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激光清洗解决方案
金属涂装前预处理方法
上传时间:2018-4-3  点击数:

在工业生产中,工件在加工、运输、存放等过程中,表面往往带有锈蚀、氧化皮、松脱的旧漆膜、油污和其他污物等。这些污物的存在对金属涂装有不良影响。

(1)铁锈的存在会导致涂料与表面的接触面积减少,使涂层对钢表面的附着力降低。同时锈蚀产物含有的硫酸亚铁、氯化钠等杂质还会促进金属的腐蚀。因此,通常金属表面预处理的首要工作是除锈。当锈蚀表面含有盐类杂质时,除锈前要先用水清洗。

(2)氧化皮是钢铁热轧过程中或高温锻压成型时在高温下生成的一层致密氧化层,通常附着比较牢固,但相比钢铁本身则较脆,并且它的膨胀系数比钢小,经冷热循环易开裂脱落。从电化学上分析,氧化皮的电极电位要比铁正0.15~0. 20V,在腐蚀介质中,氧化皮为阴极,铁先于氧化皮腐蚀,尤其是在有大量氧化皮存在时,大量的氧化皮为大阴极,少量裸露的铁成为小阳极,会加速铁的局部腐蚀。在潮湿环境中,氧化皮的大阴极和脱落氧化皮而裸露的钢表面的小阳极,造成裸露区的局部腐蚀。由于氧化皮与钢材表面实际存在无数微小缝隙,水汽和腐蚀介质易于渗透到松动的氧化皮下.导致发生缝隙腐蚀和浓差腐蚀。因此,在涂装前必须完全清除氧化皮。如果钢铁表面在未完全去除氧化皮的情况下就进行涂装,会造成涂装质量的低劣和使用寿命的大大缩短。

(3)钢表面上沾有油污会使钢表面外层的自由能降低(会从0.004N·cm降低到0.0002N·cm),甚至会低于涂料的自由能,结果使涂料不能很好地润湿钢表面。不但严重降低了涂料对表面的润湿附着力,甚至引起涂层的缩孔。

调查表明,由前处理引起的涂层弊病,大约占整个涂层弊病的50%以上。因此,金属材料在进行涂装处理前通常都要进行预处理,否则,不仅影响涂层与基体金属的结合力和抗腐蚀性能,而且还会使基体金属在即使有涂层防护下也能继续腐蚀,使涂层很快剥落。总之,工件涂装前的表面处理是获得质量优良的防护层,延长产品使用寿命的重要保证和措施。

工件经过适当的预处理可达到以下几个目的。

(1)增加涂膜在涂装表面的附着力。附着力的强弱虽与涂料品种质量有关,但表面处理的好坏也是一个关键因素,如果涂装前的工件表面不清洁,存在水、油、粉尘、氧化皮、锈蚀以及其他污物,或者有不牢固的旧漆膜,就会使新涂漆膜附着不牢,产生起泡、开裂、脱落等缺陷,使金属与周围环境中的有害介质接触而被腐蚀、破坏。表面处理的目的就是要清除这些有害物质。此外,为了增强涂膜与工件表面的附着力,要求涂装前的工件表面应具备适当的表面粗糙度。金属表面粗糙度对涂装质量有很大影响。适宜的表面粗糙度可提高涂层对表面的机械咬合作用,增加涂层与金属表面的结合力。但表面不能过于粗糙,否则会使涂层在表面上分布不均匀,尤其在粗糙面的波峰处,易造成涂层太薄,造成引起锈蚀的早期发生。根据实践经验,钢铁表面的粗糙度在40~75μm比较合适。另外,若在前处理中形成多孔性的转化膜,则使得涂料可以渗透到转化膜孔隙中,形成“抛锚效应”,也可使结合力增强。

(2)提高表面抗腐蚀能力,延长涂膜使用寿命。钢铁表面如存在水、油、锈以及其他污物,会降低涂料的防腐性能,它们存在于涂膜与被涂物表面之间,会起到腐蚀金属表面和破坏涂膜的作用。若表面处理干净,达到涂装前的技术要求,表面抗腐蚀能力大大增强,涂膜寿命也就大大提高。另外,通过前处理形成不导电的难溶性磷酸盐或氧化物转化膜,使腐蚀原电池难以形成,可大大减缓涂层腐蚀的速率。一般认为,磷化后涂层的耐蚀性将提高2~3倍,因此磷化处理引起了各个行业和各个企业的高度重视,目前汽车涂装生产中,主张100%地采用磷化处理。

(3)避免涂装后产生涂膜病态,影响美观。金属表面处理不彻底或未处理,涂装后会产生许多病态,如油污会使涂膜产生“鱼眼”,脱皮;蜡质会使涂膜不干、回黏、产生针孔;铁锈、氧化皮会使涂膜起泡,影响车辆外表美观,失去涂料的装饰作用和保护作用。基体表面的粗糙度直接影响涂层的光泽。例如铸铁件通常表面粗糙,直接涂装后的涂层暗淡无光。一般地,为获得良好的工件涂装表面,涂装前对工件表面的基本要求有以下几点:

(1)无油污及水分;

(2)无锈迹及氧化物;

(3)无黏附性杂质;

(4)无酸碱等残留物;

工件表面有一定的粗糙度。

随着科学技术的高速发展,的激光技术已越来越多地应用于人们的生产和生活的各个领域。从超市的条形码、激光打印机到激光美容、治疗近视,并已为人们所熟悉。激光设备用于工业生产的切割、钻孔以及焊接也为许多人所了解。但激光设备在清洗行业的应用,人们还不够熟悉和了解。激光清洗技术是近10年来飞速发展的一种新型清洗技术,它以自身的优势和不可替代性在许多领域中逐步取代了传统清洗工艺。上海润洽电子科技有限公司在激光清洗领域的应用和研发走在国内同行的前列,已有许多成功的案例,给客户带来了很大的收益。

激光表面清洗的原理:

脉冲式激光清洗的过程依赖于激光器所产生的光脉冲的特性,基于由高强度的光束、短脉冲激光及污染层之间的相互作用所导致的光物理反应。其物理原理可概括如下:

a)激光器发射的光束被需处理表面上的污染层所吸收。

b)大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体(高度电离的不稳定气体),产生冲击波。

c)冲击波使污染物变成碎片并被剔除。

d)光脉冲宽度必须足够短,以避免使被处理表面遭到破坏的热积累。

e)实验表明当金属表面上有氧化物时,等离子体产生于金属表面。

等离子体只在能量密度高于阈值的情况下产生,这个阈值取决于被去除的污染层或氧化层。这个阈值效应对在保证基底材料安全的情况下进行有效清洁非常重要。等离子体的出现还存在第二个阈值。如果能量密度超过这一阈值,则基底材料将被破坏。为在保证基底材料安全的前提下进行有效的清洁,必须根据情况调整激光参数,使光脉冲的能量密度严格处于两个阈值之间。

激光表面清洗的优点:

与机械摩擦清洗、化学腐蚀清洗、液体固体强力冲击清洗、高频超声清洗等传统清洗方法相比,激光清洗具有明显的优点。

3.1 激光清洗是一种”绿色”的清洗方法,不需使用任何化学药剂和清洗液,清洗下来的废料基本上都是固体粉末,体积小,易于存放,可回收,可以轻易解决化学清洗带来的环境污染问题;

3.2 传统的清洗方法往往是接触式清洗,对清洗物体表面有机械作用力,损伤物体的表面或者清洗的介质附着于被清洗物体的表面,无法去除,产生二次污染,激光清洗的无研磨和非接触性使这些问题迎刃而解;

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