涂層早期起泡(耐水、耐潮濕性極低)、漆膜下銹蝕的主要原因之一是被涂表面或涂層中存在水溶性鹽堿。這往往是由漆前表面處理工序(脫脂、磷化、電泳涂裝、酸洗、中和等)后水洗不干凈、清洗用水的水質(zhì)差(或控制不嚴),或被涂面受二次污染而造成的。另外,水洗不干凈而造成被涂物將前道工序的處理液帶到下道工序,而使下道工序的處理液平衡失調或變質(zhì),造成處理藥品的浪費和電泳涂膜的質(zhì)量下降。
如何在確保水洗后被涂面清潔度的前提下,又能減少用水量、污水排放量和降低處理藥品的損耗,是涂裝線(xiàn)工藝設計、涂裝設備設計和生產(chǎn)管理應特別關(guān)注的問(wèn)題。
為了獲得優(yōu)質(zhì)涂層和達到省資源及節能減排的目的,必須掌握水洗工序的以下工藝要點(diǎn)。
(1)嚴控涂裝水洗用水的水質(zhì)
涂裝車(chē)間的水資源一般是自來(lái)水(有時(shí)也稱(chēng)城市用水、工業(yè)用水或是地下水、河道水),因為水源、污染度和季節的不同,各地區的自來(lái)水的水質(zhì)也不一樣,因此在涂裝線(xiàn)工藝設計時(shí)就要注意當地的水質(zhì)及其變化范圍。
適用于工業(yè)涂裝的自來(lái)水的水質(zhì)應符合以下基準:pH為5~7;電導率小于200μS/cm;Cl-或SO42-在20mg/L以下(或SO42-+Cl-在35mg/L以下);總硬度(以CaCO3計)在100mg/L以下;蒸發(fā)殘量在100mg/L以下。
自來(lái)水的水質(zhì)超過(guò)上述基準時(shí)應凈化后再用或供水洗用水完全采用純水及逆工序補水清洗(見(jiàn)圖1)。
涂裝用純水(又稱(chēng)去離子水DIW)的水質(zhì)在嚴要求的場(chǎng)合下應控制其電導率在1μS/cm以下(25℃)。一般生產(chǎn)場(chǎng)合可以控制其電導率在5μS/cm以下。
(2)制定水洗清潔度的基準
水洗清潔度(或洗凈度)常用水洗后被涂物表面的水質(zhì)來(lái)表示。水洗工序的實(shí)質(zhì)是利用水稀釋和置換的原理洗掉被涂物上黏附的處理液;可用稀釋倍數來(lái)表示水洗清潔度,如水洗后的被涂物面的水質(zhì)達到處理液(如脫脂液、磷化液)的1/500時(shí),則為稀釋500倍(1/1000時(shí)為稀釋1000倍)。
為確保涂層的高質(zhì)量,涂裝前(前處理的最后一道水洗)和電泳涂裝后清洗的最后一道水洗必須采用純水洗,被涂物表面的水質(zhì)應接近純水水質(zhì),一般控制從工件滴落水的電導率小于30μS/cm。
另外,涂裝前應除掉水洗后被涂物表面的水珠和積水,因為水滴在烘干過(guò)程中濃縮達1000倍,如水質(zhì)不合格烘干后會(huì )產(chǎn)生白色鹽堿斑。
(3)水洗次數(又稱(chēng)道數)、水洗時(shí)間和供水量水洗次數:處理液處理后用流動(dòng)水(即水不循環(huán)使用)清洗一次,雖也可洗干凈,可是耗水量很大。按稀釋倍數來(lái)表示,若被清洗表面的帶液量為100mL/m2和稀釋500倍計算,則耗水量高達50L/m2。在工業(yè)涂裝生產(chǎn)場(chǎng)合,不可能用流動(dòng)水,而是用循環(huán)水分段多次水洗,一般達到工藝要求的洗凈度,需水洗2~4次。有時(shí)水洗性差的藥劑(如苛性鈉、硅酸鹽等)需經(jīng)過(guò)多次水洗才能洗凈。
水洗時(shí)間:在噴淋清洗場(chǎng)合,設計選用時(shí)間一般不大于30s,因每次(段)水洗僅置換和稀釋被清洗物表面的處理液或前道清洗水,無(wú)化學(xué)或沉積等作用,故對水洗時(shí)間無(wú)嚴控要求。在高速連續式生產(chǎn)場(chǎng)合,每道水洗時(shí)間10s就可以。在浸漬清洗場(chǎng)合,被清洗物浸沒(méi)即出就可。增加水洗時(shí)間也不會(huì )像增加水洗次數那樣提高水洗效果,反而浪費動(dòng)能和影響功效。
供水量:它取決于水洗次數(區段數)、最終稀釋倍數、被清洗物帶出的液量和供水方式等因素。
被涂物在每道工序后的帶水(液)量與被涂物的結構、形狀、裝掛方式以及表面處理狀況和液溫等有關(guān)(見(jiàn)圖6),一般平均為100mL/m2。在多段化水洗場(chǎng)合,供水方式有并列供水和串聯(lián)供水2種。并列供水方式是各槽都補水和排水;串聯(lián)供水方式是逆工序補水,僅最后水洗工序補水。國內有不少前處理線(xiàn)還是并列供水清洗或一次水洗,造成水資源得不到充分利用,耗水量呈數十倍地增大,即W2<[(1/10)~(1/100)]3W1(見(jiàn)圖7)。
在串聯(lián)供水清洗場(chǎng)合,水洗的供水量可按以下Kushner近似公式計算:
最終稀釋倍數=(Xn+1-1)/(X-1)
式中:n為水洗次數;X為供水量/帶出水量。
具體舉例:在被清洗面積200m2/h帶出液量為20L/h(即100mL/m2)的場(chǎng)合,采用1次、2次、3次水洗所需要的供水量見(jiàn)表1。
注:供水量系指水洗200m2/h面積達到稀釋倍數所需的供水量(L/h);耗水量系指水洗1m2面積達到工藝要求稀釋倍數所消耗的水量(L/m2)。
從表l可以看出,采用逆工序補水的2~3次水洗工藝(串聯(lián)供水)的供水量(每平方米水洗面積的耗水量)較1次水洗的供水量大幅度減少,大大提高了水的利用效率。在采用2~3次水洗場(chǎng)合,實(shí)際經(jīng)驗數據供水量為1.5~2.0L/m2。
(4)水洗方式
一般采用噴淋、浸漬或噴浸結合的3種方式。如果被清洗物的外形結構簡(jiǎn)單(無(wú)內腔縫隙和噴洗不到的表面),采用噴淋式水洗較好,因噴淋式水洗的機械作用力強,循環(huán)水量可較少。如果外形結構復雜(有內腔、縫隙等)的被清洗物(如汽車(chē)車(chē)身等),則應采用噴浸結合的水洗方式。在浸噴結合式水洗場(chǎng)合,一般是多次噴洗加1~2次浸洗,且先噴后浸為好,即浸洗工序在多次水洗工序的最后一道(參見(jiàn)圖3和圖5)。
(5)水洗溫度
水洗溫度高些可提高水溶性鹽堿的溶解度,原來(lái)是采用熱水清洗,現今都采用室溫(RT)或常溫(即不加熱)水洗;一方面是節能,另一方面是降低在水洗過(guò)程中產(chǎn)生二次生銹的可能性,另外磷化前的表調工序要求控制被涂物溫度小于35℃,經(jīng)熱脫脂液脫脂后還得靠水洗來(lái)冷卻。
為使熱容量大的被涂物在水洗后干得快(用熱風(fēng)易吹干),在除油后仍用熱水沖洗。
~300s;⑶UF液噴洗0.6~1.0L/m3,1~2巴;⑷新鮮UF液噴霧0.3m3/h(自動(dòng)控制);⑸UF液預噴洗3~4L/m3,1巴(區段1.1)(本工序在間歇時(shí)間>1場(chǎng)合下適用);⑹F液噴洗50m3/h,1巴(區段2);⑺F液噴洗<2L/m3,1~2巴(區段2.1);⑻UF液浸洗(區段3);⑼F液噴洗(區段3);⑽新鮮F液(或來(lái)自工序11純水<2L/m3,1~2巴,區段3.1);⑾UF液(或純水)浸洗N02T=32~45℃(區段4);⑿UF液(或純水)噴洗8~10m3/h,1.5巴(區段4.1);⒀再生純水噴洗<2L/m3,l~2巴(區段4.1);⒁新鮮純水噴洗0.5~2.0m3/h(區段5);⒂傾斜瀝水(區段5);⒃瀝水>12rain,60~80℃;⒄烘干;⒅強冷冷卻(工件<45℃)
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