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4.汽车涂装的目的:
涂复汽车表面进行装饰有如下五个目的
(1)防护性:
(对物体的保护)防锈、防晒、防擦伤,防护性是涂装最大目的。
(2)装饰性:
(提高物体的美观)汽车的形状复杂(平、直、曲、面线)给形状复杂的物体涂装(金属漆、珠光漆)带来立体的色彩感,提高了汽车的美观。
(3)提高商品价值:
同类车比较,涂装装饰高的车商品价值就高。
为了提高商品价值是涂装的目的之一。
明暗涂装、多彩涂装、给与不同的视觉效果,提高艺术的价值、商品价值。
(4)标示性:
用不同色表示消防车、警车、工程车等来容易识别车种。
(5)还有的表示企业形象,如一汽解放绿,二汽东风兰,江淮红…..
5.汽车涂膜的构成与作用:
磷化——(1~2μ)防锈(提高、防扩散、增附着力)
底漆——(20~25μ)防锈
PVC胶——(1000~2000μ)喷底板胶:
目的是防锈、防振、防音、防石击、
密封胶:
钢板边缘的防锈、缝隙防水、防尘、防臭
中涂——(20~40μ)填电泳涂层表面的粗糙度、提高平滑性;
增厚防石击缓和冲击到底层、防止涂层破裂剥落;
提高底与面涂层间的附着性,增加机械性;
提高遮蔽性防紫外线透过。
增厚丰满、提高鲜映性;
(有二次中涂的.高鲜映性)
提高面漆外观发色性。
面漆——(40~50μ)(色漆+清、色漆+金属+漆清)
美观(色、光泽、立体的色彩感),耐久性(防紫外、防雨,确保漆膜耐久性),立体感(磁)
二.前处理工艺与设备:
前处理是清除漆前工件上贴附的各类污物、整平及复盖某类化学转化膜的任何准备工作,涂膜的寿命很大程度地取决于漆前表面准备的程度,因为准备的不好,就会导致涂膜过早的失效而达不到预期的目的,这是涂装工作做好做坏的关键,是直接影响涂膜过早失效的根本原因。
涂装实践证明:
即使采用同样的涂料,但前处理效果不一样其涂装之后膜的耐蚀效果相差数倍之多,一般来说,涂料的性能越好,对涂装前处理质量好坏程度也越敏感.
前处理对涂膜质量影响的比重占各因素的一半:
(重要性、基础)
影响因素
影响大小(%)
涂装前处理
49.5(占各因素之首)
涂膜厚度(涂装道数)
19.1
涂料品种
4.9
施工工艺(环境,操作者技能)
26.5
三分面,七分底:
七分底指漆前面的所有因素。
(底:
即漆前面的所有因素,高质量的车身本底——白车身,包括车身材料、加工工艺、和焊接质量等等;
较好的白车身预处理——包括清洗、除尘和其它的油漆前表面处理等等;
高质量的底涂工艺——电泳漆、PVC和中涂漆等)
前处理的目的:
1)保证和提高涂层的防护性能
2)增强涂层对物体表面的附着力
3)创造合适的表面粗糙度
4、增强涂层与底材的配套性和相容性
前处理的实施:
1)清除被涂物件表面上存在的各种污垢和附着物。
(如油、脂、锈皮、氧化皮、焊渣、灰尘、归漆的涂膜等)。
因为有这些物质附着,不但会影响涂膜的外观,而且直接影响着涂膜与被涂物的附着力,从而达不到预期涂装保护基体和装饰基体的作用。
2)修整被涂物表面存在的缺陷,(如焊接飞溅物、孔隙、凹坑、机械加工所产生的锐边、裂缝、缝隙等等)这些被涂物表面的缺陷,不但会影响表面光洁度。
3)对被涂物表面在涂装前进行各种方式的化学处理(如磷化、钝化)以提高涂膜对基体的附着力和防腐蚀能力。
前处理工艺过程与设备:
涂装前处理缺陷形成的原因是多方面的(药剂\设备\材质\人为因素)
前处理工艺过程表
序号
工序名称
方式
工序过程目的
管理要点
三分材料,七分管理
1
预擦洗
人工+喷淋
人工擦去前处理设备不易洗掉的污物。
如锈、氧化皮、各种标记(粉笔、油漆等标记)、严重油污,另外还要清除车身内焊条、砂纸等杂物,装夹具,甚至于钣金修正等。
(见下述)
人工巡视,要求表面状态能均匀一致
2
预清洗
洪流+高压喷
主要除去车身上铁粉及尘埃颗粒、湿润车身、软化油污,防止下道脱脂碱液渗入焊缝及重新溢出。
冲洗量、喷洗压力、渣含量、液温
3
预脱脂
喷式
主要除去车身外表面油污,同时对内表面油污进一步充实软化,降低带入
到主脱脂槽内的油分,延长主脱脂液使用寿命。
槽液含油量(4—5g/L)、、总碱度、表面活性剂浓度、液温、时间、压力、
4
主脱脂
浸式、即喷浸喷
对车身内外板、所有缝隙腔体进行整体彻底脱脂。
提高清洗性
含油量≤2g/L、同上。
5
第一水洗
浸式或喷
除去附着在车身上的脱脂液(见下述)
污染度≤500μs/cm、总碱度≤0.2、
6
第二水洗
喷式或
彻底除去附着在车身上的脱脂液,冷却车身。
污染度≤200μs/cm、总碱度、PH8~9,
7
表调
浸式、喷即喷浸
中和钢板上的脱脂液附着膜核,使其金属表面活化度一致,增加表面活性点,使磷化膜致密,缩短磷化时间,减少药品的消耗量,改善涂层附着性,(见下述)
Ti浓度≥10ppm、PH8.5~9.5、总碱度、
8
磷化
浸式、即浸喷
生成磷化膜,提高金属与底漆的附着性,防腐蚀性、防扩散腐蚀性、电气特性、涂装性,暂时防锈性。
总酸度、游离酸度、促进剂浓度、锌离
子含量、P比≥>90%、ss≤150ppm
9
第三水洗
高压喷
去除工件上磷化酸液,特别是工件上的磷化渣,(见下述)
水洗により、余剰結晶・スラッジを洗い落とします。
电导率≤500μs/cm总酸度≤0.8。
10
第四水洗
彻底去除工件上残余磷化酸液,(见下述)
繰り返し水洗することにより、余剰な酸成分を完全に除去します。
电导率≤200μs/cm总酸度≤0.3、
pH6—7、SS≤100PPm
11
纯水洗
提高电泳外观及耐蚀性、去除杂质离子,防止起泡,防止杂质离子带入电泳槽.(见下述)
純水で洗浄することにより、水に溶けている不純物を除去します。
电导率50μs/cm
12
洁净纯水洗
彻底去除工件上杂质离子,防止起泡,防止杂质离子带入电泳槽(见下述)
电导率≤20μs/cm
前处理工艺(全浸式)及设备流程示意
1—离心分离器;
2—加热油水分离器;
3—热交换器;
4—促进剂;
5—过滤器;
6—沉渣槽;
7—脱水过滤器;
8.—硝酸槽;
9—沉淀过滤器;
10—紫外线杀菌剂;
11—泵
1.预擦洗
彻底除去工件表面的氧化皮,锈,有利提高漆膜附着力,增加装饰性,可延缓膜的寿命2-3倍.
预擦洗可作碱液清洗的预清洗,延长脱脂液的寿命,可降低成本,提高表面清洁度。
防止工装夹具变形,装入车上造成产品损坏。
2.预清洗——(洪流)
1)目的:
a水占入夹层间隙处,在工件夹层间隙处往往生成凝胶物,这是因为浸透力强的前处理剂(碱性盐)浸入,水洗、中和不易去除。
在电泳的热固化时会喷出和涂料反应而固化的原故。
b湿润车身、软化油污
c主要除去车身上铁粉及尘埃颗粒,一般10—20g/每台,大约占300万颗以上。
2)为什么要采用洪流?
要从车身上除去铁粉、异物,如果采用喷、浸方式、高压喷洗等方式,这些方式都不能对车身内部清洗彻底,只有采用洪流方式。
因为底板水平面附着铁粉量最多(95%左右),底板附着最多的原因是其部位底易蓄积异物,从其构造上看异物还难以除去。
3)除铁粉、异物除方式:
过滤式、带式过滤(带式过滤+压力)、离心分离式、沉降式(多级沉降式)、磁性式、
组合式(离心分离+磁性)离心分离除大的,磁性可除小的异物。
(多级沉降+磁性)、(气浮+离心分离)、(沉降+带式过滤)
离心分离+沉降槽(在槽内设括渣机,可将底部渣括出)
从处理槽液除去异物的方法:
纸带过滤
省面积
装置成本高,细粒子不能除
纸带过滤(压力)
细粒子可除,省面积
装置成本高
磁性式
细粒子可除
非磁性粒子不能除
离心分离式
构造简单,运行成本低
细粒子不能除
沉降式
装置占地面积大
3.预脱脂:
(一般为喷式)
a主要除去车身外表面油污,
b同时对内表面油污进一步充实软化,降低带入到主脱脂槽内的油分,延长主脱脂液使用寿命。
2)方式:
喷式——喷淋脱脂速度比浸脱脂快10倍以上.
3)除油原理:
脱脂是依靠脱脂剂对污物的溶解作用,皂化作用,依靠表面活性剂对污物的润湿、渗透、分散等物理作用等等,使污物成为可溶解的或可分散的。
4)油污类型:
油污分植物和动物油脂、矿物油(润滑油、防锈油、切削油、)
植物油脂和动物油脂是可皂化的,他们可以依靠皂化、乳化和溶解的作用脱除。
矿物油和凡士林是不可皂化的,他们只能依靠乳化或溶解和分散作用来脱除。
5)脱脂难度大的油污:
1)油污黏度越大,清洗越困难。
(例如滴落点高的防锈脂,凡士林,固态石蜡等,在较低温度下即使采用高浓度的碱液也难洗净。
但是,当提高油污的温度,他们的黏度就降低,甚至形成液滴而利于除去。
)
2)根据油污对基体金属的吸附作用,可分为极性油污和非极性油污。
极性油污,如含有脂肪酸和极性添加剂的油污,有强烈的吸附在基体金属上的倾向,清洗较困难,要靠化学作用或较强的机械作用力来脱除。
3)长期存放后的拉延油,氧化聚集形成薄膜。
4)还有当油污和金属腐蚀物等混合在一起,都会极大的增加清洗的难度。
●区分工件表面附着油污类型,用肥皂水擦洗工件,油污脱落的为动植物油,否则为矿物性油污。
6)影响脱脂工艺的因素:
脱脂质量的好坏主要取决于脱脂温度、脱脂时间、机械作用和脱脂剂四个因素。
a脱脂温度
1)促进化学反应的进行,温度每上升10度,化学反应速度提高一倍。
2)提高清洗力是水温提高的倍数的平方,
3)随着温度的升高,溶液对污物的溶解能力也提高(碱性盐的水解增强),同时也加速了油脂的皂化和乳化过程。
从而促进浸润、乳化、分散等作用。
但是,并不是所有场合都是温度越高越好,各种脱脂剂有其适合的温度范围。
在采用某些种类表面活性剂的脱脂液中,
4)含有表面活性剂的脱脂液,一但受热过度,会使表面活性剂中亲水基(醚基-O-与水分子形成很弱的化学氢键)易断裂,使表面活性剂从水中析出,造成溶液浑浊,脱脂效果大大降低,甚至报废。
过高的温度会使表面活性剂析出聚集如同油珠附着在表面上,造成磷化膜发花不均匀。
5)脱脂温度过高,水解速度加快,工件表面易泛黄。
底温脱脂一定要注意高于油污溶点温度,否则油污固化不利于清洗。
b脱脂时间
增加脱脂时间,即延长脱脂液与油污的接触时间,从而提高脱脂效果。
油污越多,脱脂时间就需越长。
.但脱脂时间过长,使工件表面受到轻度腐蚀和钝化,造成磷化困难,结晶变粗。
c机械作用
喷淋脱脂速度比浸脱脂快10倍以上。
压力提高一倍,清洗力提高5倍。
依靠机械作用力促使脱脂剂渗透和破坏油膜,迫使油污脱离零件表面;
促使脱离零件的油污乳化和分散于脱脂溶液中,防止油污再吸附到洗净的零件表面上。
在中低温脱脂中,机械作用尤为重要。
(喷射压力通常为(0.1~0.2)Mpa(用于压力喷射的脱脂剂必须是低泡的,以免泡沫过多影响正常操作和脱脂液流失),浸渍脱脂也不能认为是静止浸渍,必须装备循环泵,使溶液不停的搅动,每小时的循环量约为槽液体积的5倍)
d脱脂浓度
脱脂剂的脱脂效果与浓度并不是直线上升的关系,因此对于脱脂质量要求很高的情况,不应当采取大幅度提高浓度的方法,而应该采用二次脱脂的办法,二个脱脂液可以是相同的,而且不必额外的提高浓度。
7)维护管理:
a除油每天清除脱脂液槽面的浮油,可以延长槽液的使用寿命。
脱脂槽工艺要求含油量:
4g/L(标准浓度)(4—5g/L)、≥8
除油的种类:
自然分离
粗粒化分离空气上浮
重力分离电解上浮
离心分离
加热分离
特殊滤材滤器(UF等)UF膜は油水分離に適を採用。
过滤分离陶瓷过滤器
深层床过滤槽
活性炭
吸附分离上浮油
吸油毡乳化油
油水分离方式表
分离型系
粒子尺寸
状态
分离方式
膜分离
其它
上浮系
100~1000μm
粗大
吸附
油水分离器\静止
分散系
1~100μm
微粒子
超细纤维
电解凝聚\离心分离
乳化系
1000A0~1μ
胶体
UF
活性碳吸附
溶解系
1A0~1000A0
离子低分子
RO
蒸馏
除油方式表
费用:
万元
特点
手工捞取
早晨、加温前
皮带式分离
0.7—2.3
产品
加温分离
3.8—7.6
乳液分离
重力分离
1.5—7.6
外部循环
FU膜分离
11.5
颗粒堵
吸附材料分离
7.6—15
コアレッサ_など
8)槽液更换时间
1)根据处理工件面积,一般脱脂液一立方米可处理3500—4500平方米就要更换。
尽管溶液浓度仍保持在工作碱度,但乳化剂和药物已经逐渐分解,不利于脱脂,除油效果明显下降。
2)根据槽液含油量(4—5g/L)、≥8
3)根据污染度,碱度:
总碱度/游离碱>2时,清洗效果差,这时应更换槽液。
在清洗过程中总碱度不断增加,总碱度表示碱液清洗液的污染程度(电导率)。
4)根据老化期来换槽液,预脱脂槽每周,主脱脂槽3——6个月,甚致9个月(与管理有关)
4.主脱脂:
(浸式、即喷浸喷式)
是对车身内外板、所有缝隙腔体进行整体彻底脱脂,提高清洗性。
工件脱脂不良的原因及处理办法
问题
原因
解决方法
脱
脂
效
果
不
佳
1)脱脂剂选择不当
2)脱脂时间太短
3)脱脂温度偏低
4)脱脂剂浓度偏低
5)喷射压力低
6)喷嘴堵塞,流量不足
7)浸渍脱脂的机械作用力小
8)工作液中含油量太高
9)脱脂后水洗不彻底
更换脱脂剂
延长脱脂时间
提高温度
提高浓度至工艺范围
提高喷射压力
定期清理喷嘴
用泵循环工作液或摇动零件
更换槽液,并控制槽液中油的质量分数小于0.4%,并加强水洗,水洗水用连续溢流
工作液
泡沫多
1)温度太低
2)循环泵密封处磨损而进空气
3)脱脂剂选择不当
提高温度至规定范围
更换泵的密封材料
水洗槽液
1)水洗槽溢流量太小
加大溢流水量
水洗槽
碱度过高
1)碱槽向水洗槽窜溶液
2)零件带太多的碱液入水洗槽
3)水洗槽的溢流量太小
改造设备,避免窜液
改变装挂方式,或延长滴液时间
零件水洗
后生锈
1)工序间隔时间太长
2)零件停在水洗段时间过长
工序间增加喷湿
零件不允许在此长时间停留
●前处理罩壳,磷化前的供气伐可调节,其风量不应使工件吹干为宜。
5.第一水洗:
(浸即喷浸喷式或喷、一般先浸可防止喷洗串水去脱脂槽)
除去附着在车身上的脱脂液
1)冲洗水量:
要稀释到工件付着液的10倍的水量,但箱型件有死角,不易冲洗到,脱脂后的水洗需要将付着液稀释到50—100倍,磷化后的水洗稀释到1000倍。
水洗水的段数增加可使用水量减少:
冲洗时间与冲洗泵容量成反比,成型件只冲10—20秒就可以,(泵量充分)。
2.水洗水的硬度,浸洗硬度<4度,喷洗硬度<10度,硬度大工件表面干后留下一层可见水溶尾盐的水迹。
3)为了防止碱洗后工件生锈,可提高水洗水的碱度或降低水温或喷湿。
4)脱脂不尽水洗性差。
6.第二水洗:
(喷)
彻底除去附着在车身上的脱脂液,冷却车身
7.表调:
(浸、即喷浸喷式)
表面调是采用磷化表面调整剂对金属表面改变微观状态,促使磷化过程中形成结晶细小的、均匀、致密的磷化膜。
1)表调作用:
(1).是为增加结晶核,使磷化膜致密。
(2).提高磷化速度,缩短磷化时间,可缩短磷化时间1倍左右。
(3).细化晶粒,可将磷化膜结晶大小由40μ降至20μ以下。
(4).改善磷化膜外观,降低磷化液消耗,减少沉渣。
(5).提高磷化膜性能,提高磷化膜的耐蚀性,附着力,光泽,防护性。
2)原理:
Ti胶体微粒表面能很高,对工件表面有较强的吸附作用,它吸附在工件表面形成均匀的吸附层。
在磷化过程中,这极簿的吸附层就是分布均匀,数量极多的晶核,既促进晶核快速增长,又限制大晶体的生长。
3)方式:
机械——用研磨
化学表面调整——胶体钛化合物,草酸盐进行调整
4)工艺参数:
◆使用浓度:
0.1-0.2%Ti在10ppm以上
◆PH值:
8-9之间表调剂要求在PH9.5以下,超过9.5表调会失效。
◆温度:
常温
◆时间:
钢铁:
5秒以上。
5)维护与管理:
(1)水质要求在200μS以下,最好用纯水。
否则膜重↑
(2)钛胶体粒径与膜重关系。
表面調胶体粒径与磷化膜重量的关系
(3)如PH低表调效果下降,膜发兰,耐腐蚀性下降。
(4)表调液易老化会导致磷化膜粗大,甚至产生斑点,要求每周更换(连续补加方式)。
表调液一周换,否则槽内沉淀物多阻碍分散性,降低表调效果。
(5)水的电导率高达800μS/cm,配制磷化液会出现沉渣异常多,用他来配制表面调整剂,可使某些表面调整剂失效导致磷化不上或质量极差。
8.磷化:
(浸、即浸+喷)
为获得前述的汽车涂层的耐久性、耐腐蚀性,都采用磷化处理作为涂装的前处理。
磷化处理是利用磷酸的离解(平衡)反应在清洗(脱脂)过的金属底材
表面上析出不溶性的磷酸金属盐的(磷化膜)技术。
磷化膜的功能是提高涂布在其上的涂膜(电泳涂膜)的附着力和耐蚀性。
要得到优质稳定的磷化膜,确保其附着力、耐扩蚀性,需良好地理解磷化处理的基本反应机理及要素。
基本原理:
是指金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触,发生化学反应而在金属表面生成稳定的不溶性的无机化合物膜层.
磷化过程包括化学与电化学反应。
由4个步骤组成:
a)金属的溶解过程:
先与磷化液中的磷酸作用,生成一代磷酸铁,并有大量的氢气析出。
仅有金属的溶解,而无膜生成。
b)促进剂的加速:
氢气被吸附在金属工件表面上,进而阻止磷化膜的形成。
c)水解反应与磷酸的三级离解:
磷化槽液中基本成分是一种或多种重金属的酸式磷酸盐,其分子式Me(H2PO4)2,这些酸式磷酸盐溶于水,在一定浓度及PH值下发生水解泛音法,产生游离磷酸:
由于金属工件表面的氢离子浓度急剧下降,导致磷酸根各级离解平衡向右移动,最终成为磷酸根。
d)磷化膜的形成:
当金属表面离解出的三价磷酸根与磷化槽液中的(工件表面)的金属离子(如锌离子、钙离子、锰离子、二价铁离子)达到饱和时,即结晶沉积在金属工件表面上,晶粒持续增长,直至在金属工件表面上生成连续的不溶于水的黏结牢固的磷化膜。
金属工件溶解出的二价铁离子一部分作为磷化膜的组成部分被消耗掉,而残留在磷化槽液中的二价铁离子,则氧化成三价铁离子,形成的磷化沉渣其主要成分是磷酸亚铁,
磷化膜的分类:
1).按重量分(磷化膜重从1—30g/m2)
分类
膜重g/m2
用途
次轻量级
0.2—1
大的变形钢铁件(铁桶)的油漆底层
轻量级
1.1—4.5
用作汽车件的油漆底层
次重量级
4.6—7.5
不发生形变钢铁件的油漆底层
重量级
>7.5
不作油漆底层
当膜厚大于4μm时,涂装表面会出现针孔、缩孔等质量问题,同时厚膜的脆性大,会影响漆膜抗弯曲、抗冲击等性能。
2).按磷化膜的转化形式分:
转化型、非转化型
转化型——金属基体提供阳离子与磷化液中的PO43-结合形成膜。
(无定型磷化膜)
非转化型——阳离子来源于溶液提供的。
(结晶型磷化膜)
3).按磷化液及膜的成分分:
锌系、锰系、锌钙系、锌锰系、铁系、钙系等。
4)按膜结晶形状分:
结晶型、非结晶型
5)按膜用途分:
用于密封打底保护(耐磨、润滑)、用于不发生形变的油漆底层、用于发生形变的油漆底层。
外观
膜重(g/m2)
处理温度(℃)
处理时间(分)
涂层打底
银灰
1—3
40左右(底)
2—3
塑性加工
灰白
5—10
70左右(中)
防锈耐磨
灰黑
10—15
90左右(高)
15—30
磷化膜的特性
项目
特性
色调
灰白色—灰黑色
耐蚀性
5%盐水浸泡4小时以下、在室内放置一个月以上。
耐酸性
在pH3以下溶解
耐碱性
在pH11以上溶解
耐溶剂性
多数溶剂不溶
耐热性
85℃开始脱水、在150℃×
4h成为无水结晶
导电性
磷化膜结晶本身导电性非常小、作为处理素材有导电性
钢板的磷化性:
(优)冷轧板>热轧板>>黑皮板(差)
金属材料的表面状态对磷化质量影响归纳如下:
1)表面碳的污染
钢铁表面碳的污染对磷化处理非常不利,磷化膜质量差。
碳浓度大的钢板耐式性差。
碳浓度高的部位,磷酸锌结晶不能析出,钢板表面含碳量应在0.4mg/ft2以下磷化为好。
含碳量增高磷化结晶粗大。
2)钢铁表面氧化膜
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