家電行業(yè)無(wú)磷涂裝前處理劑

朱日東

（深圳市榮強(qiáng)科技有限公司，廣東 深圳 518000）

1 磷化工藝與無(wú)磷前處理工藝及特點(diǎn)

家用電器(如空調(diào)、電冰箱、微波爐、飲水機(jī)和臺(tái)式電腦等)材質(zhì)一般為鋼板、鍍鋅板，多采用噴淋式涂裝前處理。已經(jīng)投入使用的絕大部分涂裝前處理噴淋線是按磷化處理工藝設(shè)計(jì)的。

1.1 常見磷化工藝流程

(1) 噴淋鋅系磷化處理流程：預(yù)脫脂(15 ～ 40 °C，30 s ～ 2 min)─脫脂(15 ～ 40 °C，1 ～ 2 min)─水洗─水洗─表調(diào)(0 ～ 40 °C，10 ～ 30 s)─磷化(15 ～ 40 °C，1.5 ～ 3.0 min)─水洗─水洗─烘干。

(2) 噴淋鐵系磷化處理流程：預(yù)脫脂(15 ～ 40 °C，30 s ～ 2 min)─脫脂(15 ～ 40 °C，1 ～ 2 min)─水洗─水洗─磷化(15 ～ 40 °C，1 ～ 3 min)─水洗─水洗─烘干。

1.2 常見無(wú)磷涂裝前處理工藝流程

(1) 全無(wú)磷陶化處理噴淋線流程：無(wú)磷預(yù)脫脂(15 ～ 40 °C，30 s ～ 2 min)─無(wú)磷脫脂(15 ～ 40 °C，1 ～ 2 min)─水洗─水洗─鋯鹽處理(0 ～ 40 °C，10 s ～ 1 min)─水洗─水洗。

(2) 全無(wú)磷硅烷處理噴淋線流程：無(wú)磷預(yù)脫脂(15 ～ 40 °C，30 s ～ 2 min)─無(wú)磷脫脂(15 ～ 40 °C，1 ～ 2 min)─水洗─水洗─硅烷處理(0 ～ 40 °C，5 s ～ 1 min)─烘干。

從處理流程上來(lái)看，無(wú)磷處理流程更短，其成膜時(shí)間更快速，成膜溫度也更低，而且沉渣極少，不用大幅改動(dòng)現(xiàn)有設(shè)備，在現(xiàn)有的磷化前處理生產(chǎn)線上基本可以使用。同時(shí)，利用無(wú)磷成膜處理流程更短更快速的特點(diǎn)，將多余的處理槽(表調(diào)改水洗)改為脫脂槽(即第一水洗改脫脂)，延長(zhǎng)脫脂時(shí)間，更有利于實(shí)現(xiàn)常(低)溫處理并保證前處理的品質(zhì)。

2 常用無(wú)磷脫脂配方與應(yīng)用

家電行業(yè)使用的板材品質(zhì)較好，油污相對(duì)較輕，脫脂相對(duì)較為容易，所以脫脂溫度一般在15 ～ 40 °C，而成膜處理一般在0 °C 以上，有利于實(shí)現(xiàn)全線不加溫處理(在全年平均溫度較高地區(qū)可實(shí)現(xiàn)全年不加溫處理)，在氣溫較冷的地區(qū)，冬天適當(dāng)加溫到20 ～ 35 °C使用，使用穩(wěn)定，效果好。

2.1 無(wú)磷脫脂配方的設(shè)計(jì)

2.1.1 脫脂劑的組成

脫脂劑通常由無(wú)機(jī)堿性助劑+有機(jī)助劑+表面活性劑組成。常見的代磷助劑有：4A 沸石、偏硅酸鈉、檸檬酸鈉、聚丙烯酸鈉、丙烯酸與馬來(lái)酸酐共聚物、層狀結(jié)晶二硅酸鈉、新型沸石P 和聚天冬氨酸等。在工業(yè)清洗劑中，偏硅酸鈉和檸檬酸鈉以及聚丙烯酸鈉、丙烯酸與馬來(lái)酸酐共聚物都是不錯(cuò)的選擇。

2.1.2 脫脂劑配方設(shè)計(jì)重點(diǎn)

無(wú)機(jī)助劑中，偏硅酸鈉具有提供較大的堿度，良好的乳化、分散性，能部分取代磷的特點(diǎn)。有機(jī)助劑需有良好的助洗、螯合作用，能彌補(bǔ)脫脂劑中無(wú)磷的不足。醇醚類溶劑能加強(qiáng)清洗劑的滲透與清洗力，對(duì)油污有一定助溶、增溶效果，常用的有乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇乙醚等。對(duì)于表面活性劑，要求是在常溫或低溫下有良好的低泡、乳化、滲透性能。整個(gè)脫脂劑清洗力好，不但脫脂槽要持續(xù)低泡，后續(xù)水洗槽也需低泡(水洗槽泡沫多是生產(chǎn)中常見的問(wèn)題)。表面活性劑宜選用低泡表面活性劑，此類表面活性劑不含APEO 類物質(zhì)，具有良好的生物降解性，而且其即使在濁點(diǎn)以上仍具有良好的清洗力。在泡沫能滿足要求的情況下，脫脂劑最好是不加有機(jī)硅類消泡劑。因?yàn)橛袡C(jī)硅類消泡劑易吸附在工件上，會(huì)造成縮孔等涂裝缺陷，而且其消泡不持久，噴淋時(shí)會(huì)泡沫越來(lái)越多，所以需經(jīng)常添加。因此，使用含有機(jī)硅類消泡劑的噴淋脫脂劑，一般后續(xù)水洗槽泡沫會(huì)很多。

2.2 各種性狀無(wú)磷堿性脫脂劑介紹

市面上常見的商品脫脂劑有：脫脂粉(單組分粉狀產(chǎn)品)、脫脂劑(單組分液體產(chǎn)品)、脫脂粉加脫脂劑雙組分(粉狀與液體產(chǎn)品同時(shí)使用)和脫脂劑與脫脂劑雙液體組分產(chǎn)品。

2.2.1 單組分無(wú)磷粉狀脫脂劑配方

粉狀產(chǎn)品具有運(yùn)輸方便，包裝成本低的特點(diǎn)。單組分無(wú)磷粉狀脫脂劑配方(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，下同)如下：

碳酸鈉 40% ～ 45%

偏硅酸鈉 35% ～ 40%

葡萄糖酸鈉 3% ～ 10%

螯合分散劑 1% ～ 3%

HA-11 C 2% ～ 8%

醇醚類溶劑 0 ～ 5%

使用濃度 2% ～ 5%

θ 15 ～ 40 °C

t 2 ～ 5 min

處理方式 噴淋

本配方經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用具有清洗力好、泡沫低的特點(diǎn)，配方中的偏硅酸鈉具有良好的緩蝕與助洗效果，適合清洗各種金屬。如只處理黑色金屬，可在配方中適當(dāng)加入5% ～ 30%氫氧化鈉。缺點(diǎn)是粉狀產(chǎn)品易結(jié)塊，在添加過(guò)程中溶解較慢，易有不溶物產(chǎn)生，造成堵塞噴嘴的現(xiàn)象。

2.2.2 單組分無(wú)磷液體脫脂劑

五水偏硅酸鈉 20% ～ 30%

葡萄糖酸鈉 2% ～ 10%

PA 螯合分散劑 2% ～ 5%

醇醚類溶劑 0 ～ 5%

RQ-129(一種高堿可溶的低泡表面活性劑) 6% ～ 15%

水 余量

使用濃度 2% ～ 5%

θ 15 ～ 60 °C

時(shí)間 2 ～ 5 min

處理方式 噴淋

該清洗劑外觀透明均勻，清洗力好，泡沫低，使用中極易與水互溶，無(wú)沉淀物，不易堵塞噴嘴，添加方便，管理簡(jiǎn)單，適合于各種金屬，是非常流行和受歡迎的產(chǎn)品。

2.2.3 粉體與液體雙組分無(wú)磷脫脂劑

A 組分：

偏硅酸鈉 40%

碳酸鈉 45%

葡萄糖酸鈉 10%

B 組分：

HA-11(改性脂肪醇聚氧乙烯、聚氧丙烯醚類) 10% ～ 50%

醇醚類溶劑 0 ～ 10%

水 40% ～ 90%

使用濃度 2% ～ 5%(A) 0.1% ～ 2.0%(B)

θ 15 ～ 60 °C

t 2 ～ 5 min

處理方式 噴淋 表面活性劑與堿性助劑分開，無(wú)需使用或少用助溶劑，故成本相對(duì)較低。使用中，可根據(jù)油污的狀況或使用中的情況調(diào)整助劑與表面活性劑的添加量。該脫脂劑適合于各種金屬。

不僅如此，“全面二胎”也遭遇到現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。雖然66%的家庭有計(jì)劃或已經(jīng)生育二胎，相比2016年也提升了7個(gè)百分點(diǎn)，但還是有超半數(shù)家庭表示經(jīng)濟(jì)壓力是橫亙?cè)谏ブ返慕O腳石。養(yǎng)二胎不僅要花費(fèi)更多的金錢，父母的時(shí)間、精力也有限。并且，目前國(guó)家在鼓勵(lì)生育二胎的相關(guān)優(yōu)惠政策上，比如備受關(guān)注的財(cái)政補(bǔ)貼、幼兒教育、義務(wù)教育等多個(gè)方面，還需不斷優(yōu)化和完善。

2.2.4 雙液體組分脫脂劑

A 組分：

偏硅酸鈉 20% ～ 30%

葡萄糖酸鈉 5%

PA 分散劑 2% ～ 5%

(有機(jī)羧酸鹽和改性聚丙烯酸鹽類)

水 余量

B 組分：

HA-11C(低泡表面活性劑) 10% ～ 60%

醇醚類溶劑 0% ～ 10%

水 加至100%

使用濃度 2% ～ 5%(A) 0.1% ～ 2.0%(B)

θ 15 ～ 60 °C

t 2 ～ 5 min

處理方式 噴淋

雙液體組分脫脂劑中表面活性劑與堿性助劑分開，可少加或無(wú)需使用助溶劑，因此成本相對(duì)較低，可根據(jù)油污狀況或使用中的情況調(diào)整助劑與表面活性劑的添加量，添加較方便，使用中極易與水互溶，無(wú)沉淀物，不易堵塞噴嘴，添加管理較簡(jiǎn)單，是較流行和受歡迎的產(chǎn)品，適合各種金屬。

2.2.5 脫脂配方驗(yàn)證與現(xiàn)場(chǎng)使用情況

以上清洗劑按配方配制和規(guī)定的使用量在噴淋清洗試驗(yàn)機(jī)中測(cè)試，清洗效果好，持續(xù)低泡，連續(xù)噴淋試驗(yàn)24 h 以上，泡沫高度不增加。以家電廠商提供的未清洗板材做噴淋清洗試驗(yàn)，均在1 min 內(nèi)清洗干凈，清洗力均超過(guò)99%。經(jīng)家電生產(chǎn)廠家現(xiàn)場(chǎng)使用，脫脂槽持續(xù)低泡或無(wú)泡，后工序只有脫脂后第一水洗槽有少量泡沫且不會(huì)溢出，漂洗性好，清洗效果良好。

3 無(wú)磷化學(xué)成膜劑介紹

3.1 硅烷處理

硅烷處理可能是目前涂裝前處理中最環(huán)保的處理技術(shù)，能比磷化適應(yīng)更多的金屬材質(zhì)，不含磷、氟、重金屬等特質(zhì)，而且硅烷處理后可不水洗，非常環(huán)保，甚至可以直接排放。缺點(diǎn)是成膜后外觀顏色不明顯，不易直觀判斷成膜好環(huán)，不太適合酸洗工序使用。

3.2 納米陶化處理

納米陶化技術(shù)是一種以氟鋯酸為主的無(wú)磷處理技術(shù)，比磷化處理能適應(yīng)更多的金屬材質(zhì)，較為環(huán)保，工藝簡(jiǎn)單，抗污染力強(qiáng)，比硅烷更易管理，有一定的直觀性，可憑成膜顏色初步判定成膜情況，有利于現(xiàn)場(chǎng)管理，缺點(diǎn)是含有少量氟離子。

涂裝無(wú)磷前處理化學(xué)成膜劑的特點(diǎn)是：不含磷及其他有害成分，比磷化技術(shù)更環(huán)保，使用效果穩(wěn)定，管理簡(jiǎn)單，能形成一層防銹膜，起暫時(shí)防銹作用，能增加涂層的附著力和綜合抗腐蝕能力，符合涂裝國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 已經(jīng)應(yīng)用的部分處理劑配方

3.3.1 硅烷處理劑配方

氨基硅烷 1% ～ 10%

F-862(有機(jī)聚羧酸鹽) 1% ～ 3%

穩(wěn)定劑 0.5% ～ 2.0%

水 余量

使用濃度 2% ～ 5%

θ 0 ～ 40 °C

t 10 s ～ 1 min

處理方式 噴淋

適合于各種金屬，成膜后顏色從無(wú)色到偏微黃色。

3.3.2 納米陶化處理劑配方

氟鋯酸 5% ～ 10%

氟化鈉 1% ～ 5%

添加劑 1% ～ 10%

水 余量

使用濃度 2% ～ 5%

θ 0 ～ 40 °C

t 10 s ～ 1 min

處理方式 噴淋

適合各種金屬，成膜后顏色從淡藍(lán)色到偏微黃藍(lán)色。

3.3.3 硅烷與陶化復(fù)合處理劑配方

氟鋯酸 5% ～ 10%

氟化鈉 1% ～ 5%

硅烷 1% ～ 5%

添加劑 1% ～ 10%

水 余量

使用濃度 2% ～ 5%

θ 0 ～ 40 °C

t 10 s ～ 1 min

處理方式 噴淋 適合各種金屬，成膜后顏色從無(wú)色到偏微黃色。

3.3.4 其他處理劑

多元羧酸 1% ～ 10%

F-8(鈍化劑) 1% ～ 10%

水 加至100%

使用濃度 2% ～ 5%

θ 10 ～ 40 °C

t 1 ～ 3 min

處理方式 噴淋

適合于各種金屬，處理后的膜層呈藍(lán)色、紅藍(lán)色、金黃色等各種干涉色。

以上無(wú)磷化學(xué)成膜配方經(jīng)噴淋試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，成膜效果好，噴粉附著力測(cè)試可達(dá)0 級(jí)，特別是抗沖擊力明顯優(yōu)于鋅系磷化，鹽霧試驗(yàn)可達(dá)500 h 以上，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用，效果穩(wěn)定，沉渣極少，清噴嘴時(shí)間由以前一天一次降為一個(gè)月以上一次，大大降低了前處理的工作強(qiáng)度，能滿足家電涂裝生產(chǎn)的要求。

4 結(jié)論

家電生產(chǎn)中所用的板材材質(zhì)較好，一般使用薄冷軋板或薄鍍鋅板，油污相對(duì)不重，涂裝處理多為粉末涂裝，相對(duì)而言，粉末涂裝耐蝕性和覆蓋力好，對(duì)前處理要求相對(duì)沒(méi)那么苛刻，給全線常溫或低溫處理創(chuàng)造了有利條件。在國(guó)內(nèi)家電涂裝前處理生產(chǎn)線中，鋯鹽陶化、鋯鹽與硅烷復(fù)合處理劑與純硅烷體系比相對(duì)應(yīng)用較多，因?yàn)槠渚哂泄芾砗?jiǎn)單，鋯鹽對(duì)水質(zhì)要求相對(duì)沒(méi)有純硅烷體系苛刻，抗污染力較強(qiáng)等特點(diǎn)。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)大部分家電龍頭企業(yè)在近幾年陸續(xù)把以前的磷化工藝改為無(wú)磷前處理工藝，并實(shí)現(xiàn)了常溫或低溫處理，使家電行業(yè)無(wú)磷前處理成為一種趨勢(shì)，而無(wú)磷涂裝前處理劑在家電制造行業(yè)中取得了良好的應(yīng)用效果，為節(jié)能環(huán)保無(wú)磷涂裝前處理劑在國(guó)內(nèi)的研發(fā)應(yīng)用起到了積極的推動(dòng)作用。

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