青島金華工業(yè)集團 金磊總經(jīng)理
機械式停車設備表面處理工藝的探討
一、綜述
二、鋼鐵表面預處理工藝
三、鋼鐵表面處理工藝
四、結(jié)論
五、參考文獻
隨著城市化進程的迅猛發(fā)展，隨著人民生活水平的日益提高，城市車輛飛速增長。居民擁有的私家車越來越多，又加之生活區(qū)、購物區(qū)、公務區(qū)、景點區(qū)處在城市建筑密集的地段，車輛停放成了城市的難題。據(jù)統(tǒng)計，目前我國共有轎車等幾百萬輛，這個數(shù)字還在隨著生活水平的提高與日俱增，而目前我國停車泊位只有幾十萬個。
在土地資源緊缺的市區(qū)，大力發(fā)展城市立體停車設施是急待解決的問題。從事停車行業(yè)研究的專家指出，“解決城市停車難應該充分利用地下空間發(fā)展地下停車場，特別是立體停車業(yè)”。
立體停車設備安裝地域廣泛，且制造材料95%涉及鋼鐵材質(zhì)，因此，鋼鐵的防銹、防蝕涂裝質(zhì)量成為決定立體停車設備全面質(zhì)量好壞的重要方面之一。產(chǎn)品外觀質(zhì)量不僅反映了產(chǎn)品防護、裝飾性能 , 而且也是構(gòu)成產(chǎn)品價值的重要因素。
立體停車設備防銹、防腐蝕涂裝工藝一般可分為涂裝前表面處理工藝和防銹底漆涂裝工藝。 據(jù)英國英國帝國化學公司介紹，涂層壽命受 3 方面因素制約：表面預處理占60%，涂裝方式占25%，涂料本身質(zhì)量占15% 。由此可知，立體停車設備防銹涂裝質(zhì)量在很大程度上取決于表面預處理方式和涂裝工藝的好壞。
鋼鐵表面的預處理大致分為兩種——化學方法和物理方法。
化學預處理法工藝流程：除油→二道水洗→化學除銹→表面調(diào)整→磷化→二道水洗→去離子水洗→鋼鐵表面處理工藝（其中除銹和磷化工藝通常合并為除銹磷化工藝）；
物理預處理法工藝流程：物理除銹→鋼鐵表面處理工藝。
化學預處理法
低溫除油工藝
定義：傳統(tǒng)堿性除油工藝通常將除油液溫度加至60～90℃, 過程需大量能源, 揮發(fā)的堿霧危害人體健康,除油效率低, 除油不徹底, 廢水處理費用高等問題。低溫除油工藝, 對鋼鐵工件的除油可以在室溫條件下進行, 從而達到節(jié)能、降耗、減污的目的。
低溫除油工藝特點：除油溫度20℃（或10-20℃）；時間10min（或30min）；成本約0.095元/㎡，各項性能指標均達到國家標準。
化學除銹
化學除銹定義：化學除銹是一種利用化學反應將金屬表面氧化物等有害介質(zhì)去除的過程。
化學除銹磷化特點：處理溫度45-50℃，能生成完整、均勻、附著力好、耐蝕性強的銀灰色或灰黑色磷化膜，膜層致密、均勻。防腐層未經(jīng)任何封閉處理的試件，浸于3%NaCl溶液中，溫度25±2℃，浸泡1小時后，膜層完整，基體金屬無腐蝕；經(jīng)處理的產(chǎn)品放置于室內(nèi)幾個月不銹蝕。
經(jīng)優(yōu)化的除銹磷化液不燃、不爆、無刺激性氣味，操作安全，溶液不會影響金屬材質(zhì)性能。不但能除去結(jié)構(gòu)件表面的油污、氧化皮和鐵銹，而且又能生成具有防腐性的磷化膜。降低了生產(chǎn)成本，縮短操作時間，提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。
物理預處理法
物理除銹定義：物理除銹是一種利用物理作用將金屬表面氧化物等有害介質(zhì)去除的過程。除銹的主要目的是去除不能牢固附著于鋼鐵表面的氧化物，阻止鋼鐵的進一步腐蝕，對后續(xù)的涂裝良率及日后圖層是否能有效保護鋼鐵極為重要。
物理除銹方法：物理除銹方法可分為手工工具除銹、動力工具除銹、噴射除銹和高壓水除銹等方法。這些除銹方法在鋼結(jié)構(gòu)表面所能達到的表面清耐高溫漆潔度和表面粗糙度是大不相同的。
物理除銹方法不僅能夠去除鋼鐵表面的氧化物和其他有害介質(zhì)等，同時也可去除油脂等雜質(zhì)，但清潔水平要低于化學預處理方法。由上表可知，因立體停車設備對除銹的精度要求為Sa2 . 5級標準，且零件表面積較大，其適用的除銹方法應為噴射除銹，噴射除銹可分為噴砂除銹、拋丸除銹。噴砂除銹又可分為：干噴砂、濕噴砂、真空噴砂等方法，較適用于薄板的表面預處理；拋丸除銹適用于較厚鋼板的表面預處理。
立體停車行業(yè)的零配件具備表面積巨大、表面預處理要求精度適中、鋼板較厚的特點，因此通常選用拋丸除銹法達到除油除銹的雙重目的。
鋼鐵表面預處理小結(jié)：
綜上所述，用于立體停車設備的鋼鐵表面的化學預處理方式宜采用低溫去油、除銹磷化的優(yōu)化工藝；而物理與處理方式宜采用拋丸工藝一次將表面處理完成，此兩種預處理方式適用于后續(xù)對鋼鐵各種不同的表面處理工藝。
鋼鐵表面處理工藝有：噴漆烤漆、噴涂噴塑、熱噴涂、電鍍、熱鍍鋅、發(fā)黑、電泳等。
噴漆
定義：用壓縮空氣將涂料噴成霧狀涂在經(jīng)過制備的基體表面自然干燥的工藝。
工藝流程：除油→除銹→表面調(diào)整→磷化→清洗→噴涂→干燥
工藝特點：操作簡單、實用，對設備要求不高，主要用于裝飾面板飾面。漆面有紋路，不光滑，有桔皮現(xiàn)象，觸摸有異感。
烤漆
定義：在基材上打三遍底漆、四遍面漆，每上一遍漆，都送入無塵衡溫烤房烘烤的工藝。烤漆分為兩大類，一類低溫烤漆固化溫度為140℃-180℃，另外一類就稱為高溫烤漆，其固化溫度為280℃-400℃。
工藝流程：除油→除銹→表面調(diào)整→磷化→清洗→干燥→打磨→吹塵→噴涂→補漆→預熱爐烘烤→主爐烘烤
工藝特點：涂膜具有優(yōu)良的耐熱和耐低溫特性，可以在冷凍溫度下工作而不脆化，在高溫下不融化。表面不沾水和油質(zhì)，如粘有少量污垢，簡單擦拭即可清除。在一定的負載下，具備耐磨損和不粘附的雙重優(yōu)點。幾乎不受藥品侵蝕，可以保護零件免于遭受任何種類的化學腐蝕。但對設備要求高，且固化溫度較高，能耗高。
熱噴涂
定義：熱噴涂是指一系列過程，在這些過程中，細微而分散的金屬或非金屬的涂層材料，以一種熔化或半熔化狀態(tài)，沉積到一種經(jīng)過制備的基體表面，形成某種噴涂沉積層。它是利用某種熱源（如電弧、等離子噴涂或燃燒火焰等）將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后借助焰留本身或壓縮空氣以一定速度噴射到預處理過的基體表面，沉積而形成具有各種功能的表面涂層的一種技術。
工藝流程：
除油→除銹→表面調(diào)整
磷化→干燥→制造熱涂層→涂料封閉處理
噴砂拋丸
工藝特點：應用范圍廣，設備輕便，可現(xiàn)場施工。操作程序少。涂層厚度可以控制（幾十微米到幾毫米）。除噴焊外，對基材加熱溫度較低，適用各種基體材料的零部件。但噴涂層與基體結(jié)合強度較低、較脆；基體表面制備要求高Sa3.0以上，成本高；熱噴涂外需加防腐涂層封閉，且防腐涂層需定期維護。
電鍍（以電鍍鋅為例）
定義：利用電解工藝，在制件表面形成均勻、致密、結(jié)合良好的金屬或合金沉積鍍層的表面處理技術。是利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止腐蝕，提高耐磨性、導電性、反光性及增進美觀等作用。
工藝流程：(磨光→拋光)→上掛→除油→水洗→(電解拋光或化學拋光)→酸洗活化→(預鍍)→電鍍→水洗→(后處理)→水洗→干燥→下掛→檢驗包裝
工藝特點：電鍍應選擇堿性鋅酸鹽鍍鋅（電流效率90%）優(yōu)化工藝，并以鋅合金（如鋅鎳合金、鉻合金等）代替鍍單層鋅，三價鉻鈍化代替六價鉻鈍化。如上述操作，可明顯提高鍍層的韌性、抗腐蝕性和耐二次加工的能力；且具有綜合成本降低，能源效率提高等優(yōu)勢。電鍍時間（min）=鍍層厚度（μm）*7.13*60/1.22/電流密度/電流效率（%）/100。
熱鍍鋅
定義：熱鍍鋅也叫熱浸鋅和熱浸鍍鋅，是將除銹后的鋼件浸入500℃左右融化的鋅液中，使鋼構(gòu)件表面附著鋅層，從而起到防腐的目的，是一種有效的金屬防腐方式，主要用于各行業(yè)的金屬結(jié)構(gòu)設施上。
工藝流程：
除油→除銹→水洗→浸溶劑（觸媒）→烘干
熱鍍鋅→鈍化
噴砂拋丸
工藝特點：熱鍍鋅過程操作溫度450-470℃，鍍鋅時間0.5-1.5分鐘，熱鍍鋅層一般厚度為65-100μm，鍍膜潔白，鈍化過程可染色（如黑色、綠色等）。鍍鋅具有成本低，抗腐蝕性好、美觀和耐貯存的優(yōu)點。
發(fā)黑
定義：發(fā)黑又叫發(fā)藍，工件在空氣、水蒸氣或化學藥物的溶液中在室溫或加熱到適當溫度，在工件表面形成一層藍色或黑色氧化膜，以改善其耐蝕性和外觀的表面處理工藝。
工藝：化學除油→熱水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗（兩次）→氧化處理→回收→溫水洗→冷水洗→浸肥皂水→干燥→浸油。
發(fā)黑特點（以含碳量0.4%-0.7%為例）：氧化過程處理溫度130-145℃，氧化處理時間20-25分鐘，控制合適的氫氧化鈉、亞硝酸鈉和鐵離子的含量，可生成藍黑色致密氧化膜，表面無花斑、未氧化斑點及銹跡等瑕疵。
電泳涂漆（電泳）
定義：在直流電場作用下帶電荷的樹脂粒子到達相反電極，通過放電(或得到電子)析出不溶于水的漆膜沉積在被涂物表面，直到最后得到完全均勻的涂層為止。
電泳涂漆工藝：除油→堿蝕→水洗→水洗→初回→水洗→陽極氧化→水洗→水洗→電解著色→水洗→熱純水洗→高純水洗→瀝干→電泳涂漆→循環(huán)水系→瀝干→烘烤固化→冷卻
工藝特點：涂料幾乎100%得到利用，解決了有機溶劑污染的問題，有效抵御腐蝕，光澤保持時間較長。電泳膜一般為透明，但也有彩色涂膜半透明技術。該技術對設備要求較高。
噴涂
定義：噴涂通過噴槍或碟式霧化器，借助于壓力或離心力，分散成均勻而微細的霧滴，施涂于被涂物表面的涂裝方法。
工藝流程：除油→除銹→磷化→鈍化→噴涂→固化
工藝特點：噴涂中的主要問題是高度分散的漆霧和揮發(fā)出來的溶劑，既污染環(huán)境，不利于人體健康，又浪費涂料，造成經(jīng)濟損失。噴涂作業(yè)生產(chǎn)效率高，適用于手工作業(yè)及工業(yè)自動化生產(chǎn)，應用范圍廣主要有五金、塑膠、家私、軍工、船舶等領域，是現(xiàn)今應用最普遍的一種涂裝方式。
噴塑
定義：噴塑也就是我們常講的靜電粉末噴涂,它是利用靜電發(fā)生器使塑料粉末帶電,吸附在鐵板表面,然后經(jīng)過180～220℃的烘烤,使粉末熔化黏附在金屬表面,噴塑產(chǎn)品多用于戶內(nèi)使用的箱體,漆膜呈現(xiàn)平光或啞光效果。噴塑粉主要有丙烯酸粉末、聚酯粉末等。
工藝流程：除油→除銹→磷化→鈍化靜電噴涂→高溫固化拋丸處理
工藝特點：不需稀料，施工對環(huán)境無污染，對人體無毒害；涂層外觀質(zhì)量優(yōu)異，附著力及機械強度強；噴涂施工固化時間短；涂層耐腐耐磨能力高出很多；不需底漆；施工簡便，對工人技術要求低；成本低于噴漆工藝；有些施工場合已經(jīng)明確提出必須使用靜電噴塑工藝處理；靜電噴粉噴涂過程中不會出現(xiàn)噴漆工藝中常見的流淌現(xiàn)象；對設備要求高。
