一种对特种车辆的金属件进行表面预处理的方法
【专利摘要】本发明公开了一种对特种车辆的金属件进行表面预处理的方法，所述方法包括装件、酸洗去锈、表调和磷化工序，其特征在于：所述磷化工序由磷化、水洗、水质调节和干燥步骤组成；且每个工序均在常温下操作。经本发明方法预处理后的金属件表面无锈迹，不返锈、不挂灰、膜层粒晶均匀；磷化膜重2.0g/m2，膜厚为2～4μm，膜层颗粒的粒径＜10μm；经盐雾试验达到240小时以上，划格拉力试验达到1级，油漆结合力为0级。另外，本发明方法还具有操作简单、安全可靠、无需特殊设备和苛刻条件、适合工业化生产要求、节能减排等优点。
【专利说明】一种对特种车辆的金属件进行表面预处理的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对特种车辆的金属件进行表面预处理的方法，属于金属表面处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002]金属材料在使用时受环境影响会发生腐蚀、磨损、疲劳和断裂，不仅会导致金属件的早期失效和损坏、破坏外观装饰、影响使用寿命，还会造成环境污染、交通事故发生和材料能源的浪费。尤其是，消防车、军用装备车等特种车辆产生的腐蚀损坏还将会对出警灭火和战时任务的完成带来重大影响和损失。因此，特种车辆的防腐蚀问题历来受到国内外专家和业内专业人士的重视。
[0003]由于制造特种车辆使用的金属材料一般为冷轧钢、低碳钢、A3钢等，各类工件经剪切、冲压、钣金、冷作、点焊、堆焊等工序处理后形成有一定冶金形态和结构并覆有较难处理的高压氧化皮膜层，在经过工艺所需要的周期性储存后还有不同程度的重锈型锈层。而由于道路行驶条件不同和气候、区域和应用环境的特点差异，对车辆涂装的涂料结合力和材质耐腐蚀性有较高要求，特别是对金属件内外表面、焊缝、管线均要求有较好的耐腐蚀性。
[0004]国际工程学界通常将用物理、化学或电化学的方法对涂装前的金属工件表面的各种污垢、锈层(氧化皮)、水分、尘埃等异物进行清除，并改善其表面性质以适应现代涂装要求的工作称为涂装前处理或金属表面预处理。进行涂装前处理或金属表面预处理可为涂装提供良好基底，提闻涂I吴附着力和涂I吴的耐蚀力。
[0005]目前工业化中，对制造特种车辆的金属件进行表面预处理常采用如下工艺:
[0006]a)喷砂(丸)除锈工艺:喷砂打磨型
[0007]优点:喷涂后涂料附着力好；缺点:工序间隔期间易受空气中的水蒸气受潮氧化返锈产生金属基底的二次腐蚀危险，且对环境污染和员工身体健康产生较大影响。
[0008]b)普通酸洗后直接喷涂型
[0009]酸洗后不作磷化处理，直接进行防锈底漆(铅丹漆)涂层处理，结果耐腐蚀的效果极差，以直涂铅丹漆为例，在25°C气温、30%以上的空气湿度条件下，耐腐蚀防护性平均约一年不到，在夏季70%以上的空气湿度和每年约一月以上的霉雨季节里90%以上空气湿度的影响下，其耐腐蚀防护性实际不到半年。
[0010]c)普通磷化型
[0011]磷化膜是不导电的隔离膜，可以防止电解质的横向发展，有效抑制膜下丝状腐蚀及涂膜损坏处腐蚀的扩展；磷化膜还是多孔性的膜层，涂料可渗透到这些孔隙中与磷化膜咬合，产生强大的剪切力。所以，经过磷化处理后涂膜的强固和耐蚀性可得以提高。但由于需要经酸洗-水洗-磷化-钝化-喷涂等多道工序，且工作温度> 600C，以致操作繁琐、能耗大、设备维护及废弃物处理压力大，很难符合环保要求，不能满足特种车辆的工业化生产要求。
【发明内容】
[0012]针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种对特种车辆的金属件进行表面预处理的方法，以满足特种车辆的工业化生产要求。
[0013]为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下:
[0014]一种对特种车辆的金属件进行表面预处理的方法，包括装件、酸洗去锈、表调和磷化工序，其特征在于:所述磷化工序由磷化、水洗、水质调节和干燥步骤组成；且每个工序均在常温下操作。
[0015]作为一种优选方案，磷化步骤所用的磷化液由建槽剂BL-334A、促进剂BC-031、中和剂BH-001和水配制而成，其中:建槽剂BL-334A的含量为60千克/吨，促进剂BC-031的含量为1.6千克/吨，中和剂BH-001的含量为0.8千克/吨。
[0016]作为进一步优选方案，所述磷化液的配制工艺如下:在磷化槽内先注入60%配方量的水，然后向其中加入配方量的建槽剂BL-334A，搅拌均匀后再向槽内加入配方量的中和剂BH-001，采用压缩空气搅拌均匀；再向槽内注入余量水，在开始处理工件前向槽中加入配方量的促进剂BL-031，并采用压缩空气搅拌均匀。
[0017]作为一种优选方案，磷化步骤的工艺条件为:在常温下采用槽浸法、压缩空气搅拌；当环境温度彡20°C时，总酸度为29?32pt，磷化处理时间为20?30分钟；当环境温度彡20°C时，总酸度为26?29pt，磷化处理时间为15?20分钟；游离酸度为I?2pt。
[0018]作为一种优选方案，所述水洗步骤是在常温下、将磷化后的金属件先用水喷淋5?7分钟，然后用pH值大于10的碱水浸洗5?7分钟。
[0019]作为一种优选方案，所述水质调节步骤是在常温下采用槽浸法、压缩空气搅拌，使水洗后的金属件在水质调节液内处理4?5分钟。
[0020]作为进一步优选方案，所述水质调节液是由水质调节剂TS-300与水配制而成，其中:水质调节剂TS-300的含量为10千克/吨，pH值为8?9，污染度〈0.2pt。
[0021]作为一种优选方案，所述干燥步骤是在常温下对金属件表面采用自然风吹干，对金属件的边角夹层、焊缝采用高压压缩空气吹干。
[0022]作为一种优选方案，酸洗去锈工序采用的酸洗液是由工业盐酸、酸性除锈添加剂BR-101A与水配制而成，总酸度彡230g/L。
[0023]作为一种优选方案，所述表调工序是在常温下采用槽浸法、压缩空气搅拌，使酸洗去锈后的金属件在表调液内处理6?7分钟；所述表调液是由表调剂BTX-001与水配制而成，其中:表调剂BTX-001的含量为3?5千克/吨，pH值为7.5?9.5。
[0024]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0025]1、实现了每个工序均在常温条件下进行，使废弃物排放相比现有工艺可减少70%，具有节能减排的显著效果，容易符合环保要求；
[0026]2、经本发明方法预处理后的金属件表面无锈迹，不返锈、不挂灰、膜层粒晶均匀；
[0027]3、经本发明方法预处理后的磷化膜重2.0g/m2，膜厚为2?4μ m，膜层颗粒的粒径< 10 μ m ;经盐雾试验达到240小时以上，划格拉力试验达到I级，油漆结合力为O级；
[0028]4、本发明方法操作简单，安全可靠，无需特殊设备和苛刻条件，适合工业化生产要求。
【具体实施方式】
[0029]下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细、完整地说明。
[0030]实施例中所用的酸性除锈添加剂BR-101A、表调剂BTX-001、建槽剂BL-334A、促进剂BC-031、中和剂BH-001、水质调节剂TS-300均购自大连三达奥克化学股份有限公司。
[0031]实施例
[0032]一、准备工作
[0033]a)保持酸洗工作槽液的液面高度，当液面过低，应按比例补加工业盐酸、BR-101A和自来水；
[0034]b)水洗(浸洗)槽放满自来水。
[0035]二、清理
[0036]a)用抹布和钢刷清除工件表面重粘稠油污、电焊氧化皮及外表污物；
[0037]b)清除或用油网捞除酸洗工作槽表面的油污。
[0038]三、装件
[0039]装载工件的框或架，要符合装载要求。小件装框尽量减少工件表面互相重叠，避免工件深凹处形成气室；工件的锐边、锋角不得超出框外及架外。
[0040]四、酸洗去锈
[0041]将工件吊入酸洗槽前，行车要对准红色标线，然后慢慢入槽，速度不能过快，避免造成水箱浮起及小件漂入槽内和工件与槽壁碰撞。每隔15?20min吊起工件，观察除锈情况，并使酸液搅动，提高酸洗效率。
[0042]酸洗去锈采用的酸洗液是由工业盐酸、酸性除锈添加剂BR-101A与水配制而成，总酸度> 230g/L。
[0043]将酸洗去锈后的工件吊出酸洗槽，浙干酸液，然后浸入水洗(浸洗)槽内，开启压缩空气搅拌，浸洗2min后吊起；开启喷淋水泵喷淋2?3min，冲洗残液；如工件形状复杂，不能冲清残液，可吊至池边空地，用压力清水冲洗；对于散件、水箱件以及驾驶室工件，根据冷水清洗的效果，可反复进行两次清洗，并用压力胶管水管喷射水箱底部及驾驶室内顶棚，将酸洗液喷射清洗干净。
[0044]经酸洗去锈后的工件表面不应有氧化皮、锈斑、黑色粘膜或墨绿色酸膜，在正常情况下应呈灰白色(钢件基体本色)；若个别零件残有局部少量氧化皮或黄锈，应以砂纸或刷子进行补充清除，严重者重新酸洗。
[0045]酸洗液15天抽样分析一次，当总酸度低于230g/L时，则应同时补加工业盐酸(31%)和BR-101A ;根据工件酸雾程度，可适当添加酸雾抑制剂SN-1ll。
[0046]①酸洗液酸度值的测定
[0047]试剂:酚酞指示剂、1%乙醇溶液、0.1N氢氧化钠标准溶液；
[0048]测定步骤:用移液管吸取酸洗液0.5mL,置于250mL三角烧杯中，加蒸馏水约50mL，加酚酞指示剂3?4滴，摇匀。用0.1N氢氧化钠标准溶液滴定至溶液由无色变为粉红色30秒不变色为终点，记录消耗的NaOH毫升数，计算方法:
[0049]HCL (g/L) = (NNa0H X VNa0H X 36.5) /0.5。
[0050]②酸洗液中亚铁含量的测定
[0051]试剂:磺基水杨酸指示剂(20%水溶液)、过硫酸铵(固体)、乙二胺四乙酸二钠标准液(0.05摩尔浓度)；
[0052]测定步骤:用移液吸管吸取酸洗液ImL,置于250mL三角烧瓶内，加蒸懼水约10mU磺基水杨酸指示剂5?10滴、过硫酸铵约0.5g，摇匀；用0.05摩尔浓度的乙二胺四乙酸二钠标准液滴定至溶液由紫色变为无色或浅黄色为终点，记下乙二胺四乙酸二钠标准液耗量V。
[0053]计算:亚铁含量(g/L) =55.85XVX乙二胺四乙酸二钠标准液的摩尔浓度。
[0054]当酸洗液中亚铁含量达到120g/L时,将影响酸洗去锈质量,应及时更换新液。
[0055]五、表调
[0056]5.1表调液配制:
[0057]在表调槽内加入六成的清水(以槽体全量20吨计算)，将60kg表调剂BTX-001慢慢加入到表调槽中，同时导入压缩空气充分搅拌；补加清水至20吨，彻底搅拌使混合均匀。
[0058]5.2表调条件:
[0059]在常温下，采用槽浸法、压缩空气搅拌，使酸洗去锈后的金属件在表调液内处理6?7分钟。
[0060]5.3质量控制:
[0061]使表调液的pH值保持在7.5?9.5(可用试纸测定并做好记录)，若pH值低于7.5，可用液碱进行调节。每周测定一次总碱度，并做好记录。
[0062]总碱度测定方法:取25mL处理液用吸管吸到烧杯中，滴定5滴指示剂(溴酚蓝)，用滴定液(0.1N H2SO4)滴定直到溶液由蓝紫色变为黄色，此时所需滴定液的mL数就是碱度Pt。总碱度一般要求控制在3.8?4.2pt (允许偏高)。
[0063]六、磷化
[0064]6.1磷化液配制:
[0065]在磷化槽(以槽体全量为20吨计算)内先注入60%配方量的水，然后向其中加入1200kg的建槽剂BL-334A，搅拌均匀后再向槽内加入32kg中和剂BH-001，采用压缩空气搅拌均匀；再向槽内注入自来水至20吨液面，在开始处理工件前向槽中加入16kg促进剂BL-031，并采用压缩空气搅拌均匀。
[0066]6.2磷化条件:
[0067]在常温下采用槽浸法、压缩空气搅拌；当环境温度彡20°C时，总酸度为29?32pt，磷化处理时间为20?30分钟；当环境温度彡20°C时，总酸度为26?29pt，磷化处理时间为15?20分钟；游离酸度为I?2pt (最佳值为I?1.6pt)。
[0068]6.3质量控制:
[0069]a)总酸度:将1mL处理液用吸管吸到烧杯内，加入5?6滴指示剂(酚酞)，用滴定液(0.1N NaOH)滴定，直到药液着上粉红色，此时所需要的滴定液mL数表示总酸度pt ；
[0070]b)游离酸度:将处理液1mL用吸管吸到烧杯内，加入2?3滴指示剂(溴酚兰)，用滴定液(0.1N NaOH)直到药液由黄色着上绿紫色，此时所需的滴定液的mL数表示游离酸度Pt ；
[0071]c)促进剂浓度:将处理液装满发酵管，对此加入2?5g试剂(氨基磺酸)上下晃动后，静放2min，此时产生的气体量(刻度)表示促进剂的浓度，I刻度为Ipt ；
[0072]d)磷化膜抗腐蚀性能测定:用硫酸铜混合液滴数滴于工件上，计算液滴由天兰色变为土黄色或土红色的时间，0.5min为不合格，I?2min为合格，2min以上为优良。
[0073]七、水洗
[0074]在常温下、将磷化后的金属件先用水喷淋5?7分钟,然后用pH值大于10的碱水浸洗5?7分钟。
[0075]八、水质调节
[0076]8.1水质调节液的配制:
[0077]在水调槽(以槽体全量为20吨计算)内先注入100%的自来水，再向槽内加入200kg的水质调节剂TS-300，并采用压缩空气搅拌均匀。
[0078]8.2水质调节条件:
[0079]在常温下，采用槽浸法、压缩空气搅拌，使水洗后的金属件在水质调节液内处理4?5分钟。
[0080]8.3质量控制:
[0081]控制pH值为8?9，污染度〈0.2pt。若pH值〈8，应添加TS-300进行调节；若pH值〈7.5，应同时添加TS-300和促进剂BC-031进行调节。若污染度> 0.2pt时，应立即更换新液并清洗槽体。
[0082]污染度的测定方法:取处理液10mL置于烧杯中，加4?5滴酚酞指示剂，以0.1NNaOH滴定液滴定,试液变为粉红色为止,所消耗的mL数为其污染度。
[0083]九、干燥
[0084]在常温下，对金属件表面采用自然风吹干，对金属件的边角夹层、焊缝采用高压压缩空气吹干。
[0085]实验表明:经本发明方法预处理后的金属件表面无锈迹，不返锈、不挂灰、膜层粒晶均匀；磷化膜重2.0g/m2，膜厚为2?4μπι，膜层颗粒的粒径< 10 μ m;经盐雾试验达到240小时以上，划格拉力试验达到I级，油漆结合力为O级。
[0086]另外，由于本发明方法实现了每个工序均在常温条件下进行，使废弃物排放相比现有工艺可减少70%，具有节能减排的显著效果，容易符合环保要求；并且操作简单，安全可靠，无需特殊设备和苛刻条件，适合工业化生产要求。
[0087]最后有必要在此说明的是:以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种对特种车辆的金属件进行表面预处理的方法，包括装件、酸洗去锈、表调和磷化工序，其特征在于:所述磷化工序由磷化、水洗、水质调节和干燥步骤组成；且每个工序均在常温下操作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:磷化步骤所用的磷化液由建槽剂BL-334A、促进剂BC-031、中和剂BH-OOl和水配制而成，其中:建槽剂BL-334A的含量为60千克/吨，促进剂BC-031的含量为1.6千克/吨，中和剂BH-001的含量为0.8千克/吨。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述磷化液的配制工艺如下:在磷化槽内先注入60%配方量的水，然后向其中加入配方量的建槽剂BL-334A，搅拌均匀后再向槽内加入配方量的中和剂BH-001，采用压缩空气搅拌均匀；再向槽内注入余量水，在开始处理工件前向槽中加入配方量的促进剂BL-031，并采用压缩空气搅拌均匀。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，磷化步骤的工艺条件为:在常温下采用槽浸法、压缩空气搅拌；当环境温度彡20°C时，总酸度为29?32pt，磷化处理时间为20?30分钟；当环境温度彡20°C时，总酸度为26?29pt，磷化处理时间为15?20分钟；游离酸度为I ?2pt0
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述水洗步骤是在常温下、将磷化后的金属件先用水喷淋5?7分钟,然后用pH值大于10的碱水浸洗5?7分钟。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述水质调节步骤是在常温下采用槽浸法、压缩空气搅拌，使水洗后的金属件在水质调节液内处理4?5分钟。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于:所述水质调节液是由水质调节剂TS-300与水配制而成，其中:水质调节剂TS-300的含量为10千克/吨，pH值为8?9，污染度〈0.2pt。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述干燥步骤是在常温下对金属件表面采用自然风吹干，对金属件的边角夹层、焊缝采用高压压缩空气吹干。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于:酸洗去锈工序采用的酸洗液是由工业盐酸、酸性除锈添加剂BR-101A与水配制而成，总酸度> 230g/L。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述表调工序是在常温下采用槽浸法、压缩空气搅拌，使酸洗去锈后的金属件在表调液内处理6?7分钟；所述表调液是由表调剂BTX-001与水配制而成，其中:表调剂BTX-001的含量为3?5千克/吨，pH值为7.5?.9.5。
【文档编号】C23C22/07GK104342657SQ201310317632
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2013年7月25日
【发明者】顾士良, 严俊春, 彭旺晖, 张新春, 赵津 申请人:上海格拉曼国际消防装备有限公司