CN102114460A

CN102114460A - 涂装前处理工艺

Info

Publication number: CN102114460A
Application number: CN2011100716179A
Authority: CN
Inventors: 王宏伟; 季松林; 蒋小平; 宋志浩; 王存龙
Original assignee: BIAOMA COATING SYSTEM ENGINEERING Co Ltd CHANGZHOU CITY
Current assignee: BIAOMA COATING SYSTEM ENGINEERING Co Ltd CHANGZHOU CITY
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2011-07-06

Abstract

本发明提供一种节水、环保的采用硅烷进行表面处理的汽车涂装前处理工艺，包含预清洗、预脱脂、脱脂、第一水洗、第二水洗、硅烷处理、第三水洗，不需要表面调整，更易于设计布置。由于金属的硅烷处理在常温下即可迅速反应，在冬季不低于15度时不需要对槽液进行加温，可以节省大量的运行开支。另外金属的硅烷化处理没有沉淀反应，废水中所含的硅、锆可在废水处理站进行处理，不需要专门的废渣处理装置。同时，运行过程产生的废水中所含的硅、锆含量约为30PPM，仅为磷化液中过饱和状态的磷、锌、镍和锰的含量（总含量约1800PPM）的几十分之一，废水处理费用节约。

Description

涂装前处理工艺

技术领域

本发明涉及汽车涂装技术领域，特别是涂装前处理工艺。

背景技术

汽车涂装前处理工艺一般包含预清洗、预脱脂、脱脂、第一水洗、表面调整、磷化、第三水洗、第四水洗，根据实际情况工序有删减，处理方式为浸洗、喷淋或浸渍结合的方式。汽车涂装前处理的主要作用是清洗车身表面，形成磷化膜。而磷化膜可以提高后续漆膜与基体金属的附着力，提高整个涂层系统的耐腐蚀能力，并提供工序间保护以免形成二次生锈。磷化是让钢材等金属在一定温度下（40-45度），在含有锰、铁、锌的磷酸盐溶液中进行化学处理，从而在钢铁表面形成一层难溶于水的磷酸盐保护膜，简称磷化。磷化过程会形成大量的磷化渣沉淀，需要配备专门的废渣处理装置进行处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种无沉淀反应、节水、环保的采用硅烷进行表面处理的汽车涂装前处理工艺。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种涂装前处理工艺，依次包括如下步骤：

a．预清洗：将工件在预清洗槽中用预清洗泵及管路输出的高压热水进行洪流冲洗；

b．将冲洗完的工件放入预脱脂槽及脱脂槽中进行除油处理；

c．将脱脂后的工件放在一次水洗槽进行第一次清洗，再放入二次水洗槽进行第二次清洗；

d．对工件进行滴液PH值测定，并调整二次水洗槽中的清洗水的PH值至中性；

e．将清洗干净的工件放入硅烷处理槽进行表面处理，形成硅烷膜；

f．将工件放入三次水洗槽进行第三次清洗。

所述的预清洗泵及管路输出的高压热水，其热水温度为40-45℃，冲水压力为0.3-0.4MP，冲洗时间为120s 。

所述在预脱脂槽中处理时，预脱脂槽液为含氢氧化纳、碳酸钠的碱液，温度为60-65℃，预脱脂时间为90s，游离碱度为8-14点。

所述在脱脂槽中处理时，脱脂槽液为含氢氧化纳、碳酸钠的碱液，脱脂槽液温度为60-65℃，脱脂时间为180s，游离碱度为8-14点。

所述脱脂后进行第一次清洗时间为60s，第二次清洗时间为60s，第二次清洗后工件的滴液PH值超过9时，需要进行水洗液更换处理。

所述硅烷处理槽中的硅烷液的主要成膜组份为一类硅基的有机或无机杂化物，基本分子式为：R’(CH2)n Si(OR)3,其中OR为可水解基团，R’为有机官能团，使用前投入硅烷加料箱水解后，通过加料泵抽进硅烷槽内，硅烷槽液PH值控制在8-9，通过补水、加硅烷液来调整槽液PH值。硅烷液在常温下即可工作，冬季车间温度低于15℃时需要对循环管路进行加热保证正常生产。硅烷液利用浸渍的方式通过氢键反应使工件表面形成硅烷膜，浸渍时间180~240s, 膜厚5~8μm。

所述第三次清洗时，清洗时间120s, 清洗温度为常温。

为了实施上述工艺所需要的主要设备包括室体、输送系统、吊具、平台总成、硅烷处理槽等，按其工艺流程的平面布置还包括预清洗槽、预脱脂槽、脱脂槽、一次水洗槽、二次水洗槽、硅烷处理槽、三次水洗槽、预清洗泵及管路、预脱脂循环泵及管路、脱脂泵及管路、补液系统、油水分离系统、一次水洗泵及管路、二次水洗泵及管路、硅烷处理喷淋泵及管路、硅烷处理循环泵及管路、硅烷处理加热管路、三次水洗泵及管路、除铁粉系统和排风系统。所述硅烷处理槽连接有硅烷处理循环泵及管路、硅烷处理喷淋泵及管路和热交换器，硅烷处理槽底部的槽液经由硅烷处理循环管路在硅烷处理槽的上层注入槽内循环使用并保持槽液表面层流。所述的硅烷处理槽的槽沿处设有喷嘴，喷嘴与硅烷处理喷淋泵及管路相通。

采用本发明的工艺及设备对工件进行表面处理，由于硅烷前处理剂水解后形成的SiOH基团与金属表面的金属基团MeOH基团形成氢键从而快速吸附于金属表面，在晾干时缩聚在界面上形成Si-O-Me共价键，另一方面，剩余的硅烷分子的通过其中的SiOH基团，能进一步缩聚在金属表面形成更稳定的Si-O-Si三维网状结构的有机膜，对后续漆膜与基体金属的附着力以及整个涂层系统的耐腐蚀性能都有极大提高，完全可以取代磷化膜。同时硅烷工艺是水解后的SiOH基团与金属表面MeOH基团的化学氢键反应，不同于磷化反应是在金属表面的磷化物结晶析出，因此，不需要进行表面调整在金属表面获得结晶所需要的晶核。

本发明涂装前处理工艺包含预清洗、预脱脂、脱脂、第一次清洗、第二次清洗、硅烷处理、第三次清洗，不需要表面调整，也没有斜板式磷化渣沉淀槽，更易于设备的布置。

由于金属的硅烷处理在常温下即可迅速反应，在冬季车间温度不低于15度时不需要对槽液进行加温，可以节省大量的运行开支。

另外金属的硅烷化处理没有沉淀反应，废水中所含的硅、锆可在废水处理站进行处理，不需要专门的废渣处理装置。同时，运行过程产生的废水中所含的硅、锆含量约为30PPM，仅为磷化液中过饱和状态的磷、锌、镍和锰的含量（总含量约1800PPM）的几十分之一，废水处理费用节约。

附图说明

图1是本发明的涂装前处理工艺流程图；

图2为本发明的硅烷处理槽的断面图；

图3为本发明按工艺流程的平面布置第一段；

图4为本发明按工艺流程的平面布置第二段；

图5为本发明按工艺流程的平面布置第三段；

图6为本发明按工艺流程的平面布置第四段；

图7是硅烷处理槽的循环管路、加热管路、倒槽管路的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，以汽车身进行涂装前处理工艺为例，对本发明具体实施方式作进一步的详细说明。

参见图1、2、3、4、5、6、7，依次包括如下步骤：

a．首先将汽车身在预清洗槽5中用预清洗泵及管路12输出的高压热水进行洪流冲洗，预清洗泵及管路12输出的高压热水，其热水温度为40-45℃，冲水压力为0.3-0.4MP，冲洗时间为120s；

b．将冲洗完的汽车身放入预脱脂槽6及脱脂槽7中进行除油处理，脱脂泵及管路14连接油水分离系统16及除铁粉系统23对管路中循环的脱脂液进行除油除锈粉处理，所述在预脱脂槽6中处理时，预脱脂槽液主要有效成份为含氢氧化纳、碳酸钠的碱液，预脱脂槽液温度为60-65℃，脱脂时间为90s，游离碱度为10-14点；所述在脱脂槽7中处理时，预脱脂槽液的主要有效成分为含氢氧化纳、碳酸钠的碱液，脱脂槽液温度为60-65℃，脱脂时间为180s，游离碱度为10-14点；

c．将脱脂后的汽车身放在一次水洗槽8中进行第一次清洗，第一次清洗时间为60s，再放入二次水洗槽9进行第二次清洗，第二次清洗时间为60s；

d．对汽车身进行滴液PH值测定，水洗液通常利用补液系统15在生产中提供补水来更新水体调整二次水洗槽中的清洗水的PH值，当第二次清洗后汽车身的滴液PH值超过9时，需要进行水洗液更换处理；

e．清洗干净的汽车身进入硅烷处理槽10进行表面处理形成硅烷膜，处理温度室温，硅烷处理循环泵及管路21的一端从硅烷处理槽10的底部吸入硅烷处理液，经多通阀29的出口管路直接连通硅烷处理槽10的上部如此循环使用；冬季气温过低时，将硅烷处理循环泵及管路21中的多通阀29的出口连通加热管路27，对循环硅烷槽液进行加热使用。所述硅烷处理槽10中的硅烷液的主要成膜组份为一类硅基的有机或无机杂化物，基本分子式为：R’(CH2)n Si(OR)3,其中OR为可水解基团，R’为有机官能团，使用前投入硅烷加料箱水解后，通过加料泵抽进硅烷槽内，硅烷槽液PH值控制在8-9，硅烷液利用浸渍的方式，通过氢键反应使工件表面形成硅烷膜，浸渍时间180~240s, 膜厚5~8μm；当汽车身在硅烷槽出现掉槽等故障时，将硅烷处理循环泵及管路21中的多通阀29的出口连通硅烷处理倒槽管路28，将硅烷槽液抽入倒槽用辅槽，以处理掉入硅烷槽内的汽车身；

f．硅烷处理完毕，将汽车身放入三次水洗槽11进行第三次清洗，清洗时间120s, 清洗温度为常温。

本发明涂装前处理工艺使工件表面形成硅烷膜是水解后的SiOH基团与金属表面MeOH基团的化学氢键反应，不同于磷化反应是在金属表面的磷化物结晶析出，因此，不需要进行表面调整在金属表面获得结晶所需要的晶核，金属的硅烷化处理没有沉淀反应，废水中所含的硅、锆可在废水处理站进行处理，不需要专门的废渣处理装置。同时，运行过程产生的废水中所含的硅、锆含量约为30PPM，仅为磷化液中过饱和状态的磷、锌、镍和锰的含量（总含量约1800PPM）的几十分之一，废水处理费用节约，因此本发明采用硅烷进行表面处理的汽车涂装前处理工艺是一种无沉淀反应、节水、环保的新工艺。

参见图1、2、3、4、5、6、7，实施上述工艺所需的设备包括室体1、输系统2、吊具3、平台总成4，按其工艺流程的平面布置还包括预清洗槽5、预脱脂槽6、脱脂槽7、一次水洗槽8、二次水洗槽9、硅烷处理槽10、三次水洗槽11、预清洗循环泵及管路12、预脱脂循环泵及管路13、脱脂泵及管路14、补液系统15、油水分离系统16、一次水洗泵及管路17、二次水洗泵及管路18、硅烷处理喷淋泵及管路20、硅烷处理循环泵及管路21、硅烷处理加热管路27、三次水洗泵及管路22、除铁粉系统23和排风系统24。所述硅烷处理槽10连接有硅烷处理循环泵及管路21、硅烷处理喷淋泵及管路20和热交换器25，硅烷处理循环泵及管路21的一端从硅烷处理槽10的底部吸入硅烷处理液，经多通阀29的出口管路直接连通硅烷处理槽10的上部如此循环使用并保持槽液表面层流。如果在气温低于15度时，硅烷处理循环泵及管路21中的硅烷液通过一个多通阀29经由热交换器25从硅烷处理加热管路27在硅烷处理槽10上层注入。所述的硅烷处理槽10的槽沿处设有喷嘴30，喷嘴30与硅烷处理喷淋泵及管路20相通，利用硅烷处理喷淋泵及管路20从硅烷处理槽10中吸入硅烷液再从喷嘴30中喷出至被处理工件上，可以使被处理工件表面光滑，提高表面涂层的质量。硅烷槽液腐蚀性低，槽体、管路等材质可选择不锈钢板、碳钢板等。

采用本发明涂装前处理工艺，前处理设备可减少表面调整槽及相关管路、表调泵等，减少沉淀泵、除渣装置及相关管路。硅烷处理不含锌、镍和锰等重金属，显著减少水耗量，显著减少废水处理量，室温工作，不含磷，不含氧化还原剂，无氮氧化物废气排放，几乎无渣（所有金属出渣量＜0.1g/m2）,由于出渣量低，可完全闭路水处理，循环用水，不产生废水。

Claims

1.涂装前处理工艺，其特征在于：依次包括如下步骤：

a．预清洗：将工件在预清洗槽（5）中用预清洗泵及管路（12）输出的高压热水进行洪流冲洗；

b．将冲洗完的工件放入预脱脂槽（6）及脱脂槽（7）中进行除油处理；

c．将脱脂后的工件放在一次水洗槽（8）进行第一次清洗，再放入二次水洗槽（9）进行第二次清洗；

e．将清洗干净的工件放入硅烷处理槽（10）进行表面处理，形成硅烷膜；

f．将工件放入三次水洗槽（11）进行第三次清洗。

2.根据权利要求1所述的涂装前处理工艺，其特征在于：所述的预清洗泵及管路12输出的高压热水，其热水温度为40-45℃，冲水压力为0.3-0.4MP，冲洗时间为120s。

3.根据权利要求1所述的涂装前处理工艺，其特征在于：所述在预脱脂槽（6）中处理时，预脱脂槽液为含氢氧化纳、碳酸钠的碱液，温度为60-65℃，预脱脂时间为90s，游离碱度为8-14点。

4.根据权利要求1所述的涂装前处理工艺，其特征在于：所述在脱脂槽（7）中处理时，脱脂槽液为含氢氧化纳、碳酸钠的碱液，脱脂槽液温度为60-65℃，脱脂时间为180s，游离碱度为8-14点。

5.根据权利要求1所述的涂装前处理工艺，其特征在于：所述脱脂后进行第一次清洗时间为60s，第二次清洗时间为60s 。

6.根据权利要求1所述的涂装前处理工艺，其特征在于：所述硅烷处理槽（10）中的硅烷液的主要成膜组份为一类硅基的有机或无机杂化物，基本分子式为：R’(CH2)n Si(OR)3,其中OR为可水解基团，R’为有机官能团，使用前投入硅烷加料箱水解后，通过加料泵抽进硅烷槽内，硅烷槽液PH值控制在8-9，通过补水、加硅烷液来调整槽液PH值。

7.硅烷液在常温下即可工作，冬季车间温度低于15℃时，需要将槽液通过换热器（25）对槽液进行加热保证正常生产，硅烷液利用浸渍的方式，通过氢键反应使工件表面形成硅烷膜，浸渍时间180~240s, 膜厚5~8μm。

8.根据权利要求1所述的涂装前处理工艺，其特征在于：所述第三次清洗时，清洗时间120s, 清洗温度为常温。