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关于涂装前处理过程中涉及的几个技术方面问题的论述
原作者：杜刚
目录
一、关于处理药剂的种类及应用
1、结晶类覆膜（可留下指甲划痕的覆膜）
2、非结晶类覆膜技术（不会留下指甲划痕的覆膜）
3、结晶类和非结晶类复合体的“络合膜”（网格状络合膜）
4、有机药剂技术的出现和其无与伦比的技术价值
5、两个需要澄清和纠正的技术误区
二、关于处理工艺和设备的要点
1、关于阴极电泳漆前处理设备存在的突出问题
2、关于“立式前处理线”和“喷淋式前处理线”存在的突出问题
三、关于常见问题的种类和解决方法
1、磷化处理的一般性常见问题和解决方法
2、磷化处理的特殊性问题和解决方法
3、硅烷化处理过程的常见问题和解决方法
4、铝材“无色无铬覆膜”处理的突出问题
四、关于相关性能检测标准的解读
1、关于涂层“硬度”的解读
2、关于涂层“耐冲击性”的解读
3、关于涂层附着性的解读
4、关于涂层耐盐雾测试性能的解读
一、关于处理药剂的种类及应用
1、结晶类覆膜（可留下指甲划痕的覆膜）
锌盐磷化剂：
1.各种车辆及其配套的零部件行业：用作阴极电泳漆的涂装底层、汽车线
2.“白家电”及电器柜等类似行业：用作粉末喷涂的涂装底层、家电线
3.钢丝绳、钢管标准件类似行业：用作冷塑性变型加工润滑助层、钢管及钢丝
锌钙系及锌锰系磷化剂：
钙离子入膜需要温度70℃
锰离子入膜需要温度80℃
锰系磷化剂：
到目前为止是使用温度最高的磷化剂，处理液的温度一般控制在90℃～99℃之间。这类磷化剂被广泛的应用于三个方面：
用于石油套管的管箍磷化处理，目的是防止螺纹失效并起到苛刻条件的长期防止腐蚀。
用于发动机、压缩机、机车等产品内腔部件的磷化处理，目的是尽最大的可能减少工件的“磨损”和“磨擦疲劳”。
用于高档汽车用的标准件（紧固件）的最终磷化处理，目的是延长这类部件的使用寿命。
2、非结晶类覆膜技术（不会留下指甲划痕的覆膜）
01
“碱金属磷酸盐”的处理过程
碱金属磷酸盐处理药剂，基本上是由具有稳定的弱腐蚀性的“酸式盐”和可以稳定持续释放氧的氧化剂材料构成。金属工件表面生成的氧化膜的厚度和细度，决定了覆膜对自然光的折射方式，并显示出闪光黄、闪光蓝、闪光灰和闪光紫等不同的颜色。由此，人们也将这类处理过程俗称为“彩膜处理”。
优点是处理液管理简便，温度较低，无渣化，而且覆膜可以赋予涂层比锌盐磷化膜更加优良的附着力。
缺点是耐盐雾腐蚀性比锌盐磷化膜要差。一个极为明确的常识是，金属和涂层的延展系数存在着很大的差异。因而，所有需要涂装的金属制品都必须是先进行“成型加工”而后进行涂装过程。
02
铝材的“无铬化”处理过程
始于八十年代的铝材“无铬化”处理技术，并未被采用在铝型材的涂装过程，而仅仅限于汽车铝轮毂和铝板行业。这两个行业之所以采用“无铬化处理”技术，是因为前处理过后要涂“透明漆”，故不得不回避“铬化处理”过后产生的金黄色。
这类“无铬化处理”技术包括了锆酸盐、钛酸盐及植酸盐三类处理用药剂。
相比较铬酸盐处理技术而言，采用这三类药剂处理后产生的覆膜赋予涂层的附着力和耐盐雾性能都会弱很多。因而，近十几年来以硅烷类药剂和单分子特性树脂处理技术取代上述三类药剂的处理技术开始盛行，其赋予涂层的附着力和耐盐雾特性要远优于上述三类药剂。
3、结晶类和非结晶类复合体的“络合膜”（网格状络合膜）
正在被铝型材行业和彩涂板行业广泛采用的漆前处理技术就是这类络合膜的典型。它是由含有毒性六价铬金属离子组成的铬酸盐处理药剂，具有“极端好”和“极端坏”的显性特征。
“极端坏”是指它对环境造成的破坏具有“不可逆转”的特性，无法消除。“极端好”是指该药剂赋予涂层的附着力性能无与伦比。
（铬酸盐覆膜与漆膜中的有机物发生氢键结合，形成化学联系。）
络合膜的这种网状结构，如同“招牌”一样彰显了处理液中“六价铬”的存在。
最近三十年来，人们为了规避六价铬的毒性，在彩涂板行业推行“概念性”的含有三价铬离子处理技术。本质上说，这种药剂是源于六价铬还原的不够彻底，依靠残存的六价铬在发挥品质价值。
4、有机药剂技术的出现和其无与伦比的技术价值
最近二十多年以来，硅烷化处理技术和单分子类树脂处理技术的出现，为漆前预处理技术的更新和发展注入了勃勃生机。这类技术的出现，也第一次为铝型材行业和彩涂板行找到了最恰当的替代处理技术，人们终于看到了结束使用“铬化剂”材料的希望，还地球一个可以信赖的绿洲。
与硅烷类药剂的处理技术相比，传统的“铬化剂”处理技术要逊色的多。在如下几个方面，硅烷类药剂所展现出来的性能更加优越。
赋予漆膜的附着力更好，也更稳定。“铬化处理”以后产生的覆膜可以有一个不饱和化学键与后序的漆膜发生化学联系，硅烷化处理后产生的覆膜却可以有四个不饱和化学键与后序的漆膜发生化学联系，而除此以外的任何种类的覆膜均不存在不饱和化学键，因而并不与后序的漆膜存在化学关系。
使得涂装前处理过程的成本更加低廉。
使得涂装前处理过程的管理更加简便。
免除了给环境造成的危害。
5、两个需要澄清和纠正的技术误区
（1）阴极电泳漆与磷化膜只存在广义配合性，不存在狭隘配合性。
（2）“亚硝酸盐致癌”是指食用而不是指使用于磷化处理液中。
这个问题不说清楚，行业上的人便会人人自危。
二、关于处理工艺和设备的要点
1、关于阴极电泳漆前处理设备存在的突出问题
“窄而长”的磷化处理槽，这一特征必然导致磷化槽的前端“亏锌”状态和离子浓度比例失调。随着生产过程的延续，工件的局部开始出现“闪光黄”、“闪光兰”和“闪光紫”等各种颜色的斑块。为了确保生产的稳定进行，在磷化主槽的两端分别设置“溢流副槽”是极为必要的。使主槽的处理液向两端的副槽溢流，并将流入副槽的处理液返回到主槽，从而使槽液中所有部位的离子浓度始终处于均匀状态，这是对磷化槽液进行技术实施管理的前提。
结晶类磷化处理过程产生残渣具有不可避免性。而且，使槽液中的残渣一直处于悬浮和搅动状态，渣子就会“无限增多”。因为搅动状态下的残渣就是结晶的“晶种”。这是导致磷化液非生产性消耗增多和产生工件挂灰的重要原因。尽量不使槽液的底部处于被搅动状态，使磷化槽液可以分出“清液工作区”、“混浊区”和“集渣区”，是设计和改造设备的另一个重要理念。
2、关于“立式前处理线”和“喷淋式前处理线”存在的突出问题
三、关于常见问题的种类和解决方法
1、磷化处理的一般性常见问题和解决方法
2、磷化处理的特殊性问题和解决方法
3、硅烷化处理过程的常见问题和解决方法
4、铝材“无色无铬覆膜”处理的突出问题
四、关于相关性能检测标准的解读
涂层的硬度指标，是由某一漆种的自身结构组成和烘烤条件两个因素来决定的。涂层的硬度检测，是指标不能低，也不能高，只能在规定的值上才为“正确”。
当检测后的涂层硬度不够时，说明烘烤条件不充分。这时油漆中的树脂交链反应不能充分完成，涂层的干附着力（一次附着力）会显著低劣，不是在附着力的“级别”上表现低下，而是涂层呈现较大片状剥离（没有级）。
生产实践中掌握的基本原则思维是：涂层附着力出现大的异常时首先检查烘烤条件，出现附着力级别“差异”时检验前处理。
当检测后的涂层硬度过高时，说明涂层“过烤”了，常会伴随涂层“失光”或“失色”现象发生。这时，油漆中的树脂会变的“脆化”，涂层耐冲击性等柔韧性指标都会很差。
2、关于涂层“耐冲击性”的解读
涂层的耐冲击性能，考核的是涂层的柔韧特性。一般情况下该项指标受漆前处理的影响极小，它主要是反映了某一漆种与烘烤条件的对应关系。
一定要关注“涂层的厚度”。所谓的“烘烤条件正确”一定是与“涂层的厚度”密切相关的。极端的说，40µm的涂层与120µm的涂层不可能在相同的烘烤条件下共同完成“优质固化”。
烘烤不充分时，涂层的干、湿附着性能都会较差。
烘烤过烤时，涂层会由于变的“脆化”而导致耐冲击性能较差。
不正常情况：冲击的正面发生“龟裂”而反面则发生了涂层脱落。之所以说这种现象不可思议，是因为它违背了破坏机理。如果涂层是处于烘烤不足的状态，则反面涂层脱落是应该的，但柔软的漆面不该有正面的龟裂情况发生；如果涂层是处于“过烘烤”的状态，则受冲击面的龟裂是应该的，但反面的漆膜脱落就耐人寻味了。
3、关于涂层附着性的解读
（1）干附着性
干附着性也被称为“一次附着性”，是一种“现时附着性”。
对这项指标可以产生不利影响的前处理因素通常只有两种情况：一种是脱脂不良导致，另一种是膜层烘干后疏松掉膜导致。但都不会产生涂层呈“片状剥离”的情况，而且也比较容易修正这种错误。
有种情况例外。当采用含有硅烷的药剂进行覆膜处理时，一旦硅烷因化学键全部饱和而失效后，硅烷就会变成不稳定的凝胶状态。这时工件表面粘附的不稳定凝胶会导致涂层局部完全丧失附着力。
（2）湿附着性和耐沸水煮性
湿附着性也被称为“二次附着性”，是涂层的“中期附着性”体现。
在干附着性合格的前提下，影响湿附着性的关键因素是覆膜的“耐水 性”和电化学扩散腐蚀性能的好坏。
它的破坏机理是基于人们对一种现象的理解，当把一片金属放置于水中浸泡时，经过一定的时间后，在水分和水中含有的氧的腐蚀作用下金属表面会生出丝状锈蚀物，这种丝状锈蚀如果发生在漆膜下面，就一定会恶化漆面的附着性，使其在外力的作用下发生剥离。
（3）解读一种特殊的检测方法（压力锅法）
这是一种在铝型材行业比较通行的检测手段，具有一定的价值，但并没有被列入任何行业的检测标准和国标当中去。在以铝金属作为处理基材，以红、棕、蓝等二十多种粉漆作为涂层，采用高压锅检测法，考察漆前处理的种类对该检测方法的通过性，得到了下面的实际结果。
只进行脱脂处理，不经过任何覆膜处理（没膜）的试件，全部可以满足这种检测要求。
对工件进行锌系、锌钙系、锌锰系结晶膜处理后，无论是多好的磷化膜层均不能满足这种检测要求。
对工件进行氧化膜处理及铬酸盐以外的其它种类的络合膜处理均不能满足这种检测要求。但是，当氧化膜或络合膜薄到一定程度后，可以满足这种检测要求。
处理时间较长和较厚的“铬化膜”不能满足这种检测要求，非常疏松的“铬化膜”不能满足这种检测要求，但较薄而紧密的“铬化膜”全部可以满足这种检测要求。
试件在含有硅烷的处理液中处理后，全部可以满足这种检测要求。
脱脂效果的好坏对满足这种检测的通过率具有一定的影响。
检测机理推定：所有的极性覆膜都有利于满足这项检测。
（4）推荐比较能综合说明问题的检测方法
对于生产企业来说，需要一种相对最有把握的避免出厂产品发生质量争议的附着力检测方法，现根据检测机理和实际应用情况，作如下推荐：
4.关于涂层耐盐雾测试性能的解读
涂层耐盐雾测试性能本质上是涂层“ 长期附着力性能 ”的体现。
检测试件“规定”的几何尺寸是什么？
试件的规定尺寸为：70mm×150mm
为什么要划与两个侧边等距离的平行线？
因为是要考评在微电池效应下的电化学扩散腐蚀量。
为什么测试时必须要“封边”？
因为试件的四个边是漆层最薄弱处，最容易优先锈蚀露底，这就本质上相当于增加了试片的划线数量，导致测试不准确。
