浅谈陶化前处理技术的成膜原理与应用
MENGYOU78945
2024-06-17 14:06
现在大部分金属表面处理中，部件基材多为冷轧板，在冲压成型过程中，常常用到冲压油或拉伸油，使得光滑表面带有油污，如不进行处理，会影响后续喷涂涂层的性能。磷化是一种传统的广泛用于金属表面前处理的工艺，通过磷酸盐与金属基体进行化学反应而在其表面形成磷酸盐化学转化膜（简称磷化膜），起到降低金属基材表面的活性，提高表面耐腐蚀性能的作用。磷化技术的发展已有一百多年历史，广泛应用于汽车、家用电器、机械等各个工业领域，在社会经济发展过程中起到了很重要的作用。但随着人们对环保的日益重视以及环保要求越来越高，磷化技术的劣势越发凸显，新型环保无磷前处理产品应运而生。科润公司与时俱进，为满足市场和客户需求，研发出适用于家电行业的纳米陶瓷转化膜技术（即陶化技术），完美替代传统磷化工艺。1 陶化成膜机理陶化技术的成膜分两步进行：氟锆酸水解生成氧化锆溶胶（在pH值较低的条件下，ZrO2可溶于其水溶液形成溶胶）H2ZrF6+H2O→ZrO2+HFb）被处理的金属基材在锆盐处理液酸性体系中溶解，金属基材表面发生电化学反应，导致微阴极区pH值升高，ZrO2在高pH值环境下沉积在金属基材表面上。在金属基材表面沉积形成致密结构的纳米陶瓷化学转化膜，其隔阻性强并与金属氧化物及后续的有机涂层具有良好的附着力，能显著提高金属涂层的耐腐蚀性能。2 陶化技术的应用工艺基于使用成本及环保等方面的显著优势，陶化技术越来越受到家电生产厂家的青睐，使用传统磷化工艺的生产厂家开始着手进行磷化线的改造[1-2]，新建生产线也因成本和环保压力首选无磷前处理工艺。在老线和新线的切换过程中所确定的工艺会有所区别，具体区别如下表所示。传统磷化磷化线切换新建生产线预脱脂预脱脂预脱脂主脱脂主脱脂主脱脂水洗1水洗1水洗1水洗2水洗2（纯）水洗表调（纯）水洗——磷化陶化陶化水洗3水洗3水洗3水洗4（纯）水洗（纯）水洗与传统磷化前处理工艺相比，老线切换时将原有的表调工序改成水洗，增强了陶化前的清洗；新建生产线则省去了表调工序，节省了设备投资，提高了生产节拍，同时，对于有条件的生产线，配备纯水系统可提高陶化膜的质量，延长槽液的使用寿命。责任编辑：郑必佳3 陶化技术在应用过程中的问题家电企业在应用陶化技术时，由于缺乏系统的技术指导，经常出现各种问题，给生产带来了很大影响。科润公司作为系统解决方案提供商，在产品的使用过程中为客户提供全面有效的解决方案，实现为客户创造价值的使命。经过多年发展，科润公司在陶化技术的应用过程中积累了大量的技术经验，其中比较突出的问题总结有以下几点。a)磷化老线在工艺切换时的清洗不净问题[3]磷化在长期的使用过程中，积累了大量的磷化渣，槽体、循环泵、喷嘴及管道内存在着大量的磷化渣。在工艺切换时，如果磷化渣清洗不干净，在切换成陶化工艺后，残留的磷化渣极易影响陶化槽液参数，给前处理生产过程带来潜在风险。对策：在工艺切换时，对槽体内的磷化渣采用机械除渣和化学除渣法进行清理，即先通过人工除渣再通过酸洗除渣的方法进行清理；对管道内的渣需清理干净，必要时可更换新的喷淋循环管道；喷嘴取下酸洗液浸泡除渣，必要时更换新的喷嘴；循环泵在酸洗除渣过程中开启，需备好循环泵的配件以防止循环泵因酸洗腐蚀出现泄露。b)磷化老线在工艺切换时的设备材质确认磷化工艺在切换时，需对设备材质进行确认，确认的对象主要是磷化工序，包括槽体材质、循环泵材质、循环管路材质及喷淋通道材质等，因陶化产品主要为氟锆酸体系，长期使用的话，其中的氟易对碳钢造成腐蚀。对策：陶化工艺的材质要求为304或以上级别的不锈钢，如果槽体或通道无法满足材质要求，采用刷涂玻璃钢防腐涂层的方式也可满足陶化工艺的材质要求。c)工艺切换后工序间防锈处理陶化工艺的反应机理不同于磷化工艺，陶化膜层很薄，厚度仅为磷化膜厚度的10%，其对陶化处理前金属表面的要求更高，陶化处理前金属表面应无任何锈蚀和油污。在陶化技术的实际应用过程中，往往会由于各种原因造成工序间返锈，影响了陶化成膜质量和最终的涂装质量。对策：造成工序间返锈的原因有水洗水的pH值、水洗水的水温以及易返锈材质的影响，对于工序间返锈可通过工艺调整，在水洗水中加入少量的防锈剂来解决，科润公司在陶化技术应用过程中，为客户提供专用的工序间防锈剂KR-SS120、KR-SS180，从而确保了陶化技术的成功应用。 4 结语相较传统的磷化，陶化工艺槽液消耗低，室温处理，操作更简便，沉渣量少不易堵塞喷嘴，废水量大大降低且很好处理，节约了大量的人力和物力。该技术在家电行业得到成功应用，越来越多的家电企业陆续将以前的磷化工艺改为无磷前处理工艺，并实现了常温处理。国家对于环保要求越来越高，在今年初出台的新的环保法更是明确了企业的主体责任，全民的环保意识也极大提高，可以预见的是，陶化技术的需求将会越来越广，也会随着社会经济需求的不断增大而发展得越来越成熟
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