、稳定性及漆膜的性能。最后一次去离子水洗的电导率应控在小于或等于20μs/cm,电泳槽液所用去离子水的电导率应控在小于5tμs/cm,去离子水更换时应采用倒槽的方式。

后处理水洗的目的,在于除去工件在电沉积涂漆过程中由于浸渍而黏附在沉积漆膜表面的浮漆,以防止电沉积漆膜出现“花脸”、黏附漆液对电沉积漆膜再溶等弊病。为把漆膜表面上的浮漆彻底洗净,在清洗时采用正反两次清洗,可在空中停留20~30s,目的让浮漆自动胀破。由于水的酸碱度及硬度都会直接影响漆膜质量,因此电泳后最后一道水洗必须采用去离子水洗,或在自来水加入0.5%~3.0%的表面活性剂助洗,对改善电沉积漆膜外观、增加光洁度、克服“水痕”等均有好处。在水洗过程中,不允许互相碰撞,因为此时漆膜很软且带有黏性,极易损伤表面。

⑦电泳在上生产线之前,首先应根据不同的产品选取不同牌号的电泳涂料,从电泳涂料供应厂家获取小样,一般配制3~5L的工作液,熟化48h后进行原漆(气味、固体分、pH值、电导率、细度、颜色、沉淀性能)、工作液的施工性能(固体分、pH值、电导率、沉淀性、库仑效率、泳透率、施工电压、泳涂时间、干燥性能、加热减量、再溶性)、漆膜性能(外观、膜厚、柔韧性、冲击强度、附着力、杯突性、耐酸性、耐碱性、光泽、耐盐雾性)、槽液敞口搅拌稳定性试验(补加水量、固体分、pH值、电导率、漆膜外观、膜厚、冲击强度、柔韧性、附着力、杯突、泳透力)四项性能检测,以上检测结果必须全部合格。然后在产品价格、供应有保障和售后服务三个方面考虑。最后决定选用哪个厂家的产品。电泳涂装是一种专门性行业,为确保生产的正常进行和获得稳定的涂装质量,除了结合本厂的设备外,还必须严格加强工艺管理,制定切实可行的工艺,科学地维持槽液和调整槽液,并作好调整记录,定期对槽液进行化验,并规定槽液的净化和处理周期,对操作工人进行岗位培训,生产管理人员或质检人员要经常检查操作人员执行工艺情况,如不按工艺执行造成重大质量事故的给予经济惩罚,工程管理人员必须具有充实的现场经验,以应付突来的问题。

⑧吹风(预备干燥或沥干) 当被涂工件的湿膜表面上(尤其是水平面、盲孔和夹缝中)有积水或水珠时,在烘烤固化时水滴先沸腾,易产生水痕的弊病,影响涂膜的平整度。为彻底除净湿膜表面上积水、水珠,在烘烤固化之前必须采用压缩空气吹净被涂工件湿膜表面上的水滴。也可采用预加热的方法,一般在60~90℃的烘干室内把水滴烘干即可。

⑨烘烤 阴极装饰性电泳涂装属于热固化性涂料,必须在规定的温度与时间下电泳涂膜才能流平固化,烘干过程包括溶剂(水分)挥发、涂膜热融化、高温流平固化三个阶段。烘烤条件主要包括烘烤温度与时间,二者对阴极装饰性电泳涂膜的流平固化至关重要。若低于规定的烘烤温度与时间,涂膜不能流平固化,严重影响其性能,如涂膜的附着力、耐腐蚀性、抗石击性、耐崩裂性等较差。若烘烤温度过高,保温时间较长,易产生过烘干,涂膜光泽性不好(失光)、涂膜脆性大、附着力差、抗冲击强度差等缺陷。一般认为最标准的烘烤条件,是指在最低的烘烤温度和时间下能使被涂工件上的涂膜全烘透,并保持优良的耐腐蚀性、涂膜的附着力、抗冲击强度等性能。由于大工件烘透,即工件的表面温度与内部温度相同时,所需的热量较大,因此烘于大的工件时温度应适当升高,时间应适当延长。

为了节能与提高生产效率,低温固化电泳涂料成为各供应厂家重点研究的课题,目前已经得到广泛应用。例如,优立实业股份有限公司生产的EED-060电泳涂料烘烤温度降低为160℃、20min。浩金国际远东集团已经生产出LTC低温固化电泳涂料,在100℃固化,铅笔硬度即可达到2~3H,彻底解决了低密度的锌合金铸件在超过l00℃烘烤温度时起泡的难题。

⑩品检主要包括涂膜的外观(光滑、致密、色泽、平整性等)、厚度、柔韧性、冲击强度、附着力、杯突性、耐酸性、耐碱性、光泽、耐盐雾性等。

(2)阴极装饰性电泳涂装工艺流程

根据被涂工件的材质及所需电泳的颜色不同,应采取不同的工艺流程。1)钢铁件阴极装饰性电泳涂装

不透明颜色(如光亮黑、哑光黑、白色、哑白色、绿色、乳白色、灰色等)工艺流程:磨光(抛光或滚光)一上挂具一阴极电解除油(或超声波清洗机清洗)一水洗一中和一水洗一表调一磷化一水洗一纯水清洗一电泳(不透明颜色)一回收一水洗一纯水清洗一助洗一吹风(预备干燥或晾干)一烘烤一下挂具一品检一包装。

注意:当涂层的耐腐蚀性要求不是很高时,表调、磷化与水洗工序可以省略,这样更有助于电泳槽液的管理维护。

金色电泳工艺流程:磨光(抛光或滚光)一上挂具一阴极电解除油一水洗一酸洗一水洗一镀暗镍一镀光亮镍一水洗一闪镀银一水洗一中和一水洗一纯水清洗一金色电泳一回收一水洗一纯水清洗一助洗一吹风(预备干燥或晾干)一烘烤一下挂具一品检一包装。

青铜色电泳工艺流程:磨光(抛光或滚光)一上挂具一阴极电解除油一水洗一酸洗一水洗一镀锌一水洗一纯水清洗一青铜色电泳一回收一水洗一纯水清洗一助洗一吹风(预备干燥或晾干)一烘烤一下挂具一品检一包装。

电泳咖啡色工艺流程:磨光(抛光或滚光)一上挂具一阴极电解除油一水洗一中和一水洗一表调一磷化一水洗一纯水清洗一透明金色电泳一回收一水洗一纯水清洗一助洗一吹风(预备干燥或晾干)一烘烤一下挂具一品检一包装。

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