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2023-06-05
目前，國(guó)內(nèi)涂裝磷化槽液中均含有有毒有害物質(zhì)如亞硝酸鹽等，此外，磷化液中含有的重金屬離子鎳離子等也是對(duì)環(huán)境危害比較大的污染源。隨著環(huán)保政策的加嚴(yán)，需要開發(fā)環(huán)境友好型涂裝前處理工藝。
目前環(huán)保型涂裝無(wú)磷轉(zhuǎn)化前處理工藝技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外電泳涂裝前處理行業(yè)的主流技術(shù)。無(wú)磷轉(zhuǎn)化前處理技術(shù)是以氟鋯酸鹽為主劑的前處理技術(shù)，可以在脫脂干凈的工件表面形成一層無(wú)晶形三維網(wǎng)狀膜，是一種節(jié)能環(huán)保型前處理工藝，可替代傳統(tǒng)磷化前處理工藝技術(shù)。
在工件基材表面生成的無(wú)磷轉(zhuǎn)化薄膜涂層阻隔性強(qiáng)，并與金屬氧化物形成強(qiáng)烈的結(jié)合力，與后道工序電泳、面漆等涂膜具有良好的結(jié)合力，可以明顯提升工件復(fù)合涂膜的機(jī)械性能及防腐性能，延長(zhǎng)工件耐腐蝕時(shí)間。 無(wú)磷轉(zhuǎn)化薄膜前處理技術(shù)無(wú)磷無(wú)渣不含重金屬離子，解決了傳統(tǒng)磷化工藝存在的環(huán)保弊端，在保證產(chǎn)品性能的同時(shí)也解決了環(huán)境污染問題，達(dá)到節(jié)能減排的目的。本文就重卡車架熱軋板經(jīng)不同前處理方式后磷化和薄膜前處理工藝涂膜性能進(jìn)行研究。
本次試驗(yàn)選用重卡車架用板材，包含熱軋鋼板、車架三角形樣件，熱軋鋼板表面有一層氧化皮，對(duì)車架板材表面的氧化皮采用不同的處理方式：不除氧化皮處理、噴砂處理、水洗拋丸處理，酸洗處理等不同的表面處理方式，試片參數(shù)信息詳見表 1。
磷化前處理藥劑：脫脂，表調(diào)，磷化；薄膜前處理藥劑：脫脂、無(wú)磷轉(zhuǎn)化液；底面合一陰極電泳涂料。
車架用熱軋鋼板采用不同的表面氧化皮去除工藝后，試板經(jīng)過磷化和薄膜前處理兩種不同的前處理工藝方式，然后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行陰極電泳泳板，制板信息詳見表 2。
試驗(yàn)測(cè)試板材經(jīng)過薄膜前處理工藝處理，板材外觀顏色目視為灰色，前處理轉(zhuǎn)化膜厚度 20-100 nm，為磷化膜厚度的百分之一，采用 SEM掃描電鏡檢測(cè)板材表面涂膜質(zhì)量，涂膜表面致密( 見圖 1)，為無(wú)晶粒形狀結(jié)構(gòu)。
對(duì)熱軋鋼板磷化前處理得到的磷化皮膜進(jìn)行外觀、結(jié)晶尺寸和膜重檢測(cè)，目視外觀表明磷化膜為灰色皮膜，表面平整、均一、細(xì)致、皮膜完整，無(wú)掛灰、黃銹等缺陷，SEM 掃描電鏡 2 000 倍鏡像照片顯示(見圖 2)磷化膜結(jié)晶形狀為柱狀，結(jié)晶尺寸≤10um；用退膜法對(duì)磷化膜膜重進(jìn)行檢測(cè)，熱軋鋼板磷化膜膜重為 3g/m2。熱軋板制備的無(wú)磷轉(zhuǎn)化膜和磷化膜均滿足前處理工藝技術(shù)要求。
將不同前處理制備的熱軋板電泳涂膜按照 GB/T9286《色漆和清漆 劃格試驗(yàn)》的規(guī)定，用 BYK 劃格器(1 mm)劃十字，采用3M 膠帶測(cè)試涂膜附著情況，檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)，熱軋鋼板涂膜表面十字交叉部位沒有被膠帶破壞，附著力均為 0 級(jí)，均滿足電泳涂膜附著力技術(shù)要求。
車架熱軋鋼板在鋼材生產(chǎn)的過程中，會(huì)生成一層以三氧化二鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵等氧化物質(zhì)組成的氧化皮，涂裝在進(jìn)行前處理上件前，一般會(huì)采用拋丸、噴砂或酸洗等工序把熱軋鋼板板材表面疏松的氧化皮去除，確保涂裝涂膜性能。
對(duì)車架熱軋鋼板表面氧化皮采用不同的處理方式，分別進(jìn)行不同的前處理工藝處理后配套底面合一陰極電泳涂料，開展實(shí)驗(yàn)室500 h 中性鹽霧防腐性能檢測(cè)。試驗(yàn)使用中性鹽霧腐蝕試驗(yàn)設(shè)備，將不同前處理方式制備的 8 種熱軋板電泳涂膜試板封邊處理，試板涂膜表面采用0.5 mm 寬度的劃痕工具進(jìn)行劃叉。
按照GB/T 10125《人造氣氛腐蝕試驗(yàn) 鹽霧試驗(yàn)》規(guī)定進(jìn)行耐中性鹽霧測(cè)試，試驗(yàn)周期為 500 h。試驗(yàn)結(jié)束后按ASTM D 1654-05 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試板表面涂膜進(jìn)行處理，檢測(cè)單邊擴(kuò)蝕寬度，記錄板材表面起泡及腐蝕情況。試驗(yàn)結(jié)果見表 4。
通過分析 500h 耐中性鹽霧防腐試驗(yàn)結(jié)果，比較試板表面涂膜擴(kuò)蝕寬度可以得出，酸洗工藝除氧化皮涂膜的腐蝕性能優(yōu)于水洗拋丸工藝除氧化皮涂膜耐蝕性能，優(yōu)于噴砂工藝除氧化皮涂膜耐蝕性能，優(yōu)于未進(jìn)行氧化皮處理的涂膜耐蝕性能。
針對(duì)噴砂工藝，比較試板可得出，經(jīng)過磷化前處理和無(wú)磷前處理的試板表面均存在點(diǎn)銹，對(duì)產(chǎn)生銹點(diǎn)的原因進(jìn)行分析，可能是由于板材表面噴砂處理后，試板表面狀態(tài)一致性差。存在尖端效應(yīng)，導(dǎo)致試板涂膜表面部分部位電泳涂膜偏薄，因而耐中性鹽霧試驗(yàn)后試板出現(xiàn)銹點(diǎn)。噴砂后兩種前處理工藝處理的試板其擴(kuò)蝕寬度均較小，耐腐蝕性能滿足產(chǎn)品要求。
針對(duì)酸洗工藝，比較試板的擴(kuò)蝕寬度可得出，對(duì)于酸洗后的試板磷化前處理涂膜性能略優(yōu)于無(wú)磷前處理工藝的試板。由于酸洗工藝處理后的試板表面狀態(tài)佳，所以酸洗板在本輪試驗(yàn)驗(yàn)證中綜合涂膜性能表現(xiàn)最佳。對(duì)未進(jìn)行氧化皮去除的試板：對(duì)比試板的擴(kuò)蝕寬度可得出，對(duì)于不去除氧化皮的工件，薄膜前處理工藝處理的涂膜性能優(yōu)于磷化處理的涂膜性能。
分析原因，可能是由于熱軋板工件表面生產(chǎn)的氧化物質(zhì)較疏松，無(wú)機(jī)和有機(jī)涂膜形成致密的三維網(wǎng)狀涂膜對(duì)鋼板表面疏松的氧化膜孔隙進(jìn)行了填充，形成相對(duì)致密的皮膜，所以薄膜前處理工藝制備的試板耐蝕性能比磷化工藝制備的試板性能佳。
本文針對(duì)車架線涂裝的熱軋鋼板涂裝性能研究，比較了傳統(tǒng)磷化工藝與環(huán)保型無(wú)磷前處理涂裝工藝分別配套底面合一陰極電泳涂料的涂膜性能，研究結(jié)果顯示，附著力等機(jī)械性能兩種前處理方式基本相當(dāng)，耐腐蝕性能如 500 h 中性鹽霧試驗(yàn)性能方面薄膜前處理工藝比磷化前處理工藝低，但可滿足車架線的涂膜性能技術(shù)要求，可以應(yīng)用于汽車車架、車廂、摩托車零部件前處理工藝。
針對(duì)車架線涂裝的熱軋鋼板研究比較了不同表面處理方式對(duì)其耐中性鹽霧性能的影響，選擇噴砂，水洗拋丸，酸洗等去除氧化皮的工藝，采用薄膜前處理技術(shù)能夠滿足車廂、車架涂裝生產(chǎn)線產(chǎn)品涂膜技術(shù)要求。通過生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)薄膜的處理工藝5個(gè)多月的運(yùn)行，無(wú)磷轉(zhuǎn)化槽液和無(wú)磷轉(zhuǎn)化膜質(zhì)量穩(wěn)定，展現(xiàn)出了較好的應(yīng)用前景。
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