CN107937902B - 一种金属表面雾化喷淋前处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属表面雾化喷淋前处理工艺，包括以下步骤：(1)将待处理金属工件挂在流水线挂钩上，在传动链条带动下沿处理箱运动，先进入处理箱脱脂段进行脱脂液喷淋脱脂处理；(2)脱脂后的金属工件进入处理箱水洗段进行清洁水喷淋水洗处理；(3)水洗后的金属工件进入处理箱上膜段进行处理液雾化喷淋上膜处理，雾化喷出的处理液悬浮在处理箱上膜段，金属工件经过时，表面会吸附上处理液，进而完成上膜工序；然后进入烘干段将经上膜处理后的金属工件烘干，完成金属工件的表面前处理。本发明可有效避免上膜处理液受到污染，减少处理液的浪费并消除串槽带来的影响，提高处理液上膜质量及上膜均一性，保持了前处理膜的稳定性。

Description

一种金属表面雾化喷淋前处理工艺

技术领域

本发明涉及一种金属表面雾化喷淋前处理工艺，属于金属表面前处理领域。

背景技术

为了给金属底材提供良好保护，防止涂装前金属底材被腐蚀并提高漆膜与底材的结合力和防腐蚀性能，金属底材在涂装前要先进行金属表面前处理。目前常用的金属表面前处理工艺有硅烷化处理工艺、硅锆复合处理工艺、锆化处理工艺。金属表面前处理工艺包括脱脂、水洗、上膜等工序，目前脱脂、水洗及上膜工序的处理方式均采用浸泡式、喷淋式、浸泡喷淋组合式或刷涂式。然而上述处理方式，尤其是在上膜工序中使用会存在以下弊端：喷淋式上膜处理方式，处理液反复喷淋容易产生泡沫，且反复喷淋金属底材后处理液中金属离子的含量会升高，导致处理液出现变色、浑浊等现象，影响处理液的性能；若前边脱脂及水洗效果不好，金属工件还会将脱脂槽中不易洗净的表面活性剂及杂质离子带入处理液槽中，引起串槽，严重影响处理液的上膜质量及使用寿命；而且处理液反复喷淋使用，随时间的延长，处理液的浓度会逐渐发生变化，从而导致上膜质量不均一，前处理膜性能不稳定。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种金属表面雾化喷淋前处理工艺。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种金属表面雾化喷淋前处理工艺，包括以下步骤：

(1)将待处理金属工件挂在流水线挂钩上，在传动链条带动下沿处理箱运动，先进入处理箱脱脂段进行脱脂液喷淋脱脂处理；

(2)脱脂后的金属工件进入处理箱水洗段进行清洁水喷淋水洗处理；

(3)水洗后的金属工件进入处理箱上膜段进行处理液雾化喷淋上膜处理，雾化喷出的处理液悬浮在处理箱上膜段，金属工件经过时，表面会吸附上处理液，进而完成上膜工序；然后进入烘干段将经上膜处理后的金属工件烘干，完成金属工件的表面前处理。

优选的，步骤(3)中：处理液通过沿处理箱上膜段前后布设的多道雾化喷嘴组雾化喷出，每道雾化喷嘴组由多个雾化喷嘴组成，该多个雾化喷嘴在处理箱的箱体内壁周圈间隔分布，且雾化喷嘴垂直于处理箱的箱体内壁或统一朝着顺时针或逆时针方向倾斜，以使得雾化喷出的处理液在处理箱箱体内循环。

优选的，所述雾化喷嘴流量控制为1.5～5L/h，气体压力控制为0.15～0.4MPa。

优选的，每道雾化喷嘴组中相邻雾化喷嘴之间的间隔为40～60cm，相邻每道雾化喷嘴组之间的间隔为150～200cm。

优选的，步骤(1)中：采用两道脱脂处理，分别为预脱脂处理和主脱脂处理，脱脂液温度为40～45℃，总脱脂时间为5分钟以上。

优选的，步骤(2)中：采用三道水洗处理，第一道和第二道水洗使用自来水洗，第三道水洗使用纯水洗。

该工艺仅适用于金属表面硅烷化或硅锆复合的前处理过程，对于金属表面磷化或钝化处理则并不适用。

本发明的有益技术效果是：

本发明设计了一种金属表面雾化喷淋前处理工艺，可供流水线处理冷轧钢板、镀锌板和铝材等金属材质板材或工件，使用本发明工艺进行金属板材或工件处理，可有效避免上膜处理液受到污染，减少处理液的浪费并消除串槽带来的影响，提高处理液上膜质量及上膜均一性，保持了前处理膜的稳定性，避免了对后续漆膜的附着力、干燥性能和耐腐蚀性能造成影响，有效降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明的工艺流程示意图；

图2为图1的局部结构示意图，主要示出处理箱上膜段结构；

图3为本发明中处理液雾化喷淋管的结构示意图；

图4为处理箱上膜段中处理液雾化喷嘴一种布置方式的结构示意图；

图5为处理箱上膜段中处理液雾化喷嘴另一种布置方式的结构示意图；

图6为处理箱上膜段中处理液雾化喷嘴第三种布置方式的结构示意图；

图7为本发明中脱脂液喷淋管的布置示意图；

图8为处理箱脱脂段中脱脂液喷嘴的布置示意图；

图9为本发明所采用处理液雾化喷嘴一种方式的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种金属表面雾化喷淋前处理工艺，具体包括以下步骤：

(1)将待处理金属工件挂在流水线挂钩上，在传动链条带动下沿处理箱运动，先进入处理箱脱脂段进行脱脂液喷淋脱脂处理；

(2)脱脂后的金属工件进入处理箱水洗段进行清洁水喷淋水洗处理；

(3)水洗后的金属工件进入处理箱上膜段进行处理液雾化喷淋上膜处理，雾化喷出的处理液悬浮在处理箱上膜段，金属工件经过时，表面会吸附上处理液，进而完成上膜工序；然后进入烘干段将经上膜处理后的金属工件烘干，完成金属工件的表面前处理。

本发明通过采用雾化喷淋的方式进行金属工件上膜，可有效避免上膜处理液受到污染，减少处理液的浪费并消除串槽带来的影响，提高了处理液上膜质量及上膜均一性，保持了前处理膜的稳定性。

作为对本发明的进一步改进，步骤(3)中：处理液通过沿处理箱上膜段前后布设的多道雾化喷嘴组雾化喷出，每道雾化喷嘴组由多个雾化喷嘴组成，该多个雾化喷嘴在处理箱的箱体内壁周圈间隔分布，且雾化喷嘴垂直于处理箱的箱体内壁或统一朝着顺时针或逆时针方向倾斜，如倾斜45°固定，以使得雾化喷出的处理液在处理箱箱体内循环，可避免存在雾化盲区，提高上膜质量。

进一步的，所述雾化喷嘴流量(雾化喷嘴的雾化液喷出口流量)控制为1.5～5L/h，气体压力(雾化喷嘴进气口压力)控制为0.15～0.4MPa。通过对喷嘴流量及气体压力的控制参数进行选择，可进一步提升金属工件的雾化上膜效果，提高上膜质量及上膜均一性。

更进一步的，每道雾化喷嘴组中相邻雾化喷嘴之间的间隔为40～60cm，相邻每道雾化喷嘴组之间的间隔为150～200cm。当然，相邻雾化喷嘴之间的间隔，以及相邻每道雾化喷嘴之间的间隔均可根据流水线速度等进行调整。

进一步的，步骤(1)中：采用两道脱脂处理，分别为预脱脂处理和主脱脂处理，脱脂液温度为40～45℃，总脱脂时间为5分钟以上。

步骤(2)中：采用三道水洗处理，第一道和第二道水洗使用自来水洗，第三道水洗使用纯水洗。第一水洗槽和第二水洗槽中的水不必每天更换，但第三水洗槽中的水应使用流动的纯水，保证槽中的水清澈不浑浊，并且做到定时检测，保持pH值在5.5～7.0之间，最佳pH值为6.5。为节约水资源，降低生产成本，可将各水洗槽串联起来，使第三水洗槽中溢出的水溢流到第二水洗槽，第二水洗槽中的水溢流到第一水洗槽，第一水洗槽中的水溢流到污水处理池。

本发明通过预脱脂和主脱脂，以及分阶段三级水洗的工艺布置，即提高了金属工件的脱脂和水洗效果，又避免了脱脂液和清洁水的浪费，提升了上膜质量，降低了成本。

步骤(3)中：雾化落回箱体中的处理液可回收再处理，再处理的处理液经检测合格后可继续使用。可依据流水线速度确定雾化区即上膜段长度以及上膜段中管路、喷嘴的数量。

本发明雾化喷嘴由气路和液路组成，处理液存放桶放置在处理槽外，处理液由压力水泵输送到液路管道内，空气压缩机将压力输送到气路管道内，气液配合实现雾化喷出。金属板材或工件经过雾化区时，表面会吸附上处理液，进而完成上膜工序；上膜完成后无需水洗，板材随流水线进入烘干区，完成前处理。前处理后的板材随流水线进入涂装区进行喷塑或喷漆处理。

本发明上膜段处理液雾化喷淋管上的相邻雾化喷嘴之间间隔40～60cm，相邻处理液雾化喷淋管之间间隔150～200cm，雾化喷淋管并联连接，具体可在每组管路上均安装控制开关，可根据需要控制每组管路的启停。

雾化喷嘴可采用如下布置方式：箱体两侧的雾化喷嘴垂直箱体两侧固定，箱体底侧雾化喷嘴以垂直箱体底侧方向向左侧倾斜45°固定，箱体顶侧雾化喷嘴以垂直箱体顶侧方向向右侧倾斜45°固定，从而使得雾化出的处理液可以在箱体内循环，避免存在雾化盲区。若箱体较宽，处理液雾化后单靠喷嘴的压力难以达到循环时，可以在箱体底侧和顶侧以垂直箱体方向向右或向左倾斜45°的方向加装多个空气喷嘴，处理液雾化喷出后，调节空气喷嘴出气压力，实现雾化出的处理液在箱体内循环。

具体可根据流水线箱体高度和宽度确定侧面喷嘴数和底侧、顶侧喷嘴数；根据流水线速度及前处理所需时间确定雾化区即上膜段长度，进而确定使用管路数。

上述雾化喷淋前处理过程相比目前的喷淋前处理，处理液使用过程中不会产生泡沫，处理液中金属离子的含量不会升高，处理液不会出现变色、浑浊等现象，避免了串槽对处理液带来的影响，提高了处理液的上膜质量和使用寿命；雾化回收的处理液经处理检测合格后可继续使用。简化了工艺流程，避免了处理液受到污染而引起的处理液浪费，消除了串槽带来的影响，提高了处理液上膜质量及上膜均一性，节约了清洗用水并提高清洗用水的使用效率，有效降低生产成本。

上述金属表面雾化喷淋前处理工艺对本领域技术人员来说可采用多种结构方式来实现。下面仅给出一种较为具体的实施例，以对本发明作更为具体的说明，但其不应作为对本发明保护范围的限制。

结合附图，一种金属表面雾化喷淋前处理设备，包括处理箱1，处理箱1整体呈回字形，为了方便内部结构的展示，图1中仅示出处理箱局部段体的敞开结构。在处理箱1的顶部沿其伸展方向设置有带动金属工件2在处理箱1中运动的传动链条3，传动链条3通过多个支撑架4固定在处理箱1的顶部，在传动链条3上吊挂有用于悬挂金属工件的挂钩，所述处理箱1的顶部中心沿其伸展方向设置有方便挂钩伸入处理箱内部的豁口。

如图1、2所示，在处理箱1的内部从前至后依次划分为脱脂段101、水洗段102和上膜段103，当然也可在上膜段103的后方加装有烘干段。所述上膜段103的内部平行间隔布设多根处理液雾化喷淋管25，在处理液雾化喷淋管25上设置有多个处理液雾化喷嘴5。如图3所示，所述处理液雾化喷淋管包括一处理液输送支管6和一气体输送支管7。所述处理液雾化喷嘴5可采用现有雾化喷嘴结构，一边进液、一边进气，在雾化腔雾化后以细小雾滴的形式喷出。图9示出了一种较为普遍的结构，如图所示，处理液雾化喷嘴5包括进气口501、进液口502、雾化液喷出口503和雾化流量调节阀504，进气口501与气体输送支管7连通，进液口502与处理液输送支管6连通。所述处理箱上膜段外侧设置有处理液存放桶8，处理液存放桶8通过处理液输送主管道9与处理液输送支管6连通，在处理液输送主管道9上设置有压力泵10，所述气体输送支管7与气体输送主管11连通，在气体输送主管11上设置有空气压缩机12和压力调节阀24。

所述处理液雾化喷淋管沿处理箱的箱体内壁纵截面布设，相应的处理液雾化喷淋管整体也呈上方带有豁口的回字形。处理液雾化喷嘴5沿处理液雾化喷淋管间隔布设，其中布置在处理液雾化喷淋管顶部的处理液雾化喷嘴以垂直箱体顶侧向右侧倾斜45°固定，布置在处理液雾化喷淋管底部的处理液雾化喷嘴以垂直箱体底侧向左侧倾斜45°固定，布置在处理液雾化喷淋管左侧的处理液雾化喷嘴与布置在处理液雾化喷淋管右侧的处理液雾化喷嘴均以垂直箱体左侧或右侧固定，如图4所示，处理液雾化喷嘴采用该布置方式可使得雾化喷出的处理液在处理箱的箱体内循环，以避免存在雾化盲区。图5示出另一种实施方式，如图所示，布置在处理液雾化喷淋管顶部的处理液雾化喷嘴以垂直箱体顶侧向右侧倾斜45°固定，布置在处理液雾化喷淋管底部的处理液雾化喷嘴以垂直箱体底侧向左侧倾斜45°固定，布置在处理液雾化喷淋管左侧的处理液雾化喷嘴以垂直箱体左侧向上倾斜15°固定，布置在处理液雾化喷淋管右侧的处理液雾化喷嘴以垂直箱体右侧向下倾斜10°固定，以使得雾化喷出的处理液在处理箱的箱体内能够更好的循环，避免存在雾化盲区，进一步提升上膜质量。

作为对本发明的进一步设计，如图6所示，在箱体的顶侧最右端以垂直箱体方向向右侧倾斜45°加装一个第一空气喷嘴13，在箱体的底侧最右端以垂直箱体方向向左侧倾斜45°加装一个第二空气喷嘴14，第一空气喷嘴13和第二空气喷嘴14均与气体输送支管连通。处理液雾化喷出后，通过调节空气喷嘴的出气压力，可增强雾化液在箱体内的循环效果。该结构设计方式尤其适用于箱体较宽，单靠雾化喷嘴的压力难以达到雾化液循环效果时。

更进一步的，在处理箱上膜段103的下方设置有处理液收集槽15，在处理箱上膜段的底部间隔设置有条形处理液底流口16。雾化落回箱体中的处理液经处理液底流口16流入处理液收集槽15中，进行回收再处理，再处理的处理液经检测合格后可继续使用。

上述脱脂段的内部平行间隔布设多根脱脂液喷淋管17，在脱脂液喷淋管上设置有多个脱脂液喷嘴18。该脱脂液喷嘴也是采用现有喷嘴结构，只不过是只需要喷出一定压力的液体，不需要进行雾化。如可采用类似于洗车喷枪的喷嘴结构等。在处理箱脱脂段的下方设置有脱脂槽，脱脂槽通过脱脂液输送主管道与脱脂液喷淋管连接，在处理箱脱脂段的底部间隔设置有条形脱脂液底流口。所述水洗段的内部平行间隔布设多根水洗喷淋管，在水洗喷淋管上设置有多个清洁水喷嘴，在处理箱水洗段的下方设置有水洗槽，水洗槽通过清洁水输送主管道与水洗喷淋管连接，在处理箱水洗段的底部间隔设置有条形喷淋水底流口。所述脱脂液喷淋管和水洗喷淋管均沿处理箱的箱体内壁布设，脱脂液喷嘴沿脱脂液喷淋管间隔布设，且脱脂液喷嘴和清洁水喷嘴均以垂直于箱体当前壁面固定，即脱脂液喷嘴安装在箱体侧面时，脱脂液喷嘴与箱体侧面垂直，脱脂液喷嘴安装在箱体顶面或底面时，脱脂液喷嘴与箱体顶面或底面垂直。图7、8示出脱脂段中脱脂液喷淋管的布置方式以及脱脂液喷嘴在脱脂液喷淋管上的分布，水洗段中清洁水喷嘴在水洗喷淋管上的分布以及水洗喷淋管的布置方式同脱脂段一样。本发明中脱脂段和水洗段采用上述喷淋结构，可实现对金属工件的全方位喷淋，确保脱脂及水洗效果，为后续的雾化上膜确立基础，进一步提高处理液上膜质量和上膜均一性。而且采用上述喷淋结构，一方面可确保脱脂效果，另一方面可将金属工件表面的表面活性剂及杂质离子全部冲洗干净，避免带入处理液槽中，消除串槽。

作为对本发明的进一步设计，所述脱脂段包括预脱脂段和主脱脂段，在预脱脂段的内部设置有预脱脂喷淋管，在主脱脂段的内部设置有主脱脂喷淋管，所述脱脂槽包括预脱脂槽19和主脱脂槽20，预脱脂喷淋管与预脱脂槽19连通，主脱脂喷淋管与主脱脂槽20连通，所述条形脱脂液底流口包括预脱脂液底流口和主脱脂液底流口，预脱脂液底流口位于预脱脂槽的上方，主脱脂液底流口位于主脱脂槽的上方。

所述水洗段包括第一水洗段、第二水洗段和第三水洗段，在第一水洗段的内部设置有第一水洗喷淋管，第二水洗段的内部设置有第二水洗喷淋管，第三水洗段的内部设置有第三水洗喷淋管，所述水洗槽包括第一水洗槽21、第二水洗槽22和第三水洗槽23，第一水洗喷淋管与第一水洗槽连通，第二水洗喷淋管与第二水洗槽连通，第三水洗喷淋管与第三水洗槽连通，所述条形喷淋水底流口包括第一喷淋水底流口、第二喷淋水底流口和第三喷淋水底流口，第一喷淋水底流口位于第一水洗槽的上方，第二喷淋水底流口位于第二水洗槽的上方，第三喷淋水底流口位于第三水洗槽的上方。

本发明通过预脱脂和主脱脂，以及分阶段三级水洗的结构布置，即提高了金属工件的脱脂和水洗效果，又避免了脱脂液和清洁水的浪费，提升了上膜质量，降低了成本。

更进一步的，第三水洗槽的出水口通过第一溢流管与第二水洗槽的进水口连通，第二水洗槽的出水口通过第二溢流管与第一水洗槽的进水口连通，第一水洗槽的出水口连通污水管道，所述第三水洗槽的出水口、第二水洗槽的出水口和第一水洗槽的出水口的高度依次降低。其中第一水洗槽和第二水洗槽采用自来水，第三水洗槽采用洁净度更高且流动的纯水，通过高低口的结构布置可将清洁水充分利用，避免浪费，节省成本。

下面通过具体应用实例对本发明作进一步说明：

实例1

硅烷化处理，采用硅烷处理液。

流水线参数：流水线线速5m/s；处理箱箱体高2.4m，宽1.5m。

将需要前处理的金属板材或工件挂到流水线上，流水线带动金属板材或工件依次经过预脱脂、主脱脂、三道水洗处理，处理过程均采用喷淋方式。再将脱脂、水洗后的金属板材或工件进行上膜处理，将配制好的硅烷处理液倒入处理液存放桶内。将处理液输送主管道的一端插入硅烷处理液中，开启压力泵，然后开启空气压缩机，通过压力调节阀调节输出气压0.2Mpa，调节雾化喷嘴控制雾化流量1.8L/h；流水线带动金属板材或工件经过雾化区时，金属板材或工件表面会吸附上硅烷处理液，进而完成上膜工序。上膜完成后无需水洗，金属板材或工件随流水线进入烘干区，完成前处理。雾化落回箱体内的硅烷处理液经处理液底流口流入到处理液收集槽内，回收再处理。

预脱脂和主脱脂总时间保持在5分钟以上，依据流水线速度确定总脱脂区长度及管路、喷嘴数量；水洗采用三道水洗处理，第一道和第二道水洗使用自来水洗，第三道水洗使用纯水洗；第一水洗槽和第二水洗槽中的水不必每天更换，但第三水洗槽应使用流动的纯水，保证槽中的水清澈不浑浊，并且做到定时检测，保持pH值≤7.0；为节约水资源，降低生产成本，可将各水洗槽串联起来，使第三水洗槽溢出的水流入第二水洗槽，第二水洗槽溢出的水流入到第一水洗槽，第一水洗槽溢出的水溢流到污水管道进入污水处理池。

采用硅烷处理液，处理时间为1分钟，雾化区即上膜段长度保持5m左右；箱体内安装3组管路，间隔180cm；每组管路上布置12个雾化喷嘴，侧面各4个(间隔50cm，底端留40cm、顶端留50cm)，底侧2个(间隔50cm、两端各留50cm)，顶侧2个(位于顶侧管路末端)，底侧、顶侧喷嘴分别向右、向左倾斜45°。

实例2

硅锆复合处理，采用硅锆复合处理液。

流水线参数：流水线线速4m/s；箱体高2.2m，宽1.3m；

输出气压0.28Mpa，调节雾化喷嘴控制雾化流量3L/h；

采用硅锆复合处理液，处理时间为3分钟，雾化区长度保持12m左右，箱体内安装6组管路，间隔200cm，每组管路上布置12个雾化喷嘴，侧面各4个(间隔45cm，底端留35cm、顶端留50cm)，底侧2个(间隔50cm、两端各留40cm)，顶侧2个(位于顶侧管路末端)，底侧、顶侧喷嘴向左、向右倾斜45°。

其余同实例1。

Claims (1)

1.一种金属表面雾化喷淋前处理工艺，其特征在于包括以下步骤：

(1)将待处理金属工件挂在流水线挂钩上，在传动链条带动下沿处理箱运动，先进入处理箱脱脂段进行脱脂液喷淋脱脂处理；

(2)脱脂后的金属工件进入处理箱水洗段进行清洁水喷淋水洗处理；

(3)水洗后的金属工件进入处理箱上膜段进行处理液雾化喷淋上膜处理，雾化喷出的处理液悬浮在处理箱上膜段，金属工件经过时，表面会吸附上处理液，进而完成上膜工序；然后进入烘干段将经上膜处理后的金属工件烘干，完成金属工件的表面前处理；

步骤(3)中：处理液通过沿处理箱上膜段前后布设的多道雾化喷嘴组雾化喷出，每道雾化喷嘴组由多个雾化喷嘴组成，该多个雾化喷嘴在处理箱的箱体内壁周圈间隔分布，且雾化喷嘴统一朝着顺时针或逆时针方向倾斜，以使得雾化喷出的处理液在处理箱箱体内循环；

所述雾化喷嘴流量控制为1.5～5L/h，气体压力控制为0.15～0.4Mpa；

每道雾化喷嘴组中相邻雾化喷嘴之间的间隔为40～60cm，相邻每道雾化喷嘴组之间的间隔为150～200cm；

步骤(1)中：采用两道脱脂处理，分别为预脱脂处理和主脱脂处理，脱脂液温度为40～45℃，总脱脂时间为5分钟以上；

步骤(2)中：采用三道水洗处理，第一道和第二道水洗使用自来水洗，第三道水洗使用纯水洗；

该工艺仅适用于金属表面硅烷化或硅锆复合的前处理过程。