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1.   概述

    產(chǎn)品涂裝前處理工藝非常重要，一般傳統(tǒng)工藝是脫脂、水洗、鹽酸除銹、水洗、中和、水洗、表調(diào)、水洗、磷化、水洗、烘干。此工藝zui大弊端是對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件酸洗除銹后的殘酸很難沖洗干凈，尤其是焊接組合件磷化后，其夾縫內(nèi)含有的殘液影響后道工序的加工。工件噴涂后，時(shí)間不長沿著夾縫出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，波壞涂層表面。嚴(yán)重影響產(chǎn)品外觀和內(nèi)在質(zhì)量。如摩托車車輪、油箱、車架、防盜門等。

    針對(duì)傳統(tǒng)工藝弊端，我們把超聲波清洗應(yīng)用到涂裝前處理中，較好解決工藝中存在的問題。超聲波清洗是在清洗液中引入超聲振動(dòng)以加速和加強(qiáng)洗滌作用的一種物理方法，在超聲波“空化”效應(yīng)的過程中，由空化作用產(chǎn)生的強(qiáng)大機(jī)械沖擊力，使物體表面和縫隙中的污垢迅速剝落，達(dá)到凈化物體表面的目的。由于工作表面潔凈、光滑，因此極大的提高產(chǎn)品噴涂的外觀質(zhì)量。

    經(jīng)過近幾年對(duì)超聲波清洗技術(shù)在磷化處理中的研究實(shí)踐，在提高產(chǎn)品噴涂質(zhì)量，防止涂裝件返銹方面，已取得良好效果。

    把超聲波清洗技術(shù)應(yīng)用到涂裝前處理，是對(duì)原有工藝設(shè)備進(jìn)行的改造。現(xiàn)在的工藝是脫脂、水洗、超聲波除銹、水洗、表調(diào)、磷化、超聲波漂洗、烘干。此工藝關(guān)鍵是增加了兩套超聲波設(shè)備。由鹽酸除銹改為以磷酸為介質(zhì)的超聲波除銹，烘干前的水洗改為超聲波漂洗。 

2.   超聲波除銹

    超聲波除油除銹采用15%磷酸作介質(zhì)并加入適量除油液，工作表面的氧化物及油污在超聲空化場(chǎng)中經(jīng)2-3分鐘可*清除干凈，并且在其表面生成不溶性磷酸鹽薄膜。如果不用水沖洗，鹽酸膜在空氣中也具有抗腐蝕能力。鹽酸膜在磷化時(shí)起晶核作用，可形成一層良好的磷化膜提高粉末的附著力和抗蝕力。因此，磷酸除銹常用在涂裝前處理中。

    我們知道鋼鐵在熱軋制時(shí)，其表面常生成一層5-10um氧化皮，通常稱作鱗皮。同時(shí)鋼鐵在腐蝕介質(zhì)中形成>50um膜通常成為鐵銹。其結(jié)構(gòu)主要由三部分組成，即r-Fe₂O₃H₂O,a- Fe₂O₃H₂O和FeO_x（OH）_3-2x，較穩(wěn)定的外層銹層結(jié)構(gòu)主要是鐵的三價(jià)氧化物。磷酸是中等強(qiáng)度酸，對(duì)鐵有較大的結(jié)合能力。它在任何濃度下都幾乎沒有氧化性，其揮發(fā)性很低。鐵銹中Fe₂O₃ 和Fe₃O₄可被磷酸溶液溶解其反應(yīng)式如下：

    Fe₂O₃+6H₃PO₄ —— 2Fe（H₂PO₄）₃+3H₂O

    Fe₃O₄+8H₃PO₄ —— 2Fe（H₂PO₄）₃+Fe（H₂PO₄）₂+4H₂O

    由于Fe⁺²離子在磷酸中的溶解速度比Fe⁺³離子大。通過鱗皮縫滲入的磷酸在溶解Fe₂O₃ 和Fe₃O₄的同時(shí)以更快的速度溶解底層的FeO,其反應(yīng)如下 FeO+2H₃PO₄ — Fe（H₂PO₄）₂+H₂O，使鱗皮脫離基體。同時(shí)鋼鐵基體與磷酸發(fā)生反應(yīng)但是其速度比溶解鱗皮慢。其反應(yīng)式如下：Fe+2H₃PO₄ — Fe（H₂PO₄）₂+H₂   。在基體表面生成的氣體外溢時(shí)加速撕裂和剝離較難溶解的外層鱗皮。另一方面，在超聲波作用下磷酸溶液混合速度加快，使金屬表面上的磷酸溶液不斷更新，維持接近整體的濃度。由于超聲波的“空化”效應(yīng)，產(chǎn)生強(qiáng)大的機(jī)械沖擊力，因而使工件表面除銹進(jìn)行的快而*。

3.   超聲波漂洗

    工件在除油、除銹、水洗、表調(diào)、磷化等工藝中滲透在焊接夾縫內(nèi)的液體很難排出，且水洗不能*清除干凈，在濕熱條件下夾雜物極易造成工件泛黃、生銹。如果這些殘液在烘干過程中不能*干固，隨后粉末噴涂以高溫烘干時(shí)，殘液由于熱膨脹的作用將滲出焊縫，影響涂料與金屬表面的結(jié)合，造成涂層的附著力下降甚至脫離。對(duì)此問題，一般工廠采用高壓噴淋及多次水洗，或是改變烘干工藝，提高烘干溫度來解決殘液在夾縫中的殘留。這些辦法不僅造成了水資源和能源的浪費(fèi)，同時(shí)高溫烘干還破壞磷化膜，降低其抗蝕能力，因此效果并不理想。而超聲波漂洗則利用了超聲波“*”的特點(diǎn)，以及“空化”作用，因此能迅速而*的將焊接夾縫內(nèi)的殘液及雜物清除干凈，達(dá)到后續(xù)加工的質(zhì)量要求。

4.   超聲波清洗工藝參數(shù)

    研究證明超聲波除銹、漂洗效果好壞取決于空化作用，而空化作用的產(chǎn)生與超聲強(qiáng)度有關(guān)。通常在單位面積超聲功率0.3/CM²水溶介質(zhì)就能產(chǎn)生空化。在一定范圍內(nèi)超聲強(qiáng)度越大空化作用越明顯，一般在清洗是功率密度選為1~1.2W/CM²為宜。

    超聲波振動(dòng)頻率對(duì)于清洗效果有很大影響，同等功率情況下低頻率時(shí)易于激化空化，即16~25KHz空化作用。表面處理時(shí)對(duì)于油污、銹跡比較嚴(yán)重的大中型機(jī)械零件采用16~20KHz低頻為宜，對(duì)于一些表面清潔度要求高且有盲孔、絲孔的零件采用26KHz為宜。

    超聲波清洗溫度是影響清洗速度的重要因素，適當(dāng)提高清洗溫度可增加空化能力、縮短清洗時(shí)間，但超過一定溫度，由于蒸氣壓力增加反而降低空化作用，因此必須保持一定的溫度。試驗(yàn)表明水溶性介質(zhì)一般在50℃±5效果*。

5.   結(jié)論

    超聲波清洗技術(shù)應(yīng)用于涂裝前處理，由于不使用強(qiáng)酸從源頭上解決了酸霧對(duì)工件、車間銹蝕問題。由于增加超聲波漂洗，解決了前幾道工序的焊縫含殘液問題，因而極大提高工件磷化質(zhì)量，同時(shí)也提高了工件的后續(xù)加工質(zhì)量。