CN101029401A - 一种钢铁构件涂装的前处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明开公了一种钢铁构件涂装的前处理工艺。其工艺流程为：边角处理→抛丸→脱脂→水洗→酸洗→水洗→表调→磷化→水洗→钝化→热水洗→涂装，本发明采用了边角处理步骤，解决了构件涂装后普遍出现的连角迅速腐蚀问题。采用了酸洗步骤、脱脂步骤、处理效率高。

Description

一种钢铁构件涂装的前处理工艺

                            技术领域

本发明涉及钢铁构件涂装的前处理工艺技术，属于金属表面处理的技术领域。

                            背景技术

金属的腐蚀是自发进行的一种冶金的逆过程，给人类带来了巨大的经济损失和社会危害。人们在充分应用现代电化学及材料科学理论和实验方法的基础上，总结了金属腐蚀的基本规律，建立并发展了金属腐蚀理论，进而利用这些理论研究、开发和推广应用许多经典的和现代的防腐蚀新技术。在近三十年，涂层防护取得了突飞猛进的发展，成为减少腐蚀损失最有效、最经济、应用最普遍一门技术，涂层防护中的涂装技术则得到越来越广泛的应用，而其中十分重要的一项工艺是前处理工艺，目前针对不同工件和加工要求开发了多种处理工艺。

金属表面磷化处理技术是前处理技术中化学处理方式的代表，有上百年的发展历史，并已形成钢铁、铝材、其它金属等多类处理系统。钢铁类又有冷板、热板、普通钢构件、铸件等的区别。

对表面含有显著氧化物的热板、普通钢构件、铸件来说，目前形成三种基本的处理方式，即化学的、物理的及二者相结合的。典型的化学前处理方式主要流程有脱脂除油、酸洗除锈、表调磷化、钝化处理、涂装，该工艺成本低、前处理膜细腻、防腐效果好，缺点是脱脂、除锈时间长、三废排放多、环境污染大；典型的物理前处理方式主要流程为喷砂或抛丸(除油、除锈)、清洁、涂装，该工艺效率高，氧化皮能清理彻底，表面粗糙度高，缺点是要添置大型设备、处理后金属单质裸露缺少保护膜；结合二者优缺点，技术人员开发了物理化学相结合的处理方式，即采用喷砂或抛丸达到除油、除锈目的，然后进行磷化处理，该方式结合物理、化学处理方式的优点，避免其不足，取得了一定效果。但成本高、控制难度大、磷化效果不理想的问题一直存在，该方式也一直难以被大多数人认可。中国专利200310116083.2设计的一种加工金属零部件的喷粉工艺方法，增加的脱脂工序对提高磷化效果有一定改善，但因工件表面黏附的氧化物残渣难以彻底清洗掉，其磷化效果无法得到全面的改进，而且该发明也未对边角处理提出任何改进措施。

涂装技术应用多年来，一直有个问题困扰着技术人员：加工件的腐蚀迅速地从工件的边角、缺陷处蔓延开来，尤其在户外条件或重腐蚀条件下。人们采用了金属镀锌、用合金代替钢铁等方法，但显著提高了施工成本，还造成了更严重的环境污染问题，且只能解决少数高标准高规格用料要求，一般钢构件涂装后腐蚀问题一直难以解决。

                            发明内容

本发明的目的是提供一种钢铁构件涂装的前处理工艺，本发明所述的工艺简单易行、处理效率高、磷化效果好、工艺稳定有保证、涂装后避免了构件边角的快速腐蚀现象，且处理成本低。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

工艺流程包括：边角处理→抛丸→脱脂→水洗→酸洗→水洗→表调→磷化→水洗→钝化→热水洗→涂装；

先对钢铁构件的边角进行处理，即对钢铁工件存在的各种边、角部位进行打磨或刨边处理，形成一定的弧度，采用的方法可以是人工操作处理机械(如各类打磨机、角磨机、磨光机、刨机等)进行处理，也可以是采用各类仪器设备(如各类打磨机、角磨机、磨光机、刨床)，通过定位设计，实现流水自动作业，进行边角处理，边角处理以去掉边、角的尖锐部分，形成一定弧度，以不影响构件正常功能及使用性能为度；

接着对构件进行抛丸处理，以清除构件表面氧化物及其它杂质。抛丸设备工件通过方式可以是地辊通过式也可以是悬挂通过式，抛头数量可根据工件需要确定为单、双或三抛头，最多可确定为十六个抛头，钢丸可根据工件需要采用球型或柱型，球型直径为0.1-2.0mm，柱型长为1.0-5.0mm，截面直径为0.1-1.0mm，抛丸时间可根据工件需要确定为0.1-5分钟，抛丸时间是指单位面积内构件被钢丸持续击打的时间；

然后进行磷化处理，磷化处理包括脱脂、水洗、酸洗、水洗、表调、磷化、水洗、热水洗等流程，均可以采用浸渍或喷淋的方式进行，其中的各道水洗，使用的水质可以是普通的自来水、地下水，也可以是各类去离子水，或是添加了一定助洗材料的水；使用的脱脂剂、酸类、磷化液、表调剂、钝化剂等均为目前的市售产品，其中磷化液包括磷化主剂、促进剂、中和剂、补充剂等，各类物料的使用可按其使用说明书要求进行，磷化处理过程中使用的处理槽，其槽体有具有搅拌功能的附属设施，这些设施有铺于槽内底部或内壁上的带有不规则分散开气孔的压缩气管道(也可是单个气管)、循环泵、气泵、旋转叶轮、搅拌器等，这些设施的运用在保证槽液浓度、温度均匀的同时，还可以提高槽液的处理功能；

将与浸渍或喷淋方式相适当的脱脂剂，稀释配槽，脱脂剂的水溶液浓度为0.1-5％，在50-70℃的条件下，对抛丸后的构件处理2-20分钟，以脱除抛丸后构件表面残余或黏附的油污，然后再进行一道或两道的常温水洗后，进入酸洗程序；

酸洗是采用盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、柠檬酸等无机酸或有机酸的一种或几种的混合配槽，因抛丸工序已彻底清理掉构件表面的氧化物，构件表面黏附的为少量的粉末状氧化物残渣，配槽酸浓度可低于普通磷化酸洗工艺中的酸槽配比浓度，与水的重量百分比为0.1-5％，在常温或30-50℃的中温条件下，对构件处理1-20分钟；接着进行一道或两道的常温水洗；然后进行表调，即采用含有有机钛或胶体磷酸钛及其它相关助剂的表调剂的水溶液，对构件表面进行浸渍或喷淋0.5-5分钟；

磷化是采用各类磷化液(如铁系、铁锰系、铁锰锌系、锌系、锌铁系、锌钙系等)，在常温或30-50℃的中温条件下，对表调后的构件处理1-20分钟；接着进行一道或两道的常温水洗；

根据构件施工工艺要求(如磷化后到涂装时的停留时间长短、对磷化膜的更进一步防蚀要求等)，可以对磷化后构件进行钝化处理，施工工艺许可时也可以不进行钝化处理；

最后进行热水洗，热水洗是采用60-80℃的水对构件进行清洗，时间为1-10分钟，所述的水为普通的自来水、地下水，也可以是各类去离子水，清洗采用浸渍或喷淋方式进行，热水洗主要是保证构件表面的迅速干燥，尤其是冬季处理时，同时也可以减少正常涂装工序中的预热环节。

本发明的有益效果是：本发明所述的工艺采用了边角处理步骤，全面解决了构件涂装后普遍出现的边角迅速腐蚀问题；本发明所述的工艺针对现有工艺中存在的清洗不彻底问题，采用了酸洗步骤，且又是全然不同于正常酸洗的步骤，配槽浓度低、处理时间快，保证了后续磷化的质量。本发明所述的工艺简单易行、处理效率高、磷化效果好、工艺稳定有保证、涂装后避免了构件边角的快速腐蚀现象，脱脂及酸洗步骤采用的化学试剂浓度低、易处理、无明显的环境污染问题，具有良好的经济价值。

本发明工艺处理的钢铁构件表面磷化膜质量，其主要性能表征如下：

盐雾试验按GB/T 1771-1991规定，用上海实验仪器厂生产的FQY-010型盐雾试验箱测定；

其测试结果是：耐盐雾指标达到并超过现行国标的要求。

本发明工艺处理的钢铁构件，经粉末涂装后，其主要边角性能表征如下：

粉末涂装按GB/T5237.4-2000相关要求施工，冲击强度按GB/T 1732-1993规定进行测定；盐雾试验按GB/T 1771-1991规定，用上海实验仪器厂生产的FQY-010型盐雾试验箱测定；

其测试结果是：本发明工艺处理的钢铁构件其边角涂层耐冲击、耐盐雾效果均显著优于普通工艺处理的效果。

                          具体实施方式

下面结合实施例进一步阐明本发明的方案及效果。

实施例：

工艺流程包括：边角处理→抛丸→脱脂→水洗→酸洗→水洗→表调→磷化→水洗→热水洗→涂装；

先对钢铁构件的边角进行处理，采用人工操作的方法，用各类打磨机、角磨机、磨光机对钢铁工件存在的各种边、角部位进行打磨处理，形成一定的弧度；

抛丸处理，采用悬挂通过式，八抛头，球型钢丸，直径为0.1-1.0mm，抛丸时间为2-3分钟；

脱脂采用浸渍方式，使用高邮生产的脱脂剂稀释配槽，浓度0.5％，处理温度60-65℃，采用埋设压缩气管的方式促进槽液流动，清洗8分钟，进行一道常温水洗后，进入酸洗程序；

酸洗是采用化学纯盐酸配槽，浓度为3％，添加少量的缓蚀剂，在常温下，处理10分钟，接着进行两道常温水洗，然后用德国汉高Fixodine ZN表调剂进行表调，浸渍1-2分钟，表调采用池底埋设压缩气管的方式促进槽液流动；

磷化是采用汉高Bonderite 401R磷化添加剂(其它配套材料为Accelerator 131促进剂、Grano starter 65中和剂)，35-40℃中温条件下浸渍5分钟，槽液流动采用循环泵循环，接着进行一道常温水浸洗(以上水洗用水为自来水)，再进行一道热水浸洗，水温60-70℃，热水为软化水。

表1为本发明工艺与正常工艺处理的钢铁构件表面磷化膜质量对比。

                        表1

表2为本发明工艺与正常工艺处理的钢铁构件经粉末涂装后边角耐腐蚀性能对比。

                        表2

从上面各表可以看出，采用本发明所述工艺处理的钢铁构件，其表面磷化膜耐盐雾性能突出，涂装后构件边角的耐腐蚀性能优异，钢铁构件经本发明所述工艺处理、涂装后，整体的腐蚀防护能力有了全面的提高。

Claims (6)

1、一种钢铁构件涂装的前处理工艺，其特征在于，其工艺流程是：边角处理→抛丸→脱脂→水洗→酸洗→水洗→表调→磷化→水洗→钝化→热水洗→涂装；

所述边角处理，即对钢铁工件存在的各种边、角部位进行打磨或刨边处理，形成一定的弧度；

脱脂是采用与浸渍或喷淋方式相适当的脱脂剂，稀释配槽，在50-70℃的条件下，对构件处理2-20分钟；然后进行一道或两道的常温水洗；

酸洗是采用盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、柠檬酸等无机酸或有机酸的一种或几种的按任意比量的混合配槽，在常温或30-50℃的中温条件下，对构件处理1-20分钟；接着进行一道或两道的常温水洗；

表调，即采用含有有机钛或胶体磷酸钛及助剂的表调剂的水溶液，对构件表面进行浸渍或喷淋0.5-5分钟；

磷化是采用各类磷化液如铁系、铁锰系、铁锰锌系、锌系、锌铁系、锌钙系，在常温或30-50℃的中温条件下，对构件处理1-20分钟；接着进行一道或两道的常温水洗。

2、根据权利要求1所述的一种钢铁构件涂装的前处理工艺，其特征是：边角处理即对钢铁工件存在的各种边、角部位进行打磨或刨边处理，形成一定的弧度，形成的弧度以不影响构件正常功能及使用性能为度。

3、根据权利要求1所述的一种钢铁构件涂装的前处理工艺，其特征是：抛丸处理采用的设备工件可以是地辊通过式的也可以是悬挂通过式，抛头数可根据工件需要确定为单、双、三抛头或最多达十六个抛头，钢丸可根据工件需要采用球型或柱型，球型直径为0.1-2.0mm，柱型长为1.0-5.0mm，截面直径为0.1-1.0mm，抛丸时间可根据工件需要确定为0.1-5分钟，该时间是指单位面积内构件被钢丸持续击打的时间。

4、根据权利要求1所述的一种钢铁构件涂装的前处理工艺，其特征是：脱脂配槽浓度低于普通磷化脱脂工艺中的脱脂槽配比浓度，与水的重量百分比为0.1-5％。

5、根据权利要求1所述的一种钢铁构件涂装的前处理工艺，其特征是：酸洗配槽浓度低于普通磷化酸洗工艺中的酸槽配比浓度，与水的重量百分比为0.1-5％。

6、根据权利要求1所述的一种钢铁构件涂装的前处理工艺，其特征是：热水洗是采用60-80℃的水对构件进行清洗，时间为1-10分钟，所述的水为普通的自来水、地下水，也可以是各类去离子水，清洗采用浸渍或喷淋方式进行。