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      涂装前处理

      喷淋式前处理生产线

      添加时间:2018-11-26 15:59:54 浏览量:703

      原理概述
      喷淋式前处理设备是金属工件表面处理常用的设备,采用离心水泵通过管道由喷嘴形成高压雾化效果达到清洗目的,其优点在于高压雾化效果,使工件表面清洗干净,而且循环使用清洗液,从而达到环保之目的,容易形成批量生产,效率高,其原理是利用机械冲刷加速化学反应来完成除油、磷化、水洗等工艺过程,广泛应用于家用电器、五金、灯饰、玩具、汽车零件等行业。一般分为喷淋式前处理和槽浸式两种.?
      喷淋式前处理的典型工艺是:热水洗、预脱脂、脱脂、酸洗、表调、磷化、水洗、钝化、纯水洗。
      1、脱脂
      脱脂是通过脱脂剂对各类油脂的皂化、加溶、润湿、分散、乳化等作用,从而使油脂从工件表面脱离,变成可溶性的物质或被乳化、分散而均匀稳定地存在于槽液内。脱脂质量的评价主要是以脱脂后工件表面不能有目视油脂、乳浊液等污物,水洗后表面应被水完全润湿为标准。脱脂液必须和工件上的油污充分接触,有足够的接触反应时间,才能保证有良好的脱脂效果。但脱脂时间过长,会增加工件表面的钝性,影响磷休膜的生成。
      2、酸洗
      产品制造用钢材在轧压成型或贮藏运输过程中,表面会产生锈蚀。由于锈蚀层结构疏松,与基材附着不牢,并且氧化物与金属铁可组成原电池,可进一步促使金属腐蚀,使涂层很快被破坏,因此涂装前必须将其除净。产品一般常用的是酸洗除锈,酸洗除锈不会使金属工件变形,每个角落的锈蚀都能清除干净,除锈速度快,成本相对较低。酸洗质量主要是以酸洗后的工件不应有目视可见氧化物、锈及过蚀现象为标准。
      3、表调
      表面调整剂可以消除工件表面因碱液除油或酸洗除锈所造成的表面状态的不均匀性,使金属表面形成大量的极细的结晶中心,从而加快磷化反应的速度,有利于磷化膜的形成。
      4、磷化
      磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程,所形成的磷酸盐化学转化膜称之为磷化膜。客车涂装常用的是低温锌系磷化液.磷化的主要目的是给基体金属提供保护,在一定程度上防止金属被腐蚀;用于涂漆前打底,提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力。磷化是整个前处理工艺最为重要的一个环节,其反应机理复杂且影响因素较多,因此磷化槽液相对于其它槽液的生产过程控制要复杂得多。
      5、钝化(封闭)
      钝化的目的是封闭磷化膜孔隙,提高磷化膜耐蚀性,特别是提高漆膜的整体附着力和耐腐蚀性。目前一般采用含铬处理和无铬处理两种方式,然而有一些用碱性无机盐型钝化(大部分含磷酸盐,碳酸盐,亚硝酸盐,磷酸盐等),这些物质严重损害漆膜的长期附着力和耐蚀性。
      6、水洗
      水洗的目的是去除残留在工件表面的清洗剂。因为残留清洗剂将影响涂层的附着力,同时清洗剂中的碱类、盐类吸潮后,会引起涂层早期起泡。
      用途:
      本产品的主要用途是除去钢铁表面油、锈和磷化三个部分。因为钢铁制品经常接触大气,由于大气中的氧和水以及可能含有的SO2、CO2、H2S等的作用,很容易发生腐蚀,导致制品性能降低甚至损坏。因此,必须在涂装前处理中消除影响涂层质量的不利因素,以提高涂层的保护性能,这对于钢铁制品来说是十分重要的。主要应用于家用电器、零部件类的粉末涂装、静电涂漆、阳极电泳等。
      设备构成:
      喷淋式前处理设备组成:一般由棚体、槽体、排风系统、泵及喷淋系统、送风系统、悬链保护装置、油水分离装置、热交换系统、除渣系统、酸洗系统、纯水发生系统、温控系统、电控系统等组成。
      ? 前处理棚体采用全不锈钢冷铆结构,表面平整光滑,不渗漏,无焊痕,整齐美观耐用。
      ? 磷化及脱脂槽采用不锈钢结构,其它槽体采用碳钢内贴PVC,既降低了成本,又克服了碳钢涂防腐层防腐效果差的缺点,使用寿命长,防腐安全。
      ? 喷嘴采用强力PP材质方向可调快装快换喷嘴,喷淋压力适中,雾化效果好。输液方式采用上行下送的形式,使各喷嘴的压力更加均匀一致,克服了以往由于上送下行而产生的在低压喷淋时顶部喷嘴不出水的现象,喷嘴呈抛物线半圆形布置,喷淋压力0.05~0.15Mpa。
      ? 水泵采用国产优质污水泵。
      ? 配备新式带式除油装置,可有效地持续地将脱脂槽中的油脂分离出去,分离出来的油脂直接送到接油小车里,以便送走。新式带式除油装置改变了以往物理分层式除油器分不出油或油水混合的缺点。
      ? 预脱脂、脱脂槽热交换器采用不锈钢波纹板式,采用法兰式连接,换热效率高,方便可靠。
      ? 磷化槽配备二级热交换系统,即配备槽外板式换热器,热水槽,蒸汽加热水,用水来加热磷化液,以减少磷化液的结渣。如采用常温脱脂剂脱脂、常温磷化液,无须加热,极大减少运行成本.磷化段配备酸洗装置,定期对磷化管道及换热配备防水活动门及内部检修通道器进行除渣清理。
      ? 每段棚体进出口处设软帘门,以隔离液体不流入另一室。
      ? 配备悬链保护装置,以防蒸汽侵蚀悬链。
      ? 喷淋式前处理系统采用 PLC 自动电控设计。设有手动和自动状态切换功能,每台设备可以独立实现开关控制,方便检修和调机。在自动状态下,工人只需按一个按钮,各系统可自动运行。设备安装后,实现布线整齐、线号明确、安全防护,满足行业规范。
      ? 电气控制系统,设置紧急停止控制,确保任何故障状态下能够停止系统工作,有效保障人员及设备安全。电器组件采用知名品牌。确保电气控制系统可靠性高,故障率低。
      工作原理 :
      喷淋式前处理设备采用离心水泵通过管道由喷嘴形成高压雾化效果,达到清洗目的,其优点在于高压雾化效果,使工件表面清洗干净,而且循环使用清洗液,从而达到环保之目的。其根本原理是借助于喷射机械力和化学作用,来完成除油、磷化、水洗等工艺过程。

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      设备特点
      ? 棚体采用无焊接拼装组合结构,避免焊接变形泄漏,设备整体美观、实用、耐用、易维护。
      ? 锈尘少,不会妨碍操作人员的健康;生产效率高,劳动强度低,成本低;对清除生物附着和麻点锈蚀效果好,不操作基本金属和好的涂层。
      ? 喷淋管路供水采用上行下送方式,可抵消液体沿程损失,保持喷淋压力上下一致,防止喷嘴阻塞。
      ? 新型可快速折装式,方向可调PP喷嘴,喷淋系统处理效果最佳。
      ? 合理的过滤段长度,无串液现象。除油、除锈、磷化、清洗一次性完成。
      ? 相邻同工序的清洗槽供水采用水流逆补方式,可提高水的利用率。
      ? 设备简单,占地面积小,投资低,适用于车间面积紧张的工作状态。
      ? 适用于中小型工件,且生产量大,流水线生产。
      ? 各室体可独立亦可联合,工艺灵活,根据工艺具体要求而定。
      ? 清洗工作操作简单可采用手动控制,也可采用自动控制。
      ? 节约药剂和能源、降低三废的处理量。
      前处理设备的控制要求
      A. 脱脂质量的好坏主要取决于游离碱度、脱脂液的温度、处理时间、机械作用和脱脂液含油量等因素:
      a) 游离碱度(FAL)
      脱脂剂浓度适当才能保证最佳效果。一般只需要检测脱脂液的游离碱度,FAL过低,除油效果相对较差; FAL过高,不仅造成材料费,也给后道水洗增加负担,严重者还会污染后序的表调和磷化。
      b) 脱脂液的温度
      任何一种脱脂液都有最佳的脱脂温度,温度低于工艺要求,不能充分发挥脱脂作用;温度过高,不仅增加耗能,还能带来一些负作用。如脱脂剂蒸发过快、工件脱离槽液时因表面干燥速度较快,而易造成工件返锈、碱斑、氧化等弊病,影响后道工序的磷化质量。自动温控也需要定期进行校核。
      c) 处理时间
      脱脂液必须和工件上的油污充分接触,有足够的接触反应时间,才能保证有良好的脱脂效果。但脱脂时间过长,会增加工件表面的钝性,影响磷休膜的生成。
      d) 机械作用的影响
      脱脂过程中,辅以机械作用,采用泵循环或工件移动的方式,可以加强除油效果,缩短浸渍清洗的时间;喷淋脱脂的速度比浸渍脱脂速度快10倍以上。
      脱脂液含油量
      随着槽液的循环使用,油污含量在槽液内会不断增加,当达到一定比例时,脱脂剂的脱脂效果及清洗效率会明显下降,即使通过添加药剂维持槽液高浓度,被处理工件表面的清洁度仍不会有所提升。已老化变质的脱脂液,必须全槽更换。产品生产一般根据槽液的使用时间及处理工作量适时进行换槽。
      B. 酸洗
      影响除锈效果的因素主要有:
      a) 游离酸度(FA)
      测定酸洗槽的游离酸度FA,是验证酸洗槽除锈效果高低的最直接有效的评价方法。游离酸度低,除锈效果差。游离酸度过高时,工作环境中的酸雾含量较大,不利于劳动保护;金属表面易产生“过蚀”现象;而且残酸的清洗比较困难,易导致后续槽液的污染。
      b) 温度、时间
      大多数酸洗是在常温下进行的,当使用加热酸洗时,一般控制在40℃~70℃之间,虽然温度对酸洗能力的提高影响较大,但温度过高会加剧对工件、设备的腐蚀,对工作环境的影响也非常不利;并且在完全除去锈迹的前提下,酸洗时间应尽可能短,以减少金属的腐蚀和氢脆的影响。因此处理过程中应严格控制槽液的温度和工件的处理时间。
      c) 污染老化
      酸液在除锈过程中,会不断带入油污或其它杂质,其中的悬浮杂质可通过刮捞的方式进行去除;当可溶性的铁离子超过一定含量时,槽液的除锈效果不但会大大降低,而且过量的铁离子随工件表面的残液混入磷化槽内,加速磷化槽液的污染老化,严重影响工件的磷化质量,一般酸液的铁离子含量应控制在不超过6%-10%/m为宜。超过控制指标时必须更换槽液。
      C. 表调
      影响表面调整的原因
      a) 水质的影响
      槽液所用水质中如所含水锈严重、钙镁离子含量较大,会影响表调液的稳定性,槽液配制时可预先添加软水剂以消除水质对表调液的影响。
      b) 使用时间
      一般表调剂采用的是胶体钛盐,其存在胶体活性,当使用时间较长或所含杂质离子较多时胶?? 体活性会丧失,此时胶体的稳定状态被破坏,槽液沉淀分层,呈絮状,此时必须更换槽液。
      D、磷化
      磷化是整个前处理工艺最为重要的一个环节,其反应机理复杂且影响因素较多,因此磷化槽液相对于其它槽液的生产过程控制要复杂得多。
      a) 酸比(总酸度与游离酸度的比值)
      提高酸比可加快磷化反应速度,使磷化膜薄而细致,但酸比过高会使膜层过薄,易引起磷化工件挂灰;酸比过低,磷化反应速度缓慢,磷化晶体粗大多孔,耐蚀性低,磷化工件易生黄锈。一般来说磷化药液体系或配方不同其酸比大小要求也不同。
      b) 温度
      槽液温度适当提高,成膜速度加快,但温度过高,会影响酸比的变化,进而影响槽液的稳定性,同时膜层晶核粗大,槽液出渣量增大。
      c) 沉渣量
      随着磷化反应的不断进行,槽液内的沉渣量会逐渐增多,过量的沉渣会影响工件表面的界面反应,导致磷化膜发花、挂灰严重,甚至不成膜,因此槽液必须根据处理的工件量和使用时间适时进行倒槽,进行清渣除淤。
      d) 亚硝酸根NO-2(促进剂浓度)
      NO-2可加快磷化反应速度,提高磷化膜的致密性和耐腐蚀性,含量过高时使膜层易出现白点或发彩现象;过低,成膜速度缓慢,磷化膜易生黄锈。
      e) 硫酸根SO2-4
      酸洗液浓度过高或水洗控制不好都易导致磷化槽液内硫酸根离子增高,过高的硫酸根离子会减慢磷化反应速度,使磷化膜晶粒粗大多孔,挂灰严重,磷化膜的耐蚀性降低。
      F)亚铁离子Fe2+
      磷化溶液中含亚铁离子量过高时,会使常温磷化膜防腐能力下降;会使中温磷化膜晶粒粗大,表面浮白灰,防腐能力下降;会使高温磷化液沉渣量增大,溶液变混浊,同时游离酸度升高。
      5、水洗
      水洗槽液一般控制以下内容:
      淤泥残渣含量不能过高。含量过高易出现工件表面挂灰。
      槽液表面应无悬浮杂质。一般水洗方式采用溢流水洗,以保证槽液表面无悬浮油污或其它杂质。
      槽液PH值应接近于中性。PH值过高或过低都容易引起槽液串槽,从而影响后续槽液的稳定性。
      注意事项
      在工艺设计中有些小地方应该十分注意,即使有些是与设备设计有关的,如果考虑不周,?? 将会对生产线的运行及工人操作产生很多不利的影响,如工序间隔时间,溢流水洗,磷化除渣,工件的工艺孔,槽体及加热管材料等。
      控制酸洗液浓度
      除锈过程中水分会逐渐蒸发,因此,应随时加水调整,使配方控制在工艺范围内,以免酸浓度过高造成工件被腐蚀。
      控制温度
      温度应按工艺规范要求控制。提高温度可以加快酸洗速度,但对工件和设备腐蚀也增加。大多数酸洗在常温下进行,当需加热酸洗时,也常把温度控制在60~70℃范围。对某些较柔和的酸液,因工件和设备腐蚀较小,有时也在较高温度下使用。
      工序间隔时间
      各个工序间的间隔时间如果太长,会造成工件在运行过程中二次生锈,特别是有酸洗工艺时,酸洗后工件极易在空气中氧化生锈泛绿,最好设有工序间水膜保护,可减少生锈。生锈泛黄泛绿的工件,严重影响磷化效果,造成工件挂灰、泛黄,不能形成完整的磷化膜,所以应尽量缩短工序间的间隔时间。工序间的间隔时间若太短,工件存水处的水,不能完全有效的沥干,产生串槽现象,特别在喷淋方式时,会产生相互喷射飞溅串槽,使槽液成分不易控制,甚至槽液遭到破坏。因此在考虑工序间隔时,应根据工件几何尺寸、形状选择一个恰当的工序间隔时间。
      溢流水清洗
      提倡溢流水洗,以保证工件充分清洗干净,减少串槽现象。溢流时应该从底部进水,对角线上部开溢流孔溢流。
      工件工艺孔
      对于某些管形件或易形成死角存水的工件,必须选择适当的位置钻好工艺孔,保证水能在较短的时间内充分流尽。否则会造成串槽或者要在空中长时间沥干,产生二次生锈,影响磷化效果。
      磷化除渣?
      对于任何一种磷化液都会或多或少产生沉渣(轻铁系彩色磷化沉渣很少),应在工艺予设计时注明设有磷化除渣装置,特别是喷淋磷化时,除渣装置必不可少,典型的除渣装置有:斜板沉淀器、高位沉淀塔、离心除渣器、纸布袋滤渣等都可供选择,其中高位沉淀塔是最有效的除渣方法之一。
      槽体及加热管材料
      虽然对于槽体加热管材料的选择不是工艺设计的内容,如果在工艺设计时不予提醒,可能会造成设备设计人员的疏忽,而影响整个生产线的运行。对于硫酸、盐酸酸洗时,其槽体材料只能选用玻璃钢、花岗岩、塑料,加热管只能选用铅锑合金管、陶瓷管,而不能选用不锈钢材料。如果是采用磷酸酸洗,其槽体  及加热管材料均可选用不锈钢材料,当然玻璃钢、塑料、花岗岩均可。
      酸洗场地应有排风装置
      酸洗时常产生含酸气体,为减少含酸气体对设备的腐蚀和对人体的危害,酸洗场地应有良好的排风设备。
      几种典型前处理工艺
      A. 汽车车身类 此类工件均为冷轧板冲压焊接而成,要求工件不能有锈蚀,即使有极少量锈点也应在上件前打磨掉。采用阴极电泳底漆,对前处理要求较高。典型前处理工艺为:


      工序名称及说明外理方式工艺备注
      温度/℃时间/min
      预脱脂601锌系磷化一般膜生1.5~3.5g/m2
      脱脂602
      水洗常温0.5
      水洗常温0.5
      表调常温0.5
      磷化403
      水清洗二道常温0.5
      去离子水洗常温0.5

       B.家用电器类 一般也是由冷轧板冲压而成,极少量锈蚀预先打磨掉。主要工件是冰箱、洗衣机、空调器、家用小电器等。前处理后是粉末涂装,也有部分是静电或空气喷漆。典型前处理工艺为:


      工序名称及说明外理方式工艺备注
      温度/℃时间/min
      预清洗601

      1.各工序的工艺参数与所先用的表面处理材料的品种类型有关

      2.如果车身表面较干净,在产量小的场合,预脱脂工序可省去

      3.如果脱脂工序采用具有表调功能脱脂剂,则表调工序可省略

      4.低温磷化处理为40~55℃,中温为55℃左右,选用时应注意磷化膜与电泳底漆的配套性     

      预脱脂601
      脱脂603
      水洗(二道)常温1
      表调常温1
      磷化45~551
      水清洗常温1
      循环去离子水洗常温1
      新鲜去离子水洗常温1

      常见问题及解决方法 

      现  象原  因解决方法备  注
      磷化膜返黄表调效果差添加或更换表调工件本身有锈蚀的情况例外
      促进剂浓度偏低添加促进剂
      游离酸度偏高加中和剂降低游离酸度
      总酸度偏低添加磷化浓缩液
      磷化膜泛彩表调效果差添加或更换表调槽液如促进剂偏高,可加强搅拌
      促进剂浓度偏高停产或将盖子打开让促进剂尽快挥发
      磷化膜发花油污没除干净添加脱脂剂——
      表调效果差添加或更换表调槽液
      促进剂浓度偏低添加促进剂
      总酸度偏低添加磷化浓缩液
      喷嘴堵塞定期清理喷嘴,保持畅通
      磷化膜挂灰水洗槽较脏更换水洗槽中水——
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