CN116219418A - 一种汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，包括以下步骤：S10、将表调剂溶液与中和剂及水混合得表面调理混合液；S20、将车身置于所述表面调理混合液中，对所述车身进行表面调整处理，得表面调整处理后的车身；S30、将所述表面处理后的车身在磷化处理液中进行磷化处理，得磷化处理后的车身；其中，所述表面调理混合液中锌离子的摩尔浓度为0.6～2.0mol/L。本发明通过使用表调剂溶液，无需传统粉剂产品的预混工序，避免造成现场粉尘污染及预混不彻底的问题，进而提高涂装产品质量性能。通过控制锌离子的摩尔浓度，从而控制表面调理混合液的活性，避免在车身形成细小颗粒。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，特别涉及一种汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法。
背景技术
表面调整是涂装前处理工序的重要过程之一，表调剂的主要成分为多聚磷酸钛盐或锌盐，通过化学反应生成大量附着在金属表面的网状结晶核，磷化初期就能在晶核周围快速生成均匀的磷酸盐结晶，限制了晶体继续生长，从而加速磷化反应过程，促使磷化膜细密均匀。
目前表面调整工序使用的是传统磷酸钛系表面调整剂，该产品多为粉状体，使用前需进行预混溶解后再进行配槽，存在预混不彻底导致车身质量异常、现场粉尘污染等问题，生产过程多次出现预混不彻底、导致车身形成细小颗粒的缺陷，增加后续处理成本，不满足当前节能、环保的生产理念。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，旨在解决现有技术中预混不彻底、现场粉尘污染，车身形成细小颗粒的缺陷等问题。
本发明提供了一种汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，包括以下步骤：
S10、将表调剂溶液与中和剂及水混合得表面调理混合液；
S20、将车身置于所述表面调理混合液中，对所述车身进行表面调整处理，得表面调整处理后的车身；
S30、将所述表面处理后的车身在磷化处理液中进行磷化处理，得磷化处理后的车身；
其中，所述表面调理混合液中锌离子的摩尔浓度为0.6～2.0mol/L。
可选地，步骤S10中，表调剂溶液与中和剂的质量比为(4～4.5):1。
可选地，步骤S10中，表面调理混合液中，表调剂溶液的质量浓度为w1，中和剂的质量浓度为w2，其中，0.5kg/m3≤w1+w2≤1.0kg/m3。
可选地，步骤S20中，对所述车身进行表面调整处理的时间为15～120S。
可选地，步骤S10之后，步骤S20之前还包括：
对所述表面调理混合液进行均质处理，其中，均质处理的时间为1～2h。
可选地，步骤S20中，对所述车身进行表面调整处理包括：对表面调理混合液进行更换，其中，所述表面调理混合液更换的速率为80～120L/h。
可选地，步骤S30中，对所述表面处理后的车身在磷化处理液中进行磷化处理时，磷化处理液呈循环流动状态，其中，所述车身表面的压力为0.06～0.1MPa。
可选地，步骤S30中，将所述表面处理后的车身在磷化处理液中进行磷化处理包括在表面处理后的车身表面形成磷化结晶膜，其中，磷化结晶膜重为2.2～2.5g/m2。
可选地，所述磷化结晶膜中磷化结晶的粒径为3～4μm。
可选地，步骤S30中，将所述表面处理后的车身在磷化处理液中进行磷化处理的处理温度为39～41℃。
本发明的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法通过使用表调剂溶液，无需传统粉剂产品的预混工序，避免造成现场粉尘污染及预混不彻底的问题，进而提高涂装产品质量性能。通过控制锌离子的摩尔浓度，从而控制表面调理混合液的活性，避免在车身形成细小颗粒。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法的效果图；
图2为本发明实施例2提供的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法中磷化结晶图；
图3为本发明对比例1提供的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法中形成的条状水波纹缺陷图；
图4为本发明实施例1提供的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法的流程图；
图5为本发明实施例1提供的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法的表面调理罐工作原理图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
表面调整是涂装前处理工序的重要过程之一，表调剂的主要成分为多聚磷酸钛盐或锌盐，通过化学反应生成大量附着在金属表面的网状结晶核，磷化初期就能在晶核周围快速生成均匀的磷酸盐结晶，限制了晶体继续生长，从而加速磷化反应过程，促使磷化膜细密均匀。
目前表面调整工序使用的是传统磷酸钛系表面调整剂，该产品多为粉状体，使用前需进行预混溶解后再进行配槽，存在预混不彻底导致车身质量异常、现场粉尘污染等问题，生产过程多次出现预混不彻底、导致车身形成细小颗粒的缺陷，增加后续处理成本，不满足当前节能、环保的生产理念。鉴于此，本发明提出了一种汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，旨在解决现有技术中预混不彻底、现场粉尘污染，车身形成细小颗粒的缺陷等问题。其中，图1为本发明实施例1提供的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法的效果图；图2为本发明实施例2提供的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法中磷化结晶图；图3为本发明对比例1提供的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法中形成的条状水波纹缺陷图；图4为本发明实施例1提供的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法的流程图；图5为本发明实施例1提供的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法的表面调理罐工作原理图。包括以下步骤：
S10、将表调剂溶液与中和剂及水混合得表面调理混合液；
S20、将车身置于所述表面调理混合液中，对所述车身进行表面调整处理，得表面调整处理后的车身；
S30、将所述表面处理后的车身在磷化处理液中进行磷化处理，得磷化处理后的车身；
其中，所述表面调理混合液中锌离子的摩尔浓度为0.6～2.0mol/L。具体地，所述表面调理混合液中锌离子的摩尔浓度可以是0.6mol/L、0.8mol/L、1.0mol/L、1.2mol/L、1.4mol/L、1.6mol/L、1.8mol/L、2.0mol/L。
同时表面调理混合液的pH保持为8～10，在碱性环境下，表面调理效果更佳。其中表面调理混合液的厂家为Henkel汉高公司，型号为Bonderite M-AC AL2000液体表面调整剂。具体地，表面调理混合液的pH值可以是8、8.5、9、9.5、10。
本发明的技术方案通过使用表调剂溶液，无需传统粉剂产品的预混工序，避免造成现场粉尘污染及预混不彻底的问题，进而提高涂装产品质量性能。通过控制锌离子的摩尔浓度，从而控制表面调理混合液的活性，避免在车身形成细小颗粒。
进一步地，步骤S10中，表调剂溶液与中和剂的质量比为(4～4.5):1。确保槽液pH值为8～10、锌离子的摩尔浓度满足要求，通过调整表调剂溶液与中和剂的质量比，从而使得表面调理混合液的活性处于合适范围，避免活性过高导致的波浪纹，同时避免活性过低表面调整效果不佳。具体地，表调剂溶液与中和剂的质量比可以是4:1、4.1:1、4.2:1、4.3:1、4.4:1、4.5:1。
进一步地，步骤S10中，表面调理混合液中，表调剂溶液的质量浓度为w1，中和剂的质量浓度为w2，其中，0.5kg/m3≤w1+w2≤1.0kg/m3。通过控制表调剂溶液和中和剂的浓度之和，确保槽液pH值为8～10、锌离子的摩尔浓度满足要求，控制表面调理混合液的活性处于合适范围，避免活性过高导致的波浪纹，同时避免活性过低表面调整效果不佳。具体地，w1+w2可以是0.5kg/m3、0.6kg/m3、0.7kg/m3、0.8kg/m3、0.9kg/m3、1.0kg/m3。
进一步地，步骤S20中，对所述车身进行表面调整处理的时间为15～120S。通过控制表面处理的时间，使得车身的表面处理符合要求，同时满足流水线生产节拍的需要。具体地，表面调整处理的时间可以是15s、30s、40s、50s、60s、70s、80s、90s、100s、110s、120s。
进一步地，步骤S10之后，步骤S20之前还包括：对所述表面调理混合液进行均质处理，其中，均质处理的时间为1～2h。通过均质，可以使得表面调理混合液混合均匀，使得车身在浸入表面调理混合液中时，每个地方的浓度均保持一致，使得车身被表面调理的效果更均一。具体地，均质处理的时间可以是1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h、2h。
进一步地，步骤S20中，对所述车身进行表面调整处理包括：对表面调理混合液进行更换，其中，所述表面调理混合液更换的速率为80～120L/h。也即，在整个表面调整过程中，表面调理混合液都是处于动态更新的过程，更新的速率为80～120L/h，可以保证整个表面调整处理过程料液中的锌离子摩尔浓度以及pH维持动态平衡，保证每一辆车的车身都处于稳定的同一水平的锌离子摩尔浓度以及pH，保证表面调整的均一性。同时还可以保持所述表面调理混合液的结晶度，避免杂质富集，影响表面调理效果。具体地，所述表面调理混合液更换的速率可以是80L/h、90L/h、100L/h、110L/h、120L/h。
需要说明的是，表面调整处理采用常温即可，表面处理时，料液除了日常的循环更换，还需要根据工况及水质2～4个月进行整体更换，以减少杂质残留。
进一步地，步骤S30中，对所述表面处理后的车身在磷化处理液中进行磷化处理时，磷化处理液呈循环流动状态，其中，所述车身表面的压力为0.06～0.1MPa。为了使得磷化的过程，各位置的料液浓度保持恒定，所述磷化处理液呈循环流动状态，为了使得磷化处理效果最佳，需控制所述车身表面的压力为0.06～0.1MPa，避免压力过大在车身形成水波纹，影响外观。具体地，车身表面的压力可以是0.06MPa、0.07MPa、0.08MPa、0.09MPa、0.1MPa。
进一步地，步骤S30中，将所述表面处理后的车身在磷化处理液中进行磷化处理包括在表面处理后的车身表面形成磷化结晶膜，其中，磷化结晶膜重为2.2～2.5g/m2。经过表面调整处理后的车身再经过磷化处理，可以验证表面处理的效果，磷化结晶膜重为2.2～2.5g/m2，可减少磷化膜膜重，同时保证车身的性能。具体地，所述磷化结晶膜重可以是2.2g/m2、2.25g/m2、2.30g/m2、2.35g/m2、2.40g/m2、2.45g/m2、2.50g/m2。
进一步地，所述磷化结晶膜中磷化结晶的粒径为3～4μm。如图2所示，通过控制磷化膜磷化结晶的尺寸，可以使得磷化膜更均匀细腻，外观更好。具体地，所述磷化结晶膜中磷化结晶的粒径可以是3μm、3.2μm、3.4μm、3.6μm、3.7μm、3.8μm、3.9μm、4.0μm。
进一步地，步骤S30中，将所述表面处理后的车身在磷化处理液中进行磷化处理的处理温度为39～41℃。表调剂的高活性加速了磷化成膜速度，相应的磷化温度可适当降低，通过降低磷化处理温度，可以降低能耗，节约能源。具体地，所述磷化处理的温度可以是39℃、39.5℃、40℃、40.5℃、41℃。
需要说明的是，在实际的生产过程中，还可以根据磷化膜的情况来调整表面调理的参数，当生产节拍较小时，可适当减小表面调理混合液更换的速率以及车身表面的压力，当生产节拍较大时，可适当增加表面调理混合液更换的速率以及车身表面的压力。
在实际生产中，可以通过验证磷化及电泳涂层质量反应表面调理的效果，具体如下：
磷化膜状态为：目视车身呈浅灰色，磷化膜连续致密，不存在返锈、膜不均匀的情况；
电泳膜状态为：目视车身电泳漆膜平整、光滑，无电泳不良部位或者斑马纹等缺陷；
电泳漆膜厚度为：外表面≥15μm、内表面≥12μm；
磷化膜重为：2.2～2.5g/m2；
磷化结晶尺寸为：3～4μm，磷化结晶为柱状结晶，紧密均匀，无空隙；
中性耐盐雾性能：单边扩蚀宽度≤2mm，1000h；
电泳附着力：100/100(1mm间隔)≤0级；
铅笔硬度：≥H；
冲击强度：≥50Kg.cm；
杯突：≥7；
耐汽油性：起泡0级，恢复24小时不失光、不失光、不变色、不发糊、附着力0级(常温浸入(92#)汽油48h)
耐水性：无起泡，(40℃240h)；
耐酸性：不起泡、不起皱、不变色(0.1N H2SO4 24h)；
耐碱性：不起泡、不起皱、不变色(0.1N H2SO4 24h)；
耐湿热性：240h，状态调整24h，漆膜表面无起泡、起皱、无明显变色、失光等缺陷，附着力、抗石击性能无变化。
在日常生产中，除了表面调理混合液更换的速率为80～120L/h外，还需要额外添加表调剂和中和剂来补充被消耗的表调剂和混合剂，如图4和图5所示，可按以下方式管控：
1)加料方法：
设备：连续滴加式加料罐；
加料浓度：50kg/m3(加料罐中料剂浓度)；
投料配比：表调剂：中和剂＝1:1.5～2；
加料速度：
首日加料速度S(L/min)＝(A*B*C)/N/60/G/1000；
第二日加料速度S1(L/min)＝(A*B*C1)/N/60/G/1000；
A—车身单台平均面积(m2/台)；
B—生产节拍(台/h)；
C—同类型生产线单耗经验值(g/m2)；
N—加料液配槽质量比浓度(kg/m3)；
G—料液原液比重；
C1—前一天实际单台耗量(g/m2)；
对应加料计量泵铭牌上的开度—流量图表设定相应的加料泵阀门开度。
加料管控：
首次加料将加料罐补满，按上述计算过程设置阀门开度；
加料罐安装液位监测报警装置，当液位下降至一定位置时进行报警，现场人员立即将加料罐补满；
日常运行过程需要调整参数时，可通过调整阀门开度实现。
2)参数调整：
向表调槽内添加0.11kg/m3中和剂，PH值可增加1；
向表调槽内添加0.034kg/m3表调剂，锌离子摩尔浓度可升高约0.1mol/L；
加料罐阀门开度每提高(或降低)1％，连续滴加1h后槽液的PH值约可提高(或降低)0.006、锌离子摩尔浓度可提高(或降低)0.002。
表面调理料槽具体的操作，如图5所示，在将料液投槽和更换料液均采用投槽加料管道，管道开度大，加料迅速。而日常补料则采用日常滴加料管道，管道开度小，均匀补充被消耗的表调剂。
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，包括以下步骤：
1)配制表面调理混合液
将表调槽液排空后，清洗槽体、加料罐及管路，使用纯水注满槽体，开启循环和搅拌系统，直接使用抽料泵将磷酸锌系液态表调剂与中和剂以质量比为4.2:1的比例，投料浓度为0.7kg/m3，加水配制表面调理混合液，控制锌离子的摩尔浓度为1.5mol/L，pH值为9.0进行投料；
2)表面调整处理
待表调槽液循环2h后，实车过线进行验证。设定工艺参数：加料罐阀门开度设为30％，表面调理混合液更换的速率为100L/h；
3)磷化处理
磷化入槽表面流压力为0.08Mpa，磷化槽液温度42℃，车身经电泳、烘干后，观察电泳涂层外观质量无问题，电泳漆膜厚度外表面为20.5μm、内表面为15.2μm，均满足工艺要求(外表面≥15um、内表面≥12um)；量产使用后，随车挂板过前处理、电泳及烘房，制作磷化和电泳实验板，测试各项性能均满足工艺要求，具体结果如表1所示：
表1车身性能参数(一)
连续使用3个月后，目视可见表调槽液较脏、杂质过多，表调剂消耗速率增大，此时重新更换槽液。
实施例2
一种汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，包括以下步骤：
1)配制表面调理混合液
将表调槽液排空后，清洗槽体、加料罐及管路，使用纯水注满槽体，开启循环和搅拌系统，直接使用抽料泵将磷酸锌系液态表调剂与中和剂以质量比为4:1的比例，投料浓度为0.7kg/m3，加水配制表面调理混合液，控制锌离子的摩尔浓度为1.0mol/L，pH值为9.0进行投料；
2)表面调整处理
待表调槽液循环2h后，实车过线进行验证。设定工艺参数：加料罐阀门开度设为30％，表面调理混合液更换的速率为85L/h；
3)磷化处理
磷化入槽表面流压力为0.08Mpa，磷化槽液温度39℃，车身经电泳、烘干后，观察电泳涂层外观质量无问题，电泳漆膜厚度外表面为19.8μm、内表面为15.0μm，均满足工艺要求(外表面≥15um、内表面≥12um)；量产使用后，随车挂板过前处理、电泳及烘房，制作磷化和电泳实验板，测试各项性能均满足工艺要求，具体结果如表2所示：
表2车身性能参数(二)
连续使用3个月后，目视可见表调槽液较脏、杂质过多，表调剂消耗速率增大，此时重新更换槽液。
对比例1
一种汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，包括以下步骤：
1)配制表面调理混合液
将表调槽液排空后，清洗槽体、加料罐及管路，使用纯水注满槽体，开启循环和搅拌系统，直接使用抽料泵将磷酸锌系液态表调剂与中和剂以质量比为4.2:1的比例，投料浓度为0.7kg/m3，加水配制表面调理混合液，控制锌离子的摩尔浓度为1.5mol/L，pH值为9.0进行投料；
2)表面调整处理
待表调槽液循环2h后，实车过线进行验证。设定工艺参数：加料罐阀门开度设为30％，表面调理混合液更换的速率为100L/h；
3)磷化处理
磷化入槽表面流压力0.14Mpa，磷化槽液温度42℃，经磷化后，外表面出现条纹状斑痕，如图3所示，其产生原因是该液态表调剂相较旧产品活性更高，磷化皮膜形成速度更快，当车身一进入磷化槽便开始成膜反应，而磷化入槽表面流压力过高、水流不断冲击车身，导致形成条状水波纹的磷化膜，不符合要求。
本发明通过使用表调剂溶液，无需传统粉剂产品的预混工序，避免造成现场粉尘污染及预混不彻底的问题，进而提高涂装产品质量性能。通过控制锌离子的摩尔浓度，从而控制表面调理混合液的活性，避免在车身形成细小颗粒。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、将表调剂溶液与中和剂及水混合得表面调理混合液；
S20、将车身置于所述表面调理混合液中，对所述车身进行表面调整处理，得表面调整处理后的车身；
S30、将所述表面处理后的车身在磷化处理液中进行磷化处理，得磷化处理后的车身；
其中，所述表面调理混合液中锌离子的摩尔浓度为0.6～2.0mol/L。
2.如权利要求1所述的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，其特征在于，步骤S10中，表调剂溶液与中和剂的质量比为(4～4.5):1。
3.如权利要求1所述的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，其特征在于，步骤S10中，表面调理混合液中，表调剂溶液的质量浓度为w1，中和剂的质量浓度为w2，其中，0.5kg/m3≤w1+w2≤1.0kg/m3。
4.如权利要求1所述的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，其特征在于，步骤S20中，对所述车身进行表面调整处理的时间为15～120S。
5.如权利要求1所述的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，其特征在于，步骤S10之后，步骤S20之前还包括：
对所述表面调理混合液进行均质处理，其中，均质处理的时间为1～2h。
6.如权利要求1所述的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，其特征在于，步骤S20中，对所述车身进行表面调整处理包括：对表面调理混合液进行更换，其中，所述表面调理混合液更换的速率为80～120L/h。
7.如权利要求1所述的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，其特征在于，步骤S30中，对所述表面处理后的车身在磷化处理液中进行磷化处理时，磷化处理液呈循环流动状态，其中，所述车身表面的压力为0.06～0.1MPa。
8.如权利要求1所述的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，其特征在于，步骤S30中，将所述表面处理后的车身在磷化处理液中进行磷化处理包括在表面处理后的车身表面形成磷化结晶膜，其中，磷化结晶膜重为2.2～2.5g/m2。
9.如权利要求8所述的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，其特征在于，所述磷化结晶膜中磷化结晶的粒径为3～4μm。
10.如权利要求1所述的汽车涂装前表面调整及磷化处理的方法，其特征在于，步骤S30中，将所述表面处理后的车身在磷化处理液中进行磷化处理的处理温度为39～41℃。
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