CN108998781A - 一种车身涂装前表面锆化处理工艺 - Google Patents

一种车身涂装前表面锆化处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车身涂装前表面锆化处理工艺，所述处理工艺包括将工件依次经热水洗、预脱脂、主脱脂、锆化前水洗、锆化处理和锆化后水洗的步骤，热水洗、预脱脂和主脱脂的温度均为45‑55℃，锆化处理中控制锆化液的pH值为4‑5、F—含量为20‑70ppm，处理时间为150‑180s，温度为25‑45℃。本发明特点是工序简单、前期投入少、易于控制，不含磷、镍、亚硝酸盐等环境污染源，解决了含渣量多、能耗高、污染等问题。

Description

一种车身涂装前表面锆化处理工艺
技术领域
本发明属于车身涂装前表面处理工艺技术领域，具体涉及一种车身涂装前表面锆化处理工艺。
背景技术
目前，几乎所有的汽车制造厂商都采用了三元锌系磷化工艺。这种工艺的缺点为产生废水，含有重金属镍、锰等，化学过程多(含有表调、磷化、钝化)，磷化反应需加热50℃。随着国内外对节能、环保及污水排放要求的不断提高，迫切要求以新的绿色工艺取代传统的磷化。在这种大环境需求下，新型的绿色无磷转化膜技术逐渐成熟并快速发展，该工艺能彻底的不使用P、Mn、Ni、亚硝酸根等有害物质，目前主要有锆化前处理工艺、硅烷前处理工艺。如何采用锆化前处理工艺更好的对车身涂装前进行处理，提高车身质量，是我们迫切需要解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种车身涂装前表面锆化处理工艺，目的是避免产生磷、镍、亚硝酸盐等环境污染源，工序简单，易于控制。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种车身涂装前表面锆化处理工艺，所述处理工艺包括将工件依次经热水洗、预脱脂、主脱脂、锆化前水洗、锆化处理和锆化后水洗的步骤，热水洗、预脱脂和主脱脂的温度均为45-55℃，锆化处理中控制锆化液的pH值为4-5、F—含量为20-70ppm，处理时间为150-180s，温度为25-45℃。
所述锆化液中采用锆化剂A和锆化剂B进行锆化处理，锆化剂A是六水合硝酸锌和氟锆酸的混合液，六水合硝酸锌的质量分数为5-10％，氟锆酸的质量分数为1-5％，锆化剂B是质量分数为5％-10％的三水合硝酸铜溶液，锆化处理过程中控制锆化剂A在锆化液中的吸光度为0.7-1.5，锆化剂B在锆化液中的吸光度为0.1-0.5。锆化剂A和锆化剂B分别处在上述吸光度范围内，能够满足车身表面很好的形成锆化膜，并且防腐性能相对磷酸处理工艺更强。
锆化处理过程中锆化剂A和锆化剂B的添加量通过检测锆化液中锆化剂的吸光度进行确定，每1000L体积的锆化液中，吸光度每提高0.1，锆化剂A添加2.04-2.06kg，锆化剂B添加170-180g。优选的，锆化剂A添加2.05kg，锆化剂B添加177g，此时成膜效果最好，膜厚度适中，膜的颗粒排布均匀，致密性好，并且防腐性能相对更好。
采用分光光度计进行检测锆化液中锆化剂的吸光度。
所述锆化前水洗包括水洗1、水洗2和纯水洗1。
所述锆化后水洗包括水洗3、水洗4和纯水洗2，纯水洗2后控制表面电导率≤50μm/cm。
所述水洗3和水洗4的水洗液中添加有防锈剂。
所述处理工艺还包括在水洗后电泳前进行喷雾加湿处理以防止车身锈蚀的步骤。
采用冷轧板，锆化膜很薄，膜重20-80mg/m2。
锆化A组分浓度和锆化剂B组分浓度测量均采用现有的分光光度法进行测量。
锆盐转化膜反应原理
锆盐转化膜是以锆(H2ZrF6)为主体，金属基材在锆盐酸性溶液中发生电化学反应，形成一层纳米级的无机薄膜。锆盐成膜过程如下：
金属在酸作用下反应：Me+2e→Me2+
锆酸根解离：H2ZrF6→ZrF6 2-+2H+
锆酸盐沉淀：Me2++ZrF6 2-+H2O→MeZrF6·2H2O
本发明的有益效果：本发明的锆化处理工艺不需要表调和钝化处理工序，因此占地面积少、设备投入低。锆化处理操作简单，只需控制锆化剂含量、pH值和F—含量。本发明特点是工序简单、前期投入少、易于控制，不含磷、镍、亚硝酸盐等环境污染源，解决了含渣量多、能耗高、污染等问题。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
本发明的车身涂装前表面锆化处理工艺包括如下步骤：
步骤一、热水洗，用以冲洗车身表面的铁屑、颗粒等杂质，温度控制在45-55℃；
步骤二、预脱脂，用以除去工件表面的油污，预脱脂的温度为45-55℃；
步骤三、主脱脂，用以进一步除去工件表面的油污，主脱脂的温度为45-55℃；
步骤四、水洗1，采用喷淋处理，喷淋压力在0.1Mpa左右，用以清洗脱脂下来的油污；
步骤五、水洗2，采用喷淋处理，喷淋压力在0.1Mpa左右，用以进一步清洗脱脂下来的油污；
步骤六、纯水洗1，采用喷淋处理，喷淋压力在0.1Mpa左右，用以确保车身进入锆化处理前，表面洁净，同时防止前工序槽液污染锆化槽；
步骤七、锆化处理，其工艺控制参数为：锆化剂A组分(主要成分：六水合硝酸锌浓度5％-10％，氟锆酸浓度1-5％)浓度为0.7-1.5吸光度、B组分(主要成分：三水合硝酸铜浓度5％-10％)浓度为0.1-0.5吸光度、pH值4-5、F-含量20-70ppm、处理时间150-180S，温度常温；吸光度每提高0.1，锆化剂A添加2.04-2.06kg，锆化剂B添加170-180g；具体测试时，每1000L体积的锆化液中，若测得锆化剂A组分的吸光度为0.6时，则向锆化液中添加2.04-2.06kg锆化剂A，若测得锆化剂A组分的吸光度为0.5时，则向锆化液中添加4.08-4.12kg锆化剂A使得A组分的浓度满足在0.7-1.5吸光度的范围内，若测得锆化剂B组分的吸光度为0.1时，则向锆化液中添加170-180g锆化剂B组分，使得B组分的浓度满足在0.1-0.5吸光度的范围内。
步骤八、水洗3，采用喷淋处理，喷淋压力在0.1Mpa左右，用以去除车身表面附着的杂质；
步骤九、水洗4，采用喷淋处理，喷淋压力在0.1Mpa左右，用以进一步去除车身表面附着的杂质；
步骤十、纯水洗2，采用喷淋处理，喷淋压力在0.1Mpa左右，用以确保车身进入电泳前表面洁净。
上述锆化工艺处理温度为常温25～40℃，相对应传统磷化35～45℃的处理温度，可以节约能源，同时锆化处理相对与三元磷化处理渣含量少，三元磷化主要为磷酸铁沉渣，锆盐前处理主要为羟基氧化铁絮凝沉渣。
为了避免锆化处理后易产生锈蚀的现象，在水洗3和水洗4中添加有防锈剂，同时在水洗后电泳前进行喷雾加湿处理，防止车身锈蚀。防锈剂的添加量不易过多，生产操作中根据实际需要进行添加，满足防锈效果即可。
锆化后水洗工序与传统磷化后水洗工序一致，但是对于锆化处理冷轧板的车身时，因锆化膜较薄，易产生锈蚀，试验表明冷轧板经过锆化处理在空气中6min后会产生锈蚀，因此锆化后的水洗工序需要通过增加防干喷淋或防锈剂防止车身锈蚀。不同板材返绣试验如下表1。
表1不同板材锆化处理后返锈试验对比
在上述步骤七的锆化处理步骤中，为了使得锆化膜的成膜达到最佳的性能，每1000L体积锆化液中，当锆化剂A与锆化剂B被反应后，当测得的数值不在上述范围之内，每改变0.1个吸光度时，在高化处理的锆化液中，添加锆化剂A2.05kg；添加锆化剂B 177g。
分别采用冷轧板、电镀锌板、热镀锌板、锌铁合金板和铝板采用锌系磷化工艺和上述锆化处理工艺进行处理，不同金属底材上的磷化膜外观基本一样，但不同金属底材上的锆系薄膜的外观差异却很大，在冷轧板CRS上呈现浅金黄色，在电镀锌板EG上呈现浅蓝色，在热镀锌板HDG上呈现浅黄色，在铝板Al上基本与铝板颜色相同，而且锆系薄膜的颜色随反应时间的延长而加深，铝板除外。
三元磷化膜与锆化处理成膜进行对比说明如下表2
表2
以上对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种车身涂装前表面锆化处理工艺，其特征在于，所述处理工艺包括将工件依次经热水洗、预脱脂、主脱脂、锆化前水洗、锆化处理和锆化后水洗的步骤，热水洗、预脱脂和主脱脂的温度均为45-55℃，锆化处理中控制锆化液的pH值为4-5、F—含量为20-70ppm，处理时间为150-180s，温度为25-45℃。
2.根据权利要求1所述车身涂装前表面锆化处理工艺，其特征在于，所述锆化液中采用锆化剂A和锆化剂B进行锆化处理，锆化剂A是六水合硝酸锌和氟锆酸的混合液，六水合硝酸锌的质量分数为5-10％，氟锆酸的质量分数为1-5％，锆化剂B是质量分数为5％-10％的三水合硝酸铜溶液，锆化处理过程中控制锆化剂A在锆化液中的吸光度为0.7-1.5，锆化剂B在锆化液中的吸光度为0.1-0.5。
3.根据权利要求2所述车身涂装前表面锆化处理工艺，其特征在于，锆化处理过程中锆化剂A和锆化剂B的添加量通过检测锆化液中锆化剂的吸光度进行确定，每1000L体积的锆化液中，吸光度每提高0.1，锆化剂A添加2.04-2.06kg，锆化剂B添加170-180g。
4.根据权利要求2或3所述车身涂装前表面锆化处理工艺，其特征在于，采用分光光度计进行检测锆化液中锆化剂的吸光度。
5.根据权利要求1所述车身涂装前表面锆化处理工艺，其特征在于，所述锆化前水洗包括水洗1、水洗2和纯水洗1。
6.根据权利要求1所述车身涂装前表面锆化处理工艺，其特征在于，所述锆化后水洗包括水洗3、水洗4和纯水洗2，纯水洗2后控制表面电导率≤50μm/cm。
7.根据权利要求6所述车身涂装前表面锆化处理工艺，其特征在于，所述水洗3和水洗4的水洗液中添加有防锈剂。
8.根据权利要求1所述车身涂装前表面锆化处理工艺，其特征在于，所述处理工艺还包括在水洗后电泳前进行喷雾加湿处理以防止车身锈蚀的步骤。
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