南京噴漆淡談涂裝前處理流程

一．涂裝前表面處理目的

清除被涂物表面的油脂、油污、腐蝕產物、殘留雜質物等，并賦與表面一定的化學、物理特性，達到增加涂漆層附著力，增加被涂物的保護性和裝飾性目的。

二．涂裝前表面處理分類

1.按處理方法分類

機械法和化學法

機械法 化學法

2.按處理材質分類

金屬材料

非金屬材料

三．鋼鐵材料涂裝前表面處理

鋼鐵表面處理常用功能性工序

除油脂的目的在于清除掉工件表面的油脂、油污。方法包括機械法、化學法兩類。機械法主要是：手工擦刷、噴砂拋丸、火焰灼燒等。化學法主要：溶劑清洗、酸性清洗劑清洗、強堿液清洗，低堿性清洗劑清洗,溶劑乳化清洗等。我公司主要使用化學法除油脂工藝。

除油脫脂

低堿性清洗液清洗

低堿性清洗液是當前應用最為廣泛的一類除油脂劑。它的堿性低，一般pH值為9～12。對設備腐蝕較小，對工件表面狀態破壞小，可在低溫和中溫下使用，除油脂效率較高。特別在噴淋方式使用時，除油脂效果特別好。低堿性清洗劑主要由無機低堿性助劑、表面活性劑、消泡劑等組成。無機型助劑主要是硅酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酸鈉、碳酸鈉等。其作用是提供一定的堿度，有分散懸浮作用。可防止脫下來的油脂重新吸附在工件表面。表面活性劑主要采用非離子型與陰離子型，一般是聚氯乙烯類和磺酸鹽型，它在除油脂過程中起主要的作用。在有特殊要求時還需要加入一些其它添加物，如噴淋時需要加入消泡劑，有時還加入表面調整劑，起到脫脂、表調雙重功能。低堿性清洗劑已有很多商業化產品。

一般常用的低堿性清洗液配方和工藝如下：

浸泡型 

三聚磷酸鈉 4～10g/l 

硅 酸 鈉 0～10g/l 

碳 酸 鈉 4～10g/l 

表面活性劑 5～20g/l 

消 泡 劑 0 

表面調整劑 0～3 g/l 

游 離 堿 度 5～20點 

處 理 溫 度 常溫～80℃ 

處 理 時 間 5～20min 

鋁件、鋅件清洗時，必須考慮到它們在堿性條件下的腐蝕問題，一般宜用接近中性的清洗劑。

除油質量檢查方法

國家標準：鋼鐵件涂裝前除油程度檢驗方法（驗油試紙法） GB/T 13312 最新版本-1991

在生產中還有一些簡便快速實用的評價方法，在涂裝行業用得最普通的是水膜法，通過觀察水膜連續破裂情況，判定除油情況。 

化學除銹

2.除銹

機械除銹

化學除銹 

酸洗除銹、除氧化皮的方法是工業領域應用最為廣泛的方法。利用酸對氧化物溶解以及腐蝕產生氫氣的機械剝離作用達到除銹和除氧化皮的目的。酸洗中使用最為常見的是鹽酸、硫酸、磷酸。硝酸由于在酸洗時產生有毒的二氧化氮氣體，一般很少應用。鹽酸酸洗適合在低溫下使用，不宜超過45℃，使用濃度10%～45%，還應加入適量的酸霧抑制劑為宜。硫酸在低溫下的酸洗速度很慢，宜在中溫使用，溫度50～80℃，使用濃度10%～25%。磷酸酸洗的優點是不會產生腐蝕性殘留物（鹽酸、硫酸酸洗后或多或少會有少會有Cl-、SO42-殘留），比較安全，但磷酸的缺點是成本較高，酸洗速度較慢，一般使用濃度10%～40%，處理溫度可常溫到80℃。在酸洗工藝中，采用混合酸也是非常有效的方法，如鹽酸-硫酸混合酸，磷酸-檸檬酸混合酸。

在酸洗除銹除氧化皮槽液中，必須加入適量的緩蝕劑。緩蝕劑的種類很多，選用也比較容易，它的作用是抑制金屬腐蝕和防止“氫脆”。但酸洗“氫脆”敏感的工件時，緩蝕劑的選擇應特別小心，因為某些緩蝕劑抑制二個氫塬子變為氫分子的反應，即：2[H]→H2↑，使金屬表面氫塬子的濃度提高，增強了“氫脆”傾向。因此必須查閱有關腐蝕數據手冊，或做“氫脆”試驗，避免選用危險的緩蝕劑。

機械除銹

手工

電動工具 

噴砂拋丸

除銹質量檢查方法

化學法除銹-酸洗 行業標準(塬部頒標準)：《涂裝前表面準備—酸洗》JB/T 6978最新版本-1993

機械法除銹國家標準：涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級GB/T 8923最新版本-1988

3.中和

中和的目的是中和掉工件上的殘酸，使清洗更加干凈，根據工件形狀、輸送方式、工房間進度等實際情況，選擇采用中和或不采用中和工序。

中和大部分是使低濃度的純堿或燒堿水溶液，濃度一般在2%以下。

4.表面調整

表面調整的目的是促使磷化形成晶粒細致密實的磷化膜，以及提高磷化速度。

表面調整劑主要有兩類，一種是酸性表調劑，如草酸。另一種是膠體鈦。兩者的應用都非常普及，前者還兼備有除輕銹（工件運行過程中形成的“水銹”及“風銹”）的作用。在磷化前處理工藝中，是否選用表面調整工序和選用那一種表調劑都是由工藝與磷化膜的要求來決定的。一般塬則是：涂漆前打底磷化、快速低溫磷化需要表調。如果工件在進入磷化槽時，已經二次生銹，最好采用酸性表調。

表面調整

5.磷化

金屬在含有磷酸鹽的溶液中進行處理，形成金屬磷酸鹽化學轉化膜，這一工藝過程稱之為磷化，所形成的金屬磷酸鹽轉化膜稱之為磷化膜。

磷化目的

漆前磷化的目的主要是：給基體金屬提供短期工序間保護，在一定程度上防止金屬被腐蝕；提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力。

基本塬理

磷化過程包括化學與電化學反應。不同磷化體系、不同基材的磷化反應機理比較復雜。雖然科學家在這方面已做過大量的研究，但至今未完全弄清楚。當今，各學者比較贊同的觀點是磷化成膜過程主要是由如下4個步驟組成：

a.酸的浸蝕使基體金屬表面H+濃度降低

Fe – 2e→ Fe2+ 

2H++2e→2[H] → H2↑ ………………………………………(1)

b.促進劑（氧化劑）加速界面的H+ 濃度進一步快速降低

[氧化劑]+[H] → [還塬產物]+H2O 

Fe2++[氧化劑] → Fe3++[還塬產物] ………………………(2)

由于促進劑氧化掉第一步反應所產生的氫塬子，加快了反應（1）的速度，進一步導致金屬表面H+濃度急劇下降。同時也將溶液中的Fe2+氧化成為Fe3+

c.磷酸根的多級離解

H3PO4 →H2PO4－+H+→ HPO42－+2H+→ PO43－+3H+ …………………….….(3)

由于金屬表面的H+濃度急劇下降，導致磷酸根各級離解平衡向右移動，最終會離解出PO43-。

d.磷酸鹽沉淀結晶成為磷化膜

當金屬表面離解出的PO43－與溶液中（金屬界面）的金屬離子（如Zn2+、Mn2+、Ca2+、Fe2+）達到溶度積常數Ksp時，就會形成磷酸鹽沉淀，磷酸鹽沉淀結晶成為磷化膜。

2Zn2++Fe2++2PO43－+H2O→Zn2Fe(PO4)2·4H2O↓……………………(4)

3Zn2++2PO43－+4H2O→Zn3(PO4)2·4H2O↓…………………………(5)

磷酸鹽沉淀與水分子一起形成磷化晶核，晶核繼續長大成為磷化晶粒，無數個晶粒緊密堆集形成磷化膜。

磷化分類

磷化的分類

按磷化膜厚度（膜重）分類

國家標準GB/T6807即將出版的2001版

分類 膜重

g/m2 膜的組成 用途

次輕量級 0.2~1.0 主要由磷酸鐵、磷酸鈣或其他金屬的磷酸鹽所組成 用作較大形變鋼鐵工件的涂裝底層或耐蝕性要求較低的涂裝底層

輕量級 1.1~4.5 主要由磷酸鋅和（或）其他金屬的磷酸鹽所組成 用作涂裝底層

次重量級 4.6~7.5 主要由磷酸鋅和（或）其他金屬的磷酸鹽所組成 可用作基本不發生形變鋼鐵工件的涂裝底層

重量級 >7.5 主要由磷酸鋅、磷酸錳和（或）其他金屬的磷酸鹽組成 不宜作涂裝底層

6．鈍化

鈍化目的：封閉磷化膜孔隙，提高磷化膜耐蝕性，特別是提高漆膜的整體附著力和耐腐蝕性

鈍化

目前有一些用堿性無機鹽型鈍化（大部分含磷酸鹽，碳酸鹽，亞硝酸鹽，磷酸鹽等），這些物質嚴重損害漆膜的長期附著力和耐蝕性。

7．常用磷化工藝

對于無銹蝕工件

●除油脂→水洗→磷化→水洗→(鈍化→水洗)干燥或直接電泳

●除油脂→水洗→表面調整→磷化→水洗→(鈍化→水洗)干燥或直接電泳

對于有銹蝕工件

●除油脂→水洗→酸洗除銹→水洗→(中和)→表面調整→磷化→水洗→(鈍化→水洗)干燥或直接電泳

●除油除銹“二合一”→水洗→(中和)→表面調整→磷化→水洗→(鈍化→水洗)干燥或直接電泳

常用磷化膜電鏡圖譜

涂裝磷化質量檢查方法

國家標準《鋼鐵工件涂裝前磷化處理技術條件》GB/T 6807, 2001版即將出版.

四．有色金屬材料

在涂裝行業,有色金屬材料主要應用較多還是鋁合金和鋅合金。

鋁件、鋅件

鋁件表面處理

鋁件的除油:由于鋁是兩性金屬：酸性、堿性處理劑均可。

鋁件除氧化皮:常規是堿腐蝕工藝，一般用NaOH。

鋁件分化學氧化和電化學氧化（陽極氧化），在涂裝行業化學氧化為主。

鋁件化學氧化、磷化

鋁件常規涂裝前處理工藝為：

上件→除油脫脂→水洗→堿蝕→水洗→(硝酸出光→水洗)→化學氧化磷化 →水洗→烘干→冷卻→涂裝

上件→除油脫脂→水洗→堿蝕→水洗→(硝酸出光→水洗)→表面調整→磷化 →水洗→烘干→冷卻→涂裝

鋁件涂裝前化學氧化磷化處理電鏡圖譜

鋁件的陽極氧化在涂裝行業應用比較少，主要是考慮成本太高，當然陽極氧化+涂裝是很好的選擇，由于成本高，在高檔的建筑行業及要求重防腐性方面也有應用，大部分陽極氧化用于建筑裝飾材料，常用的陽極氧化主要是:

草酸陽極氧化

硫酸陽極氧化

鉻酸陽極氧化

典型工藝和方法見教材P176-P185頁

鋁件陽極氧化膜電鏡圖譜

鋅件表面處理

鋅件由于是兩性金屬，特別是在酸性條件下，反應速度很快，一般除油、除白銹基本是在堿性溶液中進行，比較常用的是低堿性除油和高堿除白銹。

鋅件 

在鍍鋅板件中，特別注意大冰花的鍍鋅板處理特別困難，一般此類材料不適合用于涂裝方面。