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涂装前处理工艺在防爆电气设备生产中的应用

信息来源:paintkey.com  时间:2009-07-30  浏览次数:231

  摘要:介绍了防爆电气设备在涂装前的表面处理工艺,分析了前处理工艺对涂装效果的影响,同时,根据环保要求,提出了前处理产生废水的处理方法和工艺流程。
  关键词:涂装工艺;前处理;涂层

中图分类号:TM712 文献标识码:B

  1 引言

  防爆电气设备涂装工艺包括前处理和涂装两大部分。前处理的质量直接影响涂层对被涂工件表面的附着力及工件的耐腐蚀性能,同时,也直接影响电气设备的防爆性能。因此,要获得高质量的产品,必须严格涂装前的表面处理作业。通过前处理,使工件表面达到下列要求:①无油污及水分;②无锈迹及氧化物;③无酸、碱等残留物;④工件表面达到一定的粗糙度和良好的耐蚀性。

  2 钢制防爆壳体涂装前处理工艺

  防爆壳体前处理,是指工件与槽液接触达到化学预处理之目的,包括全浸泡式、全喷淋式、喷淋浸泡组合式、刷涂式等。一般包括除油、除锈、磷化等工艺过程,具体为:脱脂→水洗→表调处理→磷化→水洗→沥干→干燥。

  2.1 脱脂

  脱脂是将工件表面油污除去。脱脂的方法有碱性溶液除油、乳化剂除油、溶剂除油及超声波除油等。碱性溶液是一种常用的除油剂,它是利用强碱对植物油的皂化反应,形成溶于水的皂化物达到除油脂的目的。纯粹的强碱液只能皂化除掉植物油脂而不能除掉矿物油脂。因此通过在强碱液中加入表面活性剂,利用活性剂的乳化作用达到去除矿物油的目的。碱性溶液除油剂一般采用NaOH、Na2CO3、Na3PO4、焦磷酸及Na2SiO3等,如采用浸渍法,溶液浓度控制在3%~6%;采用喷淋法时,溶液浓度可控制在0.5%~3%。碱性溶液的除油能力随pH的升高而增强,根据工件表面的油污程度,pH值一般在9~14的范围内。

  溶液温度将影响除油速度,一般来讲温度高能加快除油速度,但温度太高会使表面活性剂分解,影响除油效果。从节省能源、改善劳动环境、降低生产成本、化学反应速度、处理时间和生产速度要求出发,在生产应用中普遍采用的是低温或中温处理工艺。

  碱性溶液除油一般在处理槽中进行,温度为50℃~80℃之间,除油次数取决于产量和油污程度,一般为1~2次,对于大批量的零件可采用压力喷射的处理工序。

  乳化剂除油:利用乳化剂的润湿、乳化、增溶和分散等能力,除去工件表面的油污,如OP乳化剂等。溶剂除油:利用有机溶剂对油脂的溶解能力,除去工件表面的油污,常用的有机溶剂有汽油、煤油、松香水等。

  2.2 水洗

  水洗为主要辅助工序,在脱脂、磷化后都采用,以清除残存在工件上的各种溶液的残渣,水洗彻底与否直接影响工件涂层的质量和防腐能力。为节约能量,水洗可采用逆流漂洗技术。在磷化后的最后一道水洗应采用去离子水洗以确保磷化质量。

  2.3 表面调整

  磷化前的表面调整处理可消除由于碱性脱脂而造成的表面状态不均匀性,经磷酸钛盐溶液(胶体钛)预处理的零件表面能产生电位,活化表面,从而产生大量的自由能,增加了磷化晶核数目,使晶粒变得更加微细,加速成膜反应。

  表面调整剂主要有两类:一种是酸性表调剂,如草酸,另一种是胶体钛。两者应用都非常普及,两者兼备有除轻锈的作用,在磷化前处理中是否选用表调工序和选用哪一种表调剂视工艺和磷化膜的要求决定的。

  一般原则是涂漆前打底磷化、快速低温磷化需要表调。如果工件在进入磷化槽时,已经二次生锈,最好采用酸性表调,但酸性表调只适合于≥50℃的中温磷化。一般中温锌钙系不表调也行,铁系不需要表调。

  2.4 磷化

  将工件浸入磷化液中,在一定温度下进行化学反应,使其表面生成一层难溶的磷酸盐保护膜,磷化膜可显著提高涂料对金属的附着力,提高耐腐性。

  磷化处理基本方法有浸入法和喷淋法两种。磷化质量虽然在很大程度上取决于除油、除锈的质量,喷淋法对于提高磷化质量也是一种有效的工艺手段,并且能缩短工艺时间,但存在如下缺点:①由于飞溅容易腐蚀设备;②工序间容易生锈;③结晶粗大。浸入法的优点有:①只要液体能达到的地方都能实现处理目标;②易形成含铁量较高的颗粒状结晶磷化膜。浸入法的缺点有:①没有冲刷辅助作用;②处理速度慢。

  目前,国外防爆电气行业一般采用喷浸相结合的工艺。磷化一般按成分、温度或厚度进行分类:

  (1)按溶液成分分类:锌系、锌钙系、锌铁系、锌锰系、铁系等;

  (2)按处理溶液的温度分类:高温磷化(80℃~90℃)、中温磷化(50℃~70℃)、低温磷化(30℃~50℃)、室温磷化;

  (3)按磷化膜厚度分类:厚型磷化:σ≥10μm,膜质量≥715g/m2(适合于冷挤压、防锈浸油、电绝缘);中厚型磷化:5μm<σ<10μm,膜质量413~715g/m

(适用于手工喷漆);薄型磷化:11μm<σ<4μm,膜质量111~413g/m2(适用于静电喷涂、粉末喷涂)。

  3 铝合金防爆壳体表面处理工艺

  由于铝合金壳体表面涂膜的附着力较差,因此必须经过表面预处理,使其表面形成一层转化膜。这不仅能增强涂膜的结合力,而且使耐腐蚀性能也大大提高。铝及铝合金的表面处理一般为:碱洗→水洗→去氧化膜→水洗→化学转化→水洗→沥干→干燥。

  铝合金前处理工艺与钢制壳体的前处理有以下不同。

  (1)除油:碱洗的目的主要是去除铝合金表面沾附的油污。常用的碱洗液配方由Na2CO3、Na3PO4、Na2SiO3和添加剂组成,主要用浸洗和喷洗,也可用电解清洗和超声波清洗。

  (2)去除氧化膜:铝材表面自然形成的氧化膜是不均匀非连续薄膜,在涂装前必须彻底清除,对于压铸件可用硝酸来去除表面氧化膜。

  (3)化学转化:转化处理的目的是使铝合金表面形成致密而均匀的连续薄膜。这一工序的作用相当于钢铁件表面处理工艺中的磷化工序,但其溶液不同,铝及铝合金的转化膜以铬酸/盐酸、磷酸/盐酸和氟氢酸为基础,转化膜质量通常为215g/m2,转化膜形成后,必须用清水清洗,然后用热风干燥,以增强膜层的硬度。

  4 废水处理

  工件前处理生产过程中将产生大量的脱脂、磷化废水。其主要污染物为Ph、PO43-、重金属离子及油脂,根据国家环境保护的相关规定,该类废水应经处理达标后才能排放。

  废水处理工艺流程为:废水→隔油池→混凝反应沉淀池→pH回调回用水池→循环使用或少量排放。具体工艺说明如下:废水流入隔油池,在重力作用下油水分离,出水进入调节池。调节池内废水在搅拌作用和pH自控系统的控制下加酸调节废水在3~4之间,平衡水质。然后经提升泵抽至混凝反应沉淀池,在搅拌作用和pH自控系统的控制下投入熟石灰充分反应,终点pH控制在12.5以上。反应完成后泥水混合液经电动隔膜泵输入厢式压滤机进行压滤,滤液排入pH回调回用水池,干泥外运安全处置。进入pH回调回用水池的废水在搅拌作用和pH自控系统的控制下加酸调节在7~8之间,最后经废水回用管道送至生产处理池重复使用,少量达标排放。

  5 涂装工艺

  涂装工艺一般可分为:喷漆和粉沫喷涂。工件经表面处理后,针对不同工件对外观和耐腐蚀的要求,选用合适的喷涂工艺及设备,同时应注意流平、干燥、冷却等工序的控制,否则会对产品质量产生不良的影响。

  一般情况下,喷漆工艺能获得较好的外观质量。喷漆涂层具有较好的光泽、色泽及耐蚀性,通常用于防爆电气壳体的外涂层等外观要求较高的场合。近年来,用户对外观的要求越来越高,对于防腐要求较高的工厂和煤矿井下等场合使用的防爆电气设备,采用粉沫喷涂工艺的比例逐年升高。根据防爆电气设备的外观要求,上述两种工艺都能适用,这由各方面的综合因素而定。

  6 结语

  在制定涂装前处理工艺方案时,应根据自身条件尽量采用合适的前处理工艺,以满足产品表面光泽和耐腐蚀要求。表面处理工艺对涂装表面质量和产品防爆性能有着重大的影响,因此,在前处理工艺中的每道工序所用溶剂和槽液配制比例应仔细选择和操作。随着科技的进步,客户对产品外观的涂装要求越来越高,同时,良好的产品表面耐腐蚀性能能够保证用户对安全生产的要求。因此,防爆电气设备生产企业应积极地采纳和消化国外的新工艺、新设备,使产品在前处理和涂装方面能够提升到一个较高的水平。
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