CN102492944A - 游离碱度控制系统及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供了游离碱度控制系统及其用途。更具体的，本发明提出了一种游离碱度控制系统和一种对金属工件进行涂装前处理的方法。其中，游离碱度控制系统包括：取样装置、滴定装置、加料装置、以及游离碱度控制装置。利用该系统能够有效地控制反应器中的碱度。

Description

游离碱度控制系统及其用途

技术领域

本发明涉及金属涂装前处理工艺。

背景技术

涂装行业金属表面喷涂生产过程中，前处理是非常重要的环节，所谓前处理，就是将对金属表面之油脂、尘土等污垢物进行彻底清洗，并在金属表面形成皮膜。前处理的工艺流程为使用碱性脱脂剂的预脱脂、脱脂、第一次组合水洗、使用纳米陶瓷处理剂(或硅烷处理剂)的皮膜转化、第二次组合水洗过程。在前处理过程中，各处理槽内浓度的控制对前处理质量，涂层的最终性能起到十分重要的作用。

然而，目前的涂装前处理工艺仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够有效控制金属工件涂装前处理的工艺参数的控制系统。

根据本发明的第一方面，本发明提出了一种游离碱度控制系统。根据本发明的实施例，该游离碱度控制系统包括：取样装置，所述取样装置适于从反应器中提取样品；滴定装置，所述滴定装置与所述取样装置相连，并且适于对所述取样装置所提取的样品进行碱度滴定，以便确定所述样品的碱度；加料装置，所述加料装置与所述反应器相连，用于向所述反应器中添加料液；游离碱度控制装置，所述游离碱度控制装置分别与所述滴定装置和所述加料装置相连，以便基于所述滴定装置中得到的所述样品的碱度，启动或关闭所述加料装置向所述反应器中添加料液。根据本发明的实施例，能够有效地对反应器中的游离碱度进行实时检测，从而能够实时监控反应器中游离碱度，并且能够根据预定的参数，有效地将反应器中的碱度调节至最优范围内。

根据本发明的实施例，上述游离碱度控制系统还可以具有下列附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述取样装置分别与第一反应器和第二反应器相连，其中，所述第一反应器为预脱脂槽，所述第二反应器为脱脂槽，所述加料装置分别向所述第一和第二反应器中添加含有氢氧化钠和碳酸钠的溶液。由此，利用根据本发明实施例的游离碱度控制系统，能够有效地在金属工件进行涂装前处理过程中，有效地控制预脱脂槽和脱脂槽中的游离碱度进行监控，从而使得涂装前处理过程中，能够始终保持最优的反应物浓度。

根据本发明的一个实施例，所述游离碱度控制装置进一步与所述取样装置相连，用于控制所述取样装置从所述反应器中提取样品。由此，可以由游离碱度控制装置控制取样装置自动取样，实现取样、检测和调控的自动化处理。

根据本发明的一个实施例，所述取样装置按照预定的周期从所述反应器中提取样品。由此，可以实现定期进行取样，使得反应器中处于最佳的反应状态。

根据本发明的一个实施例，所述滴定装置中设置有盐酸或硫酸标准溶液，用于对所述样品进行滴定。由此，可以有效地实现对样品进行滴定检测。

根据本发明的一个实施例，所述游离碱度控制装置中预先设置有控制值，当所述样品的碱度低于所述控制值时，启动所述加料装置向所述反应器中添加料液，并且控制所述加料装置的加料量。由此，可以根据需要，有效地将反应器中的游离碱度调节至最优范围内。

根据本发明的第二方面，本发明提出了一种对金属工件进行涂装前处理的方法。根据本发明的实施例，该对金属工件进行涂装前处理的方法包括：将所述金属工件依次在预脱脂槽和脱脂槽中进行预脱脂处理和脱脂处理，以便得到经过脱脂处理的金属工件；将所述经过脱脂处理的金属工件在第一水洗槽中进行第一水洗，将经过第一水洗的金属工件在皮膜转化槽中，利用皮膜转化剂进行处理，以便在所述金属工件的表面形成皮膜；以及对表面形成皮膜的金属工件在第二水洗槽中进行第二水洗，以便获得经过涂装前处理的金属工件，其中，所述预脱脂槽和脱脂槽分别独立地与前面所述的游离碱度控制系统相连，以便在脱脂过程中，分别对所述预脱脂槽和脱脂槽中的游离碱度进行控制。由此，可以通过在处理过程中对预脱脂槽和脱脂槽中的游离碱度进行控制，使得预脱脂槽和脱脂槽中的游离碱度处于最优范围内，从而提高对金属工件进行涂装前处理的效率和效果。

根据本发明的实施例，该对金属工件进行涂装前处理的方法还可以具有下列附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，在对金属工件进行预脱脂处理之前，对所述金属工件在预清洗槽中进行预清洗处理。由此，可以进一步提高对金属工件进行涂装前处理的效率和效果。

根据本发明的一个实施例，在所述预脱脂槽和脱脂槽中采用含有氢氧化钠和碳酸钠的溶液对所述金属工件进行预脱脂处理和脱脂处理。由此，能够有效地对金属工件进行脱脂，可以进一步提高对金属工件进行涂装前处理的效率和效果。

根据本发明的第三方面，本发明还提出了一种金属工件，其是根据本发明第二方面所述的对金属工件进行涂装前处理的方法制备的。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的游离碱度控制系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的pH控制系统的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的电导率控制系统的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的对金属工件进行涂装前处理的系统的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的金属涂装前处理自动检测与控制系统工艺流程图；

图6是根据本发明一个实施例的金属涂装前处理自动检测与控制系统仪器控制原理图；

图7是根据本发明一个实施例的碱性脱脂剂预脱脂、脱脂槽液双通道自动检测控制子系统；

图8是根据本发明一个实施例的金属涂装前处理清洗水自动检测与控制子系统；以及

图9是根据本发明一个实施例的金属涂装前处理使用纳米陶瓷转化剂或硅烷处理剂的PH自动检测与控制子系统。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本文中所使用的术语“第一”、“第二”以及类似的表达方式仅仅是为了进行区分，而不能以任何方式理解为重要性或其他方面的区别。

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：现有金属涂装前处理采用人工定期检测槽液工艺参数，每2小时检测一次，检测周期长，生产过程检验严重滞后，不能及时反映生产过程中出现的问题，严重影响产品质量的一致性。另外，现有金属前处理槽液浓度检测后手工记录，因检测周期长，检测结果只能反映检测取样时槽液浓度，不利于统计分析，产品涂装性能发生变化时，没有可追溯性。现有金属涂装前处理均采用根据人工检测结果，人工添加槽液组分，浓度变化大，不能将槽液工艺参数控制在最佳范围内，产品质量波动性大，同时人工劳动强度大。为此，发明人提出了通过设置自动检测装置，即使准确地自动检测金属涂装前处理中各槽液的工艺参数，保证金属涂装前处理中槽液的浓度处于受控状态。另外，本发明还通过设置控制装置，例如包括PLC(可编程逻辑控制)，接收来自自动检测装置的工艺参数数据，对工艺参数数据进行技术，与标准的参数进行对照，进而可以通过控制装置例如PLC和加料装置(也可称为计量装置)精确地添加各槽液的组分。另外，本发明可以通过PLC将工艺参数数据进行传输至监控系统进行自动记录，数据处理，图形显示，从而可以准确地反映槽液浓度的变化情况。

下面分别针对各个反应器(槽)的监控系统进行详细描述，为了方便起见，首先描述可用于预脱脂槽和脱脂槽的游离碱度控制系统，接下来描述可用于皮膜转化槽的pH控制系统，最后描述可用于水洗槽的电导率控制系统。

游离碱度控制系统

根据本发明的实施例，本发明提出了一种游离碱度控制系统。参考图1，根据本发明的实施例，该游离碱度控制系统1000包括：取样装置1200、滴定装置1300、加料装置1400以及游离碱度控制装置1500。其中，根据本发明的实施例，取样装置1200适于从反应器1100中提取样品。滴定装置1300与取样装置1200相连，由此，可以从取样装置1200中接受所提取的样品，并且对所接收的样品进行碱度滴定，从而可以确定所提取样品的碱度，进而得到反应器1100中的碱度参数。加料装置1400分别与反应器1100和游离碱度控制装置1500相连，由此，可以一方面向反应器1100中添加料液，另一方面加料装置1400向反应器1100中添加料液的行为受到游离碱度控制装置1500的控制。另外游离碱度控制装置1500分别与滴定装置1300和加料装置1400相连，由此，碱度控制装置1500可以从滴定装置1300接收样品的碱度参数，从而可以根据所得到的碱度参数值，确定启动或关闭加料装置1400向反应器1100中添加料液。因而，根据本发明的实施例，能够有效地对反应器中的游离碱度进行实时检测，从而能够实时监控反应器中游离碱度，并且能够根据预定的参数，有效地将反应器中的碱度调节至最优范围内。

根据本发明的实施例的游离碱度控制系统1000可以作为对金属工件进行涂装前处理工艺中对预脱脂槽和脱脂槽中的游离碱度进行控制，从而控制预脱脂槽和脱脂槽中的脱脂剂的浓度的控制系统。由此，根据本发明的实施例，取样装置1200也可以分别与第一反应器和第二反应器相连，其中，第一反应器为预脱脂槽，第二反应器为脱脂槽，并且加料装置1400分别向所述第一和第二反应器中添加含有氢氧化钠和碳酸钠的溶液作为脱脂剂。由此，利用根据本发明实施例的游离碱度控制系统，能够有效地在金属工件进行涂装前处理过程中，有效地控制预脱脂槽和脱脂槽中的游离碱度进行监控，从而使得涂装前处理过程中，能够始终保持最优的反应物浓度。当然，本领域技术人员能够理解的是，可以为预脱脂槽和脱脂槽分别设置不同的游离碱度控制系统1000，或者两个不同的游离碱度控制系统1000可以共用其中的一部分部件。

根据本发明的一个实施例，游离碱度控制装置1500可以进一步与取样装置1200相连，由此，游离碱度控制装置1500可以控制取样装置1200从反应器1100中提取样品。进而，可以由游离碱度控制装置1500控制取样装置自动取样，实现取样、检测和调控的自动化处理。根据本发明的一个实施例，取样装置1200可以按照预定的周期从反应器1100中提取样品。由此，可以实现定期进行取样，使得反应器中处于最佳的反应状态。关于预定的周期，本领域技术人员可以根据需要进行确定。根据本发明的实施例，在将该游离碱度控制系统1000应用于对金属工件进行涂装前处理工艺时，可以将该预定的周期限定为2小时以下，优选1小时以下，甚至是实时连续地取样，由此，可以实现对金属工件涂装前处理工艺参数的有效控制。根据本发明的实施例，滴定装置可的类型不受特别限制。根据本发明的一个实施例，所述滴定装置中设置有盐酸或硫酸标准溶液，用于对所述样品进行滴定。由此，可以有效地实现对金属工件涂装前处理工艺中预脱脂槽和脱脂槽中脱脂剂样品进行滴定检测。关于游离碱度控制装置1500控制加料装置1400的模式，并不受特别限制。根据本发明的一个实施例，游离碱度控制装置1500中预先设置有控制值，当检测到的样品的碱度低于该控制值时，则启动加料装置1400向反应器1100中添加料液，并且控制加料装1400置的加料量。由此，可以根据需要，有效地将反应器中的游离碱度调节至最优范围内。关于控制值的数值，本领域技术人员可以根据反应器中发生反应所需要的最佳条件来进行确定，例如可以对最适反应条件下的反应体系进行取样，并通过相同的滴定条件进行滴定，所得到的数值即为控制值。

根据本发明的实施例的游离碱度控制系统1000可以作为对金属工件进行涂装前处理工艺中对预脱脂槽和脱脂槽中的游离碱度进行控制，因而本发明提出了一种对金属工件进行涂装前处理的方法。根据本发明的实施例，该对金属工件进行涂装前处理的方法包括：

首先，将金属工件依次在预脱脂槽和脱脂槽中进行预脱脂处理和脱脂处理，以便得到经过脱脂处理的金属工件。根据本发明的实施例，预脱脂槽和脱脂槽分别独立地与前面所述的游离碱度控制系统1000相连，由此，在脱脂过程中，可以分别对预脱脂槽和脱脂槽中的游离碱度进行有效控制。根据本发明的一个实施例，在对金属工件进行预脱脂处理之前，可以对金属工件在预清洗槽中进行预清洗处理。由此，可以进一步提高对金属工件进行涂装前处理的效率和效果。

接下来，将经过脱脂处理的金属工件在第一水洗槽中进行第一水洗，将经过第一水洗的金属工件在皮膜转化槽中，利用皮膜转化剂进行处理，以便在所述金属工件的表面形成皮膜。

在获得表面形成皮膜的金属工件之后，对表面形成皮膜的金属工件在第二水洗槽中进行第二水洗，以便获得经过涂装前处理的金属工件。

由于预脱脂槽和脱脂槽分别独立地与前面所述的游离碱度控制系统1000相连，因而在脱脂过程中，游离碱度控制系统1000能够分别对预脱脂槽和脱脂槽中的游离碱度进行控制。由此，可以通过在处理过程中对预脱脂槽和脱脂槽中的游离碱度进行控制，使得预脱脂槽和脱脂槽中的游离碱度处于最优范围内，从而提高对金属工件进行涂装前处理的效率和效果。

根据本发明的一个实施例，在所述预脱脂槽和脱脂槽中采用含有氢氧化钠和碳酸钠的溶液对所述金属工件进行预脱脂处理和脱脂处理。由此，能够有效地对金属工件进行脱脂，可以进一步提高对金属工件进行涂装前处理的效率和效果。

关于该对金属工件进行涂装前处理的方法的其他参数和条件，均为本领域中公知的，在此不再赘述。

基于前述对金属工件进行涂装前处理的方法，本发明还提出了一种金属工件，其是根据本发明该对金属工件进行涂装前处理的方法制备的。通过此方法获得的金属工件，能够有效地应用于涂装处理，并且涂装效果好。

pH控制系统

根据本发明的实施例，本发明提出了一种pH控制系统。参考图2，根据本发明的实施例，该游离碱度控制系统2000包括：取样装置2200、pH检测装置2300、加料装置2400以及pH控制装置2500。其中，根据本发明的实施例，取样装置2200适于从反应器2100中提取样品。pH控制装置2500与取样装置2200相连，由此，可以从取样装置2200中接受所提取的样品，并且对所接收的样品进行pH检测，从而可以确定所提取样品的pH，进而得到反应器2100中的碱度参数。加料装置2400分别与反应器2100和pH控制装置2500相连，由此，可以一方面向反应器2100中添加料液，另一方面加料装置2400向反应器2100中添加料液的行为受到pH控制装置2500的控制。另外pH控制装置2500分别与pH检测装置2300和加料装置2400相连，由此，碱度控制装置2500可以从pH检测装置2300接收样品的pH参数，从而可以根据所得到的pH参数值，确定启动或关闭加料装置2400向反应器2100中添加料液。因而，根据本发明的实施例，能够有效地对反应器中的pH进行实时检测，从而能够实时监控反应器中游离碱度，并且能够根据预定的参数，有效地将反应器2100中的pH调节至最优范围内。

根据本发明的实施例的pH控制系统2000可以作为对金属工件进行涂装前处理工艺中对皮膜转化槽中的pH进行控制，从而作为控制皮膜转化槽中皮膜转化剂的浓度的控制系统。由此，根据本发明的实施例，反应器2100为皮膜转化槽，并且在该皮膜转化槽中设置有选自纳米陶瓷转化剂和硅烷处理剂的至少一种作为皮膜转化剂，加料装置2400可以在pH控制装置的控制下向反应器2100中添加选自纳米陶瓷转化剂和硅烷处理剂的至少一种。由此，利用根据本发明实施例的pH控制系统2000，能够有效地在金属工件进行涂装前处理过程中，有效地控制皮膜转化槽中的pH进行监控，从而使得涂装前处理过程中，能够始终保持最优的反应物浓度。

根据本发明的一个实施例，pH控制装置2500可以进一步与取样装置2200相连，由此，pH控制装置2500可以控制取样装置2200从反应器2100中提取样品。进而，可以由pH控制装置2500控制取样装置2200自动取样，实现取样、检测和调控的自动化处理。根据本发明的一个实施例，取样装置2200可以按照预定的周期从反应器2100中提取样品。由此，可以实现定期进行取样，使得反应器中处于最佳的反应状态。关于预定的周期，本领域技术人员可以根据需要进行确定。根据本发明的实施例，在将该pH控制系统1000应用于对金属工件进行涂装前处理工艺时，可以将该预定的周期限定为2小时以下，优选1小时以下，甚至是实时连续地取样，由此，可以实现对金属工件涂装前处理工艺参数的有效控制。根据本发明的实施例，pH检测装置2300的类型不受特别限制。根据本发明的一个实施例，pH检测装置为连接有传感器的pH计，用于对所提取的样品进行pH检测。由此，可以有效地实现对金属工件涂装前处理工艺中皮膜转化剂样品进行滴定检测。关于pH控制装置2500控制加料装置2400的模式，并不受特别限制。根据本发明的一个实施例，pH控制装置2500中预先设置有控制值，通过计算控制值与检测值之间的差异，来决定是否启动加料装置2400向反应器2100中添加料液，并且控制加料装2400置的加料量。由此，可以根据需要，有效地将反应器中的游离碱度调节至最优范围内。关于控制值的数值，本领域技术人员可以根据反应器中发生反应所需要的最佳条件来进行确定，例如可以对最适反应条件下的反应体系进行取样，并通过相同的pH检测条件进行检测，所得到的数值即为控制值。

根据本发明的实施例的pH控制系统2000可以作为对金属工件进行涂装前处理工艺中对预脱脂槽和脱脂槽中的游离碱度进行控制，因而本发明提出了一种对金属工件进行涂装前处理的方法。根据本发明的实施例，该对金属工件进行涂装前处理的方法包括：

首先，将金属工件依次在预脱脂槽和脱脂槽中进行预脱脂处理和脱脂处理，以便得到经过脱脂处理的金属工件。根据本发明的一个实施例，在对金属工件进行预脱脂处理之前，可以对金属工件在预清洗槽中进行预清洗处理。由此，可以进一步提高对金属工件进行涂装前处理的效率和效果。

接下来，将经过脱脂处理的金属工件在第一水洗槽中进行第一水洗，将经过第一水洗的金属工件在皮膜转化槽中，利用皮膜转化剂进行处理，以便在所述金属工件的表面形成皮膜。根据本发明的实施例，皮膜转化槽与前面所述的pH控制系统相连。由此，可以在皮膜转化过程中，对皮膜转化槽中溶液的pH进行控制。

在获得表面形成皮膜的金属工件之后，对表面形成皮膜的金属工件在第二水洗槽中进行第二水洗，以便获得经过涂装前处理的金属工件。

由于预脱脂槽和脱脂槽分别独立地与前面所述的pH控制系统2000相连，因而在脱脂过程中，pH控制系统1000能够对皮膜转化槽中的pH进行控制。由此，可以通过在处理过程中对皮膜转化槽中的pH进行控制，使得预皮膜转化槽中的pH处于最优范围内，从而提高对金属工件进行涂装前处理的效率和效果。

根据本发明的一个实施例，在皮膜转化槽中采用选自纳米陶瓷处理剂和硅烷处理剂的至少一种对经过第一水洗的金属工件进行皮膜转化处理。由此，能够有效地对金属工件进行脱脂，可以进一步提高对金属工件进行涂装前处理的效率和效果。

基于前述对金属工件进行涂装前处理的方法，本发明还提出了一种金属工件，其是根据本发明该对金属工件进行涂装前处理的方法制备的。通过此方法获得的金属工件，能够有效地应用于涂装处理，并且涂装效果好。

电导率控制系统

根据本发明的实施例，本发明提出了一种电导率控制系统。参考图1，根据本发明的实施例，该电导率控制系统3000包括：取样装置3200、电导率检测装置3300、加料装置3400以及电导率控制装置1500。其中，根据本发明的实施例，取样装置3200适于从反应器3100中提取样品。电导率检测装置3300与取样装置3200相连，由此，可以从取样装置3200中接受所提取的样品，并且对所接收的样品进行电导率检测，从而可以确定所提取样品的电导率，进而得到反应器3100中的电导率参数。加料装置3400分别与反应器3100和电导率控制装置1500相连，由此，可以一方面向反应器3100中添加料液，另一方面加料装置3400向反应器3100中添加料液的行为受到电导率控制装置1500的控制。另外电导率控制装置1500分别与电导率检测装置3300和加料装置3400相连，由此，电导率控制装置1500可以从电导率检测装置3300接收样品的电导率参数，从而可以根据所得到的电导率参数值，确定启动或关闭加料装置3400向反应器3100中添加料液。因而，根据本发明的实施例，能够有效地对反应器中的电导率进行实时检测，从而能够实时监控反应器中电导率，并且能够根据预定的参数，有效地将反应器中的电导率调节至最优范围内。

根据本发明的实施例的电导率控制系统3000可以作为对金属工件进行涂装前处理工艺中对水洗槽中的电导率进行监控，从而控制水洗槽中的水的添加量的控制系统。所述反应器为水洗槽，所述加料装置向所述反应器中添加水。由此，利用根据本发明实施例的电导率控制系统，能够有效地在金属工件进行涂装前处理过程中，有效地监控水洗槽中的电导率，从而可以实现最佳的水洗效果，同时不会造成对水资源的浪费，节省成本。当然，本领域技术人员能够理解的是，可以为第一水洗槽和第二水洗槽分别设置不同的电导率控制系统3000，或者两个不同的电导率控制系统3000可以共用其中的一部分部件。

根据本发明的一个实施例，电导率控制装置1500可以进一步与取样装置3200相连，由此，电导率控制装置1500可以控制取样装置3200从反应器3100中提取样品。进而，可以由电导率控制装置1500控制取样装置自动取样，实现取样、检测和调控的自动化处理。根据本发明的一个实施例，取样装置3200可以按照预定的周期从反应器3100中提取样品。由此，可以实现定期进行取样，使得反应器中处于最佳的反应状态。关于预定的周期，本领域技术人员可以根据需要进行确定。根据本发明的实施例，在将该电导率控制系统3000应用于对金属工件进行涂装前处理工艺时，可以将该预定的周期限定为2小时以下，优选1小时以下，甚至是实时连续地取样，由此，可以实现对金属工件涂装前处理工艺参数的有效控制。根据本发明的实施例，电导率检测装置可的类型不受特别限制。可以为本领域中已知的任何电导率检测装置。由此，可以有效地实现对金属工件涂装前处理工艺中水洗槽中水样品进行滴定检测。关于电导率控制装置1500控制加料装置3400的模式，并不受特别限制。根据本发明的一个实施例，电导率控制装置1500中预先设置有控制值，当检测到的样品的电导率低于该控制值时，则启动加料装置3400向反应器3100中添加料液，并且控制加料装3400置的加料量。由此，可以根据需要，调节料液的添加量，例如加水量，由此可以有效地监控反应器中的处理效果。关于控制值的数值，本领域技术人员可以根据反应器中发生反应所需要的最佳条件来进行确定，例如可以对最适反应条件下的反应体系进行取样，并通过相同的滴定条件进行滴定，所得到的数值即为控制值。根据本发明的一个实施例，取样装置3200进一步与加料装置3400相连，以便对加样装置3400中的料液进行取样，并通过电导率检测装置3300检测加样装置3400中料液的电导率，其中，电导率控制装置3500基于样品的电导率与加样装置中料液的电导率的差异，确定是否启动所述加料装置向所述反应器中添加料液，并且控制所述加料装置的加料量。由此，可以通过监控料液在进入反应器3100前后的电导率差异，来监控反应器3100中的处理效果。

根据本发明的实施例的电导率控制系统3000可以作为对金属工件进行涂装前处理工艺中对水洗槽中的电导率进行控制，因而本发明提出了一种对金属工件进行涂装前处理的方法。根据本发明的实施例，该对金属工件进行涂装前处理的方法包括：

首先，将金属工件依次在预脱脂槽和脱脂槽中进行预脱脂处理和脱脂处理，以便得到经过脱脂处理的金属工件。根据本发明的一个实施例，在对金属工件进行预脱脂处理之前，可以对金属工件在预清洗槽中进行预清洗处理。由此，可以进一步提高对金属工件进行涂装前处理的效率和效果。

接下来，将经过脱脂处理的金属工件在第一水洗槽中进行第一水洗，将经过第一水洗的金属工件在皮膜转化槽中，利用皮膜转化剂进行处理，以便在所述金属工件的表面形成皮膜。

在获得表面形成皮膜的金属工件之后，对表面形成皮膜的金属工件在第二水洗槽中进行第二水洗，以便获得经过涂装前处理的金属工件。

根据本发明的实施例，第一水洗槽和第二水洗槽分别独立地与前面所述的电导率控制系统相连，以便在水洗过程中，分别对第一水洗槽和第二水洗槽中溶液的电导率进行监控。由此，可以通过在处理过程中对水洗槽中的加水量进行控制，从而可以有效地监控水洗槽中的水洗效果，实现对金属工件的最佳水洗效果，从而提高对金属工件进行涂装前处理的效率和效果。

基于前述对金属工件进行涂装前处理的方法，本发明还提出了一种金属工件，其是根据本发明该对金属工件进行涂装前处理的方法制备的。通过此方法获得的金属工件，能够有效地应用于涂装处理，并且涂装效果好。

对金属工件进行涂装前处理的系统

本发明提出了一种对金属工件进行涂装前处理的系统4000。根据本发明的实施例，该系统4000包括：预脱脂槽4100、脱脂槽4200、第一水洗槽4300、皮膜转化槽4400、以及第二水洗槽4500。其中，预脱脂槽4100适于对金属工件进行预脱脂处理。脱脂槽4200与预脱脂槽4100相连，并且对经过预脱脂处理的金属工件进行脱脂处理.第一水洗槽4300与脱脂槽4200相连，用于对经过脱脂处理的金属工件进行第一水洗。皮膜转化槽4400与第一水洗槽4300相连，用于将经过第一水洗的金属工件，利用皮膜转化剂进行处理，以便在金属工件的表面形成皮膜。第二水洗槽4500与皮膜转化槽4400相连，用于对表面形成皮膜的金属工件进行第二水洗，以便获得经过涂装前处理的金属工件。

根据本发明的实施例，该系统4000进一步包括游离碱度控制系统4600、pH控制系统4800和电导率控制系统4700。其中，游离碱度控制系统4600分别与预脱脂槽4100和脱脂槽4200相连，用于对预脱脂槽4100和脱脂槽4200中的游离碱度进行控制。pH控制系统4800与皮膜转化槽4400相连，用于对皮膜转化槽4400中溶液的pH进行控制。电导率控制系统4700分别与第一水洗槽4300和第二水洗槽4500相连，并且用于述第一水洗槽4300和第二水洗槽4500中溶液的电导率进行控制。

根据本发明的实施例，游离碱度控制系统进一步包括：第一取样装置、滴定装置、第一加料装置和游离碱度控制装置。其中，第一取样装置分别与预脱脂槽4100和脱脂槽4200相连，并且适于从预脱脂槽4100和脱脂槽4200中提取样品。滴定装置与第一取样装置相连，并且适于对第一取样装置所提取的样品进行碱度滴定，以便确定所述样品的碱度。第一加料装置，所述第一加料装置分别与所述预脱脂槽和脱脂槽相连，用于向所述预脱脂槽和脱脂槽中添加料液，所述料液为含有氢氧化钠和碳酸钠的溶液。游离碱度控制装置分别与滴定装置和加料装置相连，以便基于所述滴定装置中得到的所述样品的碱度，启动或关闭所述加料装置向所述预脱脂槽和脱脂槽中添加料液。

根据本发明的实施例，pH控制系统进一步包括：第二取样装置、pH检测装置、第二加料装置、以及pH控制装置。其中，第二取样装置与皮膜转化槽4400相连，并且适于从皮膜转化槽4400中提取样品。pH检测装置与取样装置相连，并且适于对取样装置所提取的样品进行pH检测，以便确定样品的pH。第二加料装置与所述皮膜转化槽4400相连，用于向所述皮膜转化槽4400中添加料液，该料液为选自纳米陶瓷转化剂和硅烷处理剂的至少一种作为皮膜转化剂。pH控制装置分别与pH检测装置和加料装置相连，以便基于pH检测装置中得到的所述样品的pH，启动或关闭所述加料装置向所述皮膜转化槽中添加料液。

根据本发明的实施例，电导率控制系统4000进一步包括：第三取样装置、电导率检测装置、第三加料装置、电导率控制装置。其中，第三取样装置分别与第一水洗槽4300和第二水洗槽4500相连，并且适于从第一水洗槽4300和第二水洗槽4500中提取样品。电导率检测装置与取样装置相连，并且适于对取样装置所提取的样品进行电导率检测，以便确定所述样品的电导率。第三加料装置分别与第一水洗槽4300和第二水洗槽4500相连，用于向第一水洗槽4300和第二水洗槽4500中添加料液，料液为水。电导率控制装置分别与电导率检测装置和所述加料装置相连，以便基于电导率检测装置中得到的样品的电导率，启动或关闭加料装置向第一水洗槽4300和第二水洗槽4500中添加水。

利用该系统4000，能够有效地对金属工件进行涂装前处理，并且能够实时监控金属工件进行涂装前处理过程中的各项参数，实现最佳的处理效果。

根据本发明的一个实施例，所述游离碱度控制装置进一步与所述第一取样装置相连，用于控制所述第一取样装置分别从所述预脱脂槽和脱脂槽中提取样品；所述pH控制装置进一步与所述第二取样装置相连，用于控制所述第二取样装置从所述皮膜转化槽中提取样品；或者所述电导率控制装置进一步与所述第三取样装置相连，用于控制所述第三取样装置从所述第一水洗槽和第二水洗槽中提取样品。由此，可以由控制装置控制取样装置自动取样，实现取样、检测和调控的自动化处理。根据本发明的一个实施例，所述第一取样装置、第二取样装置和第三取样装置的至少之一按照预定的周期提取样品。由此，可以实现定期进行取样，使得反应器中处于最佳的反应状态。。关于预定的周期，本领域技术人员可以根据需要进行确定。根据本发明的实施例，可以将该预定的周期限定为2小时以下，优选1小时以下，甚至是实时连续地取样，由此，可以实现对金属工件涂装前处理工艺参数的有效控制。

根据本发明的实施例，滴定装置可的类型不受特别限制。根据本发明的一个实施例，所述滴定装置中设置有盐酸或硫酸标准溶液，用于对所述样品进行滴定。由此，可以有效地实现对金属工件涂装前处理工艺中预脱脂槽和脱脂槽中脱脂剂样品进行滴定检测。

关于游离碱度控制装置控制第一加料装置的模式，并不受特别限制。根据本发明的一个实施例，游离碱度控制装置中预先设置有第一控制值，当述样品的碱度低于第一控制值时，启动所述第一加料装置向预脱脂槽或脱脂槽中添加料液，并且控制所述第一加料装置的加料量。由此，可以根据需要，有效地将预脱脂槽或脱脂槽中的游离碱度调节至最优范围内。关于控制值的数值，本领域技术人员可以根据反应器中发生反应所需要的最佳条件来进行确定，例如可以对最适反应条件下的反应体系进行取样，并通过相同的滴定条件进行滴定，所得到的数值即为控制值。

关于pH控制装置控制加料装置的模式，并不受特别限制。根据本发明的一个实施例，pH控制装置中预先设置有第二控制值，基于所述样品的pH与所述第二控制值的差异，启动第二加料装置向所述皮膜转化槽中添加料液，并且控制第二加料装置的加料量。由此，可以根据需要，有效地将皮膜转化槽中的pH调节至最优范围内。

根据本发明的一个实施例，电导率控制装置中预先设置有第三控制值，基于样品的电导率与第三控制值的差异，确定是否启动第三加料装置向所述第一水洗槽和第二水洗槽中添加料液，并且控制第三加料装置的加料量。由此，可以根据需要，调节料液的添加量，例如加水量，由此可以有效地监控反应器中的处理效果。

根据本发明的一个实施例，第三取样装置进一步与电导率控制系统的加料装置相连，以便对所述加样装置中的料液进行取样，并通过电导率检测装置检测所述加样装置中料液的电导率，其中，所述电导率控制装置基于样品的电导率与所述加样装置中料液的电导率的差异，确定是否启动所述加料装置向所述反应器中添加料液，并且控制所述加料装置的加料量。由此，可以通过监控料液在进入水洗槽前后的电导率差异，来监控反应器中的处理效果。

根据本发明的一个实施例，所述碱度控制装置、所述pH控制装置和电导率控制装置设置在相同的设备中。由此，可以方便地利用一套设备同时实现对碱度、pH和电导率进行控制。

本发明还提出了一种对金属工件进行涂装前处理的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

首先，将金属工件依次在预脱脂槽和脱脂槽中进行预脱脂处理和脱脂处理，以便得到经过脱脂处理的金属工件。根据本发明的实施例，预脱脂槽和脱脂槽相连分别与游离碱度控制系统相连，以便在脱脂过程中，对预脱脂槽和脱脂槽中的游离碱度进行控制。

接下来，将经过脱脂处理的金属工件在第一水洗槽中进行第一水洗，将经过第一水洗的金属工件在皮膜转化槽中，利用皮膜转化剂进行处理，以便在金属工件的表面形成皮膜。根据本发明的实施例，皮膜转化槽与pH控制系统相连，以便在皮膜转化过程中，对皮膜转化槽中溶液的pH进行控制。

接着，在金属工件的表面形成皮膜之后，对表面形成皮膜的金属工件在第二水洗槽中进行第二水洗，以便获得经过涂装前处理的金属工件。根据本发明的实施例，，第一水洗槽和第二水洗槽分别与电导率控制系统相连，以便在水洗过程中对第一水洗槽和第二水洗槽中溶液的电导率进行控制。

根据本发明的实施例，游离碱度控制系统进一步包括：

第一取样装置，第一取样装置分别与预脱脂槽和脱脂槽相连，并且适于从预脱脂槽和脱脂槽中提取样品；

滴定装置，滴定装置与第一取样装置相连，并且适于对第一取样装置所提取的样品进行碱度滴定，以便确定样品的碱度；

第一加料装置，第一加料装置分别与预脱脂槽和脱脂槽相连，用于向预脱脂槽和脱脂槽中添加料液，料液为含有氢氧化钠和碳酸钠的溶液；

游离碱度控制装置，游离碱度控制装置分别与滴定装置和加料装置相连，以便基于滴定装置中得到的样品的碱度，启动或关闭加料装置向预脱脂槽和脱脂槽中添加料液。

pH控制系统进一步包括：

第二取样装置，第二取样装置与皮膜转化槽相连，并且适于从皮膜转化槽中提取样品；

pH检测装置，pH检测装置与取样装置相连，并且适于对取样装置所提取的样品进行pH检测，以便确定样品的pH；

第二加料装置，第二加料装置与皮膜转化槽相连，用于向皮膜转化槽中添加料液，料液为选自纳米陶瓷转化剂和硅烷处理剂的至少一种；

pH控制装置，pH控制装置分别与pH检测装置和加料装置相连，以便基于pH检测装置中得到的样品的pH，启动或关闭加料装置向皮膜转化槽中添加料液。

电导率控制系统进一步包括：

第三取样装置，第三取样装置分别与第一水洗槽和第二水洗槽相连，并且适于从第一水洗槽和第二水洗槽中提取样品；

电导率检测装置，电导率检测装置与取样装置相连，并且适于对取样装置所提取的样品进行电导率检测，以便确定样品的电导率；

第三加料装置，第三加料装置分别与第一水洗槽和第二水洗槽相连，用于向第一水洗槽和第二水洗槽中添加料液，料液为水；

电导率控制装置，电导率控制装置分别与电导率检测装置和加料装置相连，以便基于电导率检测装置中得到的样品的电导率，启动或关闭加料装置向第一水洗槽和第二水洗槽中添加水。

由此，可以在对金属工件进行涂装前处理过程中，有效地对所处理过程中的各项参数进行监控，从而提高对金属工件进行涂装前处理的效率和效果。

根据本发明的一个实施例，在对金属工件进行预脱脂处理之前，对金属工件在预清洗槽中进行预清洗处理。由此，可以进一步提高对金属工件进行涂装前处理的效率和效果。

基于前述对金属工件进行涂装前处理的方法，本发明还提出了一种金属工件，其是根据本发明该对金属工件进行涂装前处理的方法制备的。通过此方法获得的金属工件，能够有效地应用于涂装处理，并且涂装效果好。

关于该对金属工件进行涂装前处理的方法的其他参数和条件，均为本领域中公知的，在此不再赘述。

下面通过具体实施例对本发明进行描述，需要说明的是，该实施例仅仅是为了说明的目的，而不能以任何方式对本发明作出限制。

实施例1

参考图5-8，提供了一种金属涂装前处理槽液浓度自动检测与控制的方法：采用上位工控机、显示屏和组态软件组成的监控系统；PLC、触摸屏组成控制系统；和各槽液检测与加料装置的分系统组成的一种对金属涂装前处理槽液浓度进行自动检测和控制的方法。通过在线游离碱度自动检测装置对金属前处理含碱脱脂剂的预脱脂槽液、脱脂槽液游离碱度进行检测、通过在线PH自动检测装置对含纳米陶瓷转化剂或硅烷处理剂的皮膜转化液进行检测、通过电导率在线自动检测装置对清洗水槽水质电导率检测，通过PLC对各检测装置传输的检测数据进行分析、比较、判断，根据判断结果自动添加槽液组分的方法。包括：

(1)金属涂装前处理预脱脂、脱脂槽液浓度的自动检测与控制方法

采用双通道在线滴定仪定期转换，分别对使用碱性脱脂剂的预脱脂、脱脂槽液游离碱度进行检测，并将检测值转化为标准电信号输入PLC，与游离碱浓度设定控制范围进行比较，根据比较结果，由PLC控制脱脂剂的添加量，实现预脱脂、脱脂槽浓度的自动控制。

(2)金属涂装前处理皮膜转化槽液浓度的自动检测与控制方法

采用PH在线测试仪对使用纳米陶瓷转化剂(或硅烷处理剂)的皮膜转化槽液PH进行检测，将检测值转化为标准电信号输入PLC，与设定值PH值范围进行比较，根据比较结果，由PLC控制皮膜转化剂(纳米陶瓷转化剂或硅烷处理剂)的添加量，实现皮膜转化槽液浓度的自动控制。

(3)金属涂装前处理水洗槽液浓度的自动检测与控制方法

采有电导率在线测试仪对水洗槽液电导率进行在线检测和待加入清洗用水电导率进行在线检测，将检测值转化为标准电信号输入PLC，通过两测试值之差与设定的电导率控制范围进行比较，由PLC控制清洗用水的添加量。

下面参考图5-8，对该实施例的系统运行进行详细描述。

一套双通道在线滴定检测装置11，由取样泵11-1定期从金属涂装前处理预脱脂槽中抽取样品，利用盐酸(或硫酸)配置的标准溶液11-3自动滴定，滴定中点PH值设定为8.3，将滴定结果转变成标准的电信号传送给PLC10组成的控制系统，经过与标准的工艺控制范围比较，当低于控制点时，将开机控制信息传递给计量泵17，抽取脱脂剂6添加到预脱脂槽1中，添加量按照浓度比较差异，根据取样检测时间间隙和消耗速度，确定添加量大小。在线滴定检测装置11经过自清洗程序后，根据设定的检测间隔时间，按同样的方式，由另一套取样泵11-2从脱脂槽中抽取样品，滴定后将检测结果传送给PLC10，经过与设定值进行比较、判断，PLC10根据判断结果输出控制信号，控制计量泵18抽取脱脂剂7添加到脱脂槽2中。

一套由在线PH变送器15、PH传感器15-1和Pt1000温度补偿传感器15-2对皮膜转化槽液4的PH值在线检测，将检测结果转化为电信息传送给PLC10，经过与标准控制范围比较后进行计算，根据间隙取样检测时间和消耗速度，确定添加量大小。PLC10将开、停信息传递给计量泵19，抽取皮膜转化剂8添加到皮膜转化槽4中。

一套由在线电导率变送器14、电导率传感器14-1和Pt1000温度补偿传感器14-2组成的电导率在线检测装置对涂装前处理一组水洗槽中最后一次水洗槽3-2的电导率检测，将检测结果转变为标准电信号传送给PLC10，与一套由在线电导率变送器35，电导率传感器35-1和Pt1000温度传感器35-2组成的补充水电导率检测装置，将补充水28水质检测结果传送到PLC10进行计算，之差与标准电导率控制范围进行比较，将开、停信号传送给由常开电磁阀20、手动开关21、常闭电磁阀22、手动开关22组成的补水装置中的电磁阀，通过开、停时间控制添加清洗水。

一套由在线电导率变送器16、电导率传感器16-1和Pt1000温度补偿传感器16-2组成的电导率在线检测装置对涂装前处理一组水洗槽中最后一次水洗槽5-2的电导率检测，将检测结果转变为标准电信号传送给PLC10组成的控制系统，与一套由在线电导率变送器35，电导率传感器35-1和Pt1000温度传感器35-2组成的补充水电导率检测装置，将补充水28水质检测结果传送到PLC10进行计算，之差与标准电导率控制范围进行比较，将开、停信号传送给由常开电磁阀24、手动开关25、常闭电磁阀26、手动开关27组成的补水装置中的电磁阀，通过开、停时间控制添加清洗水。

参见图6，仪器控制原理图为：金属涂装前处理槽液浓度由上位工控机9、显示屏38组成的监控系统；由PLC10、触摸屏39和电气元器件组成的控制系统；由各检测仪表与组分加料装置组成的各分系统。

系统开启后，各分系统中各种检测信号：游离碱度在线滴定仪11检测数据信号、由PH传感器15-1、电导率传感器14-1、16-1、35-1和Pt1000温度补偿探头14-2、15-2、16-2、35-2通过对应的PH变送器15、电导率变送器14、16、35将测得的各种实时数据信号经处理、放大，转化为标准的电信号，通过输入接口不断输入到PLC10中；PLC10将收到的电信号根据其内已编程序的设定进行分析、比较、判断，由PLC10按照已设计的控制程序分别向计量泵，电磁阀组，输出不同的电气信号，控制其开启和闭合，完成检测与控制过程，达到在线检测和自动控制的目的。

PLC10与触摸屏39组成的控制系统通过触摸屏39组态软件组成的人机对话环境，实现对PLC10的可视化功能。PLC10接收的信号经过转换后传输到触摸屏39，触摸屏39显示实时的游离碱度、PH值、电导率、温度值、及游离碱度、PH、电导率变化曲线和报警显示功能。通过触摸屏39对控制参数进行设定，给PLC10发送指令，控制各分系统的现场执行机构。

由上位工控机9和显示屏38和组态软件组成的监控系统通过以太网与PLC10控制系统连接，通过PLC10将所有现场数据读出，包括设备状态显示、检测工艺参数显示，记录历史数据，报表制作与打印功能。实现在线监控、报表制作与数据保存功能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种游离碱度控制系统，其特征在于，包括：

取样装置，所述取样装置适于从反应器中提取样品；

滴定装置，所述滴定装置与所述取样装置相连，并且适于对所述取样装置所提取的样品进行碱度滴定，以便确定所述样品的碱度；

加料装置，所述加料装置与所述反应器相连，用于向所述反应器中添加料液；

游离碱度控制装置，所述游离碱度控制装置分别与所述滴定装置和所述加料装置相连，以便基于所述滴定装置中得到的所述样品的碱度，启动或关闭所述加料装置向所述反应器中添加料液。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述取样装置分别与第一反应器和第二反应器相连，其中，所述第一反应器为预脱脂槽，所述第二反应器为脱脂槽，所述加料装置分别向所述第一和第二反应器中添加含有氢氧化钠和碳酸钠的溶液。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述游离碱度控制装置进一步与所述取样装置相连，用于控制所述取样装置从所述反应器中提取样品。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述取样装置按照预定的周期从所述反应器中提取样品。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述滴定装置中设置有盐酸或硫酸标准溶液，用于对所述样品进行滴定。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述游离碱度控制装置中预先设置有控制值，当所述样品的碱度低于所述控制值时，启动所述加料装置向所述反应器中添加料液，并且控制所述加料装置的加料量。

7.一种对金属工件进行涂装前处理的方法，其特征在于，包括

将所述金属工件依次在预脱脂槽和脱脂槽中进行预脱脂处理和脱脂处理，以便得到经过脱脂处理的金属工件；

将所述经过脱脂处理的金属工件在第一水洗槽中进行第一水洗，

将经过第一水洗的金属工件在皮膜转化槽中，利用皮膜转化剂进行处理，以便在所述金属工件的表面形成皮膜；以及

对表面形成皮膜的金属工件在第二水洗槽中进行第二水洗，以便获得经过涂装前处理的金属工件，

其中，

所述预脱脂槽和脱脂槽分别独立地与权利要求1-6任一项所述的游离碱度控制系统相连，以便在脱脂过程中，分别对所述预脱脂槽和脱脂槽中的游离碱度进行控制。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在对金属工件进行预脱脂处理之前，对所述金属工件在预清洗槽中进行预清洗处理。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述预脱脂槽和脱脂槽中采用含有氢氧化钠和碳酸钠的溶液对所述金属工件进行预脱脂处理和脱脂处理。

10.一种金属工件，其是根据权利要求7-9任一项所述的方法制备的。

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