自行车车架涂装工艺设计

第一章工艺流程

前处理

1.工件上挂   2.化学除油   3.热水洗   4. 冷水洗   5.  电解除油   6. 热水洗   7. 冷水洗   8. 酸洗    9.冷水洗   10.中和     11.冷水洗   12. 表调    13.冷水洗    14.化磷    15.热水洗  16.冷水洗X2    17.阴极电泳  18.冷水洗   19.烘干  20.无空气喷     21. 烘干 22.空气喷涂   23.烘干   23. 罩光   24.烘干  25.工件下挂

工艺设计过程

1.前处理

1.1化学除油

化学除油液的主要成分包括氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、焦磷酸钠、硅酸钠、硼酸钠等。化学除油是利用热碱溶液对油脂的皂化和乳化作用，将零件表面油污除去的过程。碱性溶液包括两部分:一部分是碱性物质，如氢氧化钠、碳酸钠等;另一部分是硅酸钠、乳化剂等表面活性物质。碱性物质的皂化作用除去可皂化油，表面活性剂的乳化作用除去不可皂化油。

NaOH 60~80g/L 温度 80 ~90℃     Na2C03 20~60g/L 时间 2~10min   Na3PO4 15~30g/L pH 12~14  Na2Si04 5~10g/L

1.2热水洗

流动热水  温度 >80℃    时间 20~30s     pH 8~9

1.3冷水洗

流动冷水  温度 常温   时间 20~30s  PH 7

1.4电解除油

电化学除油除了具有化学除油的皂化与乳化作用外，还具有电化学作用。在电解条件下，电极的极化作用降低了油与溶液的界面张力，溶液对零件表面的润湿性增加，使油膜与金属间的黏附力降低，使油污易于剥离并分散到溶液中乳化而除去。在电化学除油时，不论是制件伙一气极还是阴极，其表面上都有大量气体析出。当零件为阴极时(阴极除油)，其表面进行的是还原反应，析出氢气:零件为阳极时(阳极除油)，其表面进行的是氧化反应，析出氧气。电解时金属与溶液界面所释放的氧气或氢气在溶液中起乳化作用。NaOH 10~20g/L 温度 60~80℃

Na2C03 50~60g/L 电流密度 5~10A/dm   Na3PO4 50~60g/L 时间 阴极 1min 阳极 15s

1.5酸洗

利用酸溶液去除钢铁表面上的氧化皮和锈蚀物的方法称为酸洗。是清洁金属表面的一种方法。氧化皮、铁锈等铁的氧化物(Fe304，Fe203，Fe0等)与酸溶液发生化学反应，形成盐类溶于酸溶液中而被除去。

HCl 20%~80%  温度 50℃~80℃   时间 1min

1.6冷水洗

流动蒸馏水 温度 常温 时间 1min   PH 4~5

1.7中和

相当量的酸和碱互相作用生成盐和水。所生成的物质失去酸和渐的性质。这种反应是所有的酸和碱的特征。中和反应是化学反应中复分解反应的一种，是指酸和碱互相交换组分，生成盐和水的反应，在中和的过程中，酸里的氢离子和碱中的氢氧根离子会结合成水。中和反应的过程会释放热量，属于放热反应，其中酸跟碱发生中和反应生成1mol水时的反应热叫做中和热。该工序的中和是为了除去酸洗中的盐酸。Na2CO3 10~20g/L

温度 40~50℃  时间 1min  PH 9~11

1.8冷水洗

流动蒸馏水 温度 常温 时间 1min

1.9表调

简单的讲:表调是为磷化而作准备的。通常是用弱碱性的胶体磷酸钛盐溶液对钢铁表面进行处理，其活化过程可简述为，磷酸钛盐在水溶液中形成胶体乳液，正常情况下，带负电荷的胶体钛粒子(其粒径为100~1000nm)吸附在工件表面上，形成无数个活性点(Ti盐)为磷化晶体生长提供晶核，磷化时首先在表面活性点上形成磷酸盐晶核，然后晶体继续生长生成磷化膜。

多聚磷酸钠 3g/L 温度 55~65℃

K2TiF6·H2O 1g/L 时间 30~90s    NaH2PO4 1g/L pH 4~51.10 冷水洗

流动蒸馏水 温度 常温 时间 lmin

1.11磷化

磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要是:给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀;用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力;在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。磷化处理工艺应用于工业己有90多年的历史，大致可以分为三个时期:奠定磷化技术基础时期、磷化技术迅速发展时期和广泛应用时期。该工艺过程中选用锌系磷化。

Zn(H2PO4)2 40g/L 温度 60~70℃  Zn(NO3)2 120g/L 时间 3~7min

总酸度 80~85点 pH 2~3   游离酸度 6~6.5点 方式 沉浸

1.12热水洗

流动热水  温度 >70℃   时间 1min1.13冷水洗X2

流动蒸馏水 温度 常温

2.涂装

2.1阴极电泳(底漆)

阴极电泳涂装是一种特殊的涂膜形成方法，以被涂物为阴极，所采用的电泳涂料是阳离子型(带正电荷)它是将具有导电性的被涂物浸渍在装满水稀释的、浓度比较低的电泳涂料槽中作为阳极，在槽中另设置与其相对应的阳极，在两极间通直流电，在被涂物上析出均一、水不溶的涂膜的一种涂装方法。与传统的溶剂型涂料和其它浸涂、喷涂水性烘烤漆相比，环氧树脂阴极电泳涂料具有一定的优越性:涂底漆工序可实现完全自动化，适用于大流水生产;可得到均一的膜厚;泳透性好，提高了工件内腔的防腐蚀性，尤其是阴极电泳涂膜的耐腐蚀性;涂料利用率高;安全性比较高，是低公害涂料;涂膜的外观好，烘干时有较好的展平性。

环氧树脂 1.0 温度 常温

二乙醇胺 1.2 时间 1~3min

甲苯二异氰酸酯 1.0 pH 6.0

异辛醇 1.1

2.2冷水洗

流动蒸馏水 温度 常温 时间 1min

2.3烘干

2.4无空气喷涂(中间漆)

无气喷涂是利用柱塞泵、隔膜泵等形式的增压泵将液体状的涂料增压，然后经高压软管输送至无气喷枪，最后在无气喷嘴处释放液压、瞬时雾化后喷向被涂物表面，形成涂膜层。由于涂料里不含有空气，所以被称为无空气喷涂，简称无气喷涂。

环氧树脂 52.0% 黏度 0.22~0.24Pa?s   铝粉浆 10.0% 压力 >11.77MPa 催干剂 2.2%   二甲苯 6.8%   云铁 13.0%  氧化铁红 1.0%  偏硼酸钡 12.0%   氧化锌 4.0%

2.5烘干、烘千

2.6空气喷涂(面漆)

空气喷涂是目前油漆涂装施工中采用得较广泛的一种涂饰工艺。空气喷涂是利用压缩空气的气流，流过喷枪喷嘴孔形成负压，负压使漆料从吸管吸入，经喷嘴喷出，形成漆雾，漆雾喷身到被涂饰零部件表面上形成均匀的漆膜。空气喷涂可以产生均匀的漆，涂层细腻光滑;对于零部件的较隐蔽部件(如缝隙、凹凸)，也可均匀地喷涂。用于各种材质、形状大小不

同的工件涂装，如机械、化工、船舶、车辆、电器、仪器仪表、玩具、纸张、钟表、乐器等。

羟基丙烯酸树脂 55.0%

压力 0.4MPa  黏度 0.35~0.46Pa·s  钛白粉 25.0%   填料 6.5%    流平剂 2.0%   分散剂 3.5%   干燥剂 1.5%   防沉剂 2.0%    混合溶剂 4.5%

2.7烘干为了保护漆层(或贴花)、提高面漆层的光泽及装饰性，面漆层最后涂一道清漆的工序。

原料固化剂 97.75%     无水溶剂 2.25%    羟基醇酸树脂 84.8%  催化剂 0.54%   流平剂 0.45%     溶剂 14.2%

2.8烘干

第二章设备选用

前处理工艺过程中，采用全浸式处理，利用天车将工件吊浸于药液池中，通过物理及化学方式，完成对工件表面的处理。适合于表面复杂，生锈严重的工件脱脂、皮膜槽设置气管，对处理液进行搅拌视工件的具体情况，可在药液槽内设加热装置，提高处理效率设置简单

所用的化学除油水槽，酸洗水槽，中和水槽，表调水槽，热水水洗槽，冷水水洗槽均为PP材质的水槽;电解除油水槽采用铁板制水槽。

加热系统采用不锈钢板式换热器，槽液加热到工艺温度所需时间最长为4h。

烘干设备:烘干设备包括电泳、中涂、面漆烘干室，采用π型结构。

烘干室保温层厚度为150mm，内皮材料为渗铝钢板，外皮材料为镀锌波纹板。保温材料采用密度为120kg/m3的矿物棉。

磷化设备:由于自行车车架的体积比较小，所以采用喷淋磷化设备即喷淋式清洗机。

通道式前处理设备:结构包括贮液槽、泵、喷射系统通风系统及包覆喷射系统的壳体。

贮液槽:作用是贮存和净化槽液，保证槽液的正常工作循环设备壳体:是连接各部件的主体。

喷射系统:完成工件喷淋的主要工作部分，包括喷管、喷嘴、水泵。加热装置:基本与侵渍设备相同。

通风装置:喷射式前处理设备的通风装置作用第一是在设备进出口设置

抽风，以防止喷淋区的槽液蒸汽扩散至车间内;第二是在表面调整和磷化工序送风，在磷化后抽风，以抑制。磷化酸雾的不良影响。

电泳涂装设备:除车架全浸入的电泳槽外，还要有一套设备系统来保障。主要由漆液搅拌设置、直流电源、导电机构、冲洗设备、烘烤设备、挂具。电泳槽采用圆弧形状，电泳槽体用6.5mm厚碳钢制作，6mm厚的环氧玻璃钢做衬里，保证衬里的绝缘性能;泵循环搅拌;恒压直流电源;滚轮导电机构;烘烤设备采用红外线烘炉;挂具采用铜制材料。

无空气喷涂设备:无空气喷枪。空气喷涂设备:压送式喷枪。

第三章废的治理

由于化学反应的复杂性和化工分离方法的多样性，化工生产过程中会产生废气、废水和废渣等化学污染物，即“三废”。“三废”的形成和排放，不仅是资源的浪费，而且造成了环境污染。

工业上处理有害废气的方法主要有吸收控制法、吸附控制法及化学控制法等。例如，二氧化硫常采用石灰乳或是苛性钠与纯碱的混合物反应去除，氮氧化合物可采用碱溶液吸收除去，二氧化碳和氯化氢可用乙醇胺或用水吸收除去，效果都很好。

废水的处理方法很多，一般根据废水的性质、数量以及要求的排放标准，采用多种方法综合处理。按废水处理的程度，废水处理工艺分为一级处理、二级处理和三级处理。一级处理主要是除去粒径较大的悬浮状固体颗粒、胶体和悬浮油类。二级处理主要是采用一些物理化学方法，如萃取、汽提、中和、氧化三级处理属于深度处理，进一步除去二级处理未能除去的污染物。还原，并采用好氧或厌氧生物处理法，分离、氧化剂生物降解有机物及部分胶体污染物。

废渣是二次再生资源，根据废渣的种类、性质，回收其中的有用物质和能量，实现综合利用。

4.2废液处理

磷化喷涂废水的处理

综合废水经格栅拦截杂物后自流至隔油调节池中，浮油被拦截后，废水溢流至混合反应池中(也可以通过水泵将调节池中废水泵人中和反应池中)，中和反应池中的废水在空气搅拌下投加石灰等药剂,将PH调节8.5-9之间(由于随着PH的升高，Zn(OH)2又有部分呈锌酸盐而溶解)，主要的反应有:

OH-+H+→H2O

3Ca2++2P043-→Ca3(PO4)2↓ Ca2++HPO42-→CaHPO4↓

3Zn2++2PO43-→Zn3 (PO4)2↓ Zn2++2OH-→Zn(OH)2↓

然后加入适量的PAC和PAM。经过板框压滤机压滤后压滤水至中间水池，在正常情况下压滤出水可以满足纳管要求，为确保处理出水稳定达标排放以及部分回用于生产，在本方案中对压滤出水进行砂滤及活性炭过滤处理，对废水中的污染物进一步进行去除。

经过板框压滤机脱水后的污泥外运(属于危险固废)，由于化学反应的复杂性和化工分离方法的多样性，化工生产过程中会产生废气、废水和废渣等化学污染物，即“三废”。“三废”的形成和排放，不仅是资源的浪费，而且造成了环境污染。