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阴极电泳涂装的质量控制和成本控制

2018-11-20 15:42  来源:涂料涂装专家谈   编辑:王会晶  点击:次   [我要评论]

  一、前言
 
  产品涂装质量和涂装成本不仅是涂装厂家十分关注的重要问题,而且也是影响涂装产品用户切身利益的重要问题。因此,涂装质量和成本控制便是我们要探讨的一个重要问题。
 
  在电泳涂装中,涂装质量和生产成本不仅与固有的条件如涂装线的技术设计、安装以及工艺设备的完善等有密切的关系,而且与生产、技术管理者的管理水平和管理质量有着更重要的关系。在已有的条件下,在涂装生产的管理中,我们应抓住哪些环节,如何设置控制点及应采取什么措施?本文提出作者的看法和意见,与读者共同商榷。
 
  二、阴极电泳涂装典型工艺流程:
 
  产品涂装质量和涂装成本的影响因素各不相同,因此其管理方法和控制点亦不相同,现分别加以叙述。
 
  三、质量控制
 
  从电泳涂装的工艺流程可以看出,影响涂装质量主要是如下几道工序:
 
  清除焊渣、毛刺;除油除锈;磷化(含表调);水洗;电沉积后洗;干燥固化。
 
  1.清除焊渣、毛刺
 
  该工序往往是在预涂件上线之前进行的。处理质量是否达到要求,不仅关系着预涂件有关部位涂膜的附着力,而且亦影响涂装产品的外观质量。这是因为焊渣和毛刺的凸出部、焊渣中被烧焦的碳素成份等物质不清除,不仅降低预涂件表面的平整度,而且将降低该部位的导电性能。
 
  该工序多采用手工处理,为了保证处理质量,关键是质检措施的到位。
 
  质检要求:毛刺打平,焊渣除净。
 
  2.除油除锈
 
  该工序是表面处理最为重要的工序,其处理质量的好坏是保证涂膜质量之关键所在。
 
  该工序的处理方法较为常见的是酸洗法(或“二合一”法)、“超声波”法,影响处理质量的因素虽略有不同,但亦有共同点,如:预涂件材质及其表面状态;工作液的种类,性能及其pH值、操作温度、Fe2+离子含量以及工作液的使用周期等。质量控制应关注工作液的pH值、浴温和工作周期。当处理效果明显下降、采用提高工作液pH值(或温度)均无起色时,主要是工作液使用周期过长所致。此时,为了保证处理质量应采取果断措施:更换新液。
 
  质检要求:预涂件表面无油污、锈蚀和氧化皮;表面平整。
 
  3.磷化(表调)
 
  电泳涂装要求涂件有较高的磷化质量,如磷化膜要均匀、细致等。为了保证磷化质量,磷化前预涂件表面预先经过“表调”必不可少。
 
  影响磷化质量的因素除与磷化产品质量密切相关外,最主要的是工作液的温度、总酸度、游离酸度、促进剂浓度等。这些工艺参数因磷化产品的不同而异。管理者及其检测人员应定期、不定期地做好监控工作,切实控制好这些参数。
 
  质检要求:a.磷化膜细致、均匀;b.膜厚1~3μm。
 
  4.水洗
 
  磷化后水洗的目的不仅是清除预涂件表面残存磷化液和药剂,以避免降低电泳涂膜的附着力,而且在于避免将这些残存的磷化液和药剂带进下道工序工作液——电泳漆液,从而避免引起两个不良后果:
 
  A.污染电泳漆液、降低其稳定性和电泳特性,从而降低电泳涂膜的质量;
 
  B.由于电泳漆液受到了污染,其稳定性受到了干扰和破坏,严重时还会出现凝聚沉淀、甚至变质报废,这不仅直接地影响涂装生产的正常进行,而且将严重地降低涂料利用率从而导致涂装成本大幅度增加。因此,对该工序质量把关其重要性仅次于对电沉积质量的把关。
 
  质检要求:
 
  a.预涂件表面不得返锈(发黄);
 
  b.预涂件洗水滴液:电导率<50μs/cm;PH<6.5。
 
  应指出,该工序对洗水水质要求较高,这是保证水洗质量的重要环节,生产及其管理者应做好纯水生产水质的监控工作,把好质量关。
 
  5.电沉积
 
  该工序是整个电泳涂装的中心环节,涂装线的成功与否皆赖于此,因此,管理的重点、难点亦集中于此。前面所有工序即前处理质量如何亦将在此得到“反馈”。
 
  除了前处理质量应获得足够的保证外,要获得较好的涂膜质量,此道工序至少还应提供如下条件:
 
  各工艺参数均处于正常范围、乳化效果、电泳特性均佳的电泳漆液;
 
  足够的阳极电能、稳定的电压(经整流)和阳极液循环系统;
 
  继系电泳槽液长期稳定的循环搅拌系统、恒温装置、超滤装置和纯水装置。
 
  当然,电泳槽液及其相关工作液运行状态必须控制在正常范围内,配备、配全相关检测设施和操作人员亦是必不可少的。
 
  电泳涂装生产的管理人员其职责是通过自己的辛勤、智慧和一切技术手段,使上述装置和系统运行正常、完好,以保证电泳槽液始终处于良好状态,以利于电沉积的正常进行,从而获得我们所期待的涂膜质量。
 
  质检要求:
 
  电泳漆液均匀、细腻,呈均相状态;
 
  漆液固含量、颜基比、电导率、pH值(助剂含量)、浴温及施工电压(电流)均处于正常范围。
 
  6.电沉积后洗
 
  此道工序的目的是:
 
  1).洗净涂件表面电沉积后夹带的多余涂料,回收重复利用,以提高涂料利用率。此项任务由超滤液在槽上冲洗和循环液冲洗箱内完成;
 
  2).用纯水(或自来水)洗净经超滤液洗后仍洗不净的少许涂料残迹,为获得外观质量好的涂膜创造条件。
 
  质检要求:
 
  洗液流量,压力均正常;
 
  手触湿膜:干净;
 
  指压湿膜:压印明显—涂膜厚度可望获得保证。
 
  7.干燥固化
 
  此道工序关键是烘烤时间和温度要得到足够的保证。
 
  质检要求:
 
  a.对刚出烘炉涂件的检测:
 
  涂膜不发黄、发脆,如出现上述情况,说明烘烤温度过高;趁热触摸涂件不粘手,如粘手,说明温度偏低,涂膜内在质量将降低;涂膜色泽正常。
 
  b.仪器检测涂膜厚各项指标均符合质量技术要求。
 
  8.其他
 
  保持整洁的操作环境,防止污物或悬链轨道上的锈迹、尘埃或润滑油掉落入各工作液(特别电泳漆液)和涂件上,造成“二次污染”,这也是一个不可忽视的重要环节。
 
  四、成本控制
 
  降低涂装成本可以从如下几方面入手:
 
  1.随时了解和掌握该领域内技术发展状况,结合涂装线运行使用情况,不失时机地引进一些新技术、新工艺、新设备、新材料,不断地进行技术更新或改造,在提高产品涂装质量的同时,提高工效和降低材料、能源消耗,努力降低生产成本、提高经济效益。
 
  a.引用高新技术
 
  国内目前在电泳涂装中已得到实际应用的主要有两项:
 
  第一项是超声波除油除锈技术。由于超声波的“空化”作用和配套工作液的“剥离”作用,对预涂件表面的油污和锈迹具有较强的清洗效果,特别对一些表面状态主要是油污带有轻微锈迹材质为A3的冷轧板件,效果更好,其综合效益(表面处理质量、处理成本、环保、操作安全性、自动化程度等)则更为显著。但对热轧板件宜慎重。
 
  第二项为远红外涂膜烘烤技术。由于远红外烘箱具有启动快、占地少、设备投资费用相对减少等特点,也日益受到人们的推崇;与远红外相比,“高红外”涂膜烘烤技术则更胜一筹。例如,它启动的时间仅几秒(远红外则需30min左右),占地仅为远红外烘箱的1/3~1/2,烘烤时间缩短至十多分钟,可以更大地提高生产效率等。该项技术在一些单位也得到了比较成功的应用。当然,在应用该项技术时,应具备一定的技术力量,如能胜任其设备的保养、维修等,但在自动温控系统、易耗件的供应等问题所导致的后续问题上,应有“打提前量”的思想准备。
 
  b.复合阳极材质的选择
 
  在阴极电泳涂装中,复合阳极是个关键的装置。由于阳极处于酸性溶液中工作,除具有良好的导电性外,“耐腐蚀”又是对其另一严格要求。因为耐腐蚀,不仅可以延长阳极的使用寿命,降低其更换频率从而降低材料消耗,而且可以提高工效和生产率,这对降低涂装成本具有十分重要的意义。
 
  阳极材质的选择视涂料中和剂的不同而不同;极罩则宜选择阻值小、化学稳定性好又具有柔韧性和强度的材料。
 
  c.完善配套设施
 
  在电泳涂装的设计中,有些配套装置因资金问题往往得不到用户的重视而放弃。其实不然,有些配套设施投入时虽然增加了一笔购置费用,但由于在生产中充分发挥了它的作用而收到了预想不到的效果和经济效益。最典型的是与电泳槽配套的超滤装置。它具有如下作用:利用其超滤液闭路冲洗泳后涂件,可以提高涂料利用率(据测算,利用率可以从75~80%提高至95%以上);调整电泳槽液,使其保持长期稳定,为生产的正常进行创造条件;降低冲洗水耗;减少环境污染等等。可谓利国、利厂、利民,综观全局这笔投资是值得的。
 
  d.改进水洗流程,降低水耗
 
  经分析,在电泳涂装的各水洗工序中,一些后道水洗工序的洗水排水可返回作前道工序洗水之用,如磷化后水洗。电沉积后纯水洗的排水,至少可返回作除油除锈、预洗等工序后洗水之用,从而不仅可以减少污水的排放量,而且可以节约洗水水耗1/3以上。
 
  2.选购品质优、经济性好的涂料产品
 
  在电泳涂装中,涂料消耗约占整个涂装成本的1/4~1/3。涂料种类和品质不仅是影响涂膜质量的重要因素,而且也是影响涂装成本的重要因素。因此,涂料的选购就是个十分重要的问题。在选购时,不仅要考核其质量技术指标,而且在保证产品质量的前提下,还应考核其经济技术指标,例如固体份含量,因为在同等质量技术指标(或同单价)的涂料中,固含量越高,其利用率就越高,其经济性就越好。
 
  3.提高工艺管理水平,既要防止和避免电泳槽液的化学、物理沉淀,又要做好涂料的回收利用工作,措施是:采取一切措施,把好各重要关口,隔绝一切杂质离子的可能来源,防止杂质离子对电泳槽液的污染、破坏,以避免或最大限度地减少电泳槽液的化学沉淀,其中包括控制好电泳槽液的pH值,防止pH值过高或碱性物质进入阴离子电泳槽,从而造成电泳漆液的中心沉淀。请注意:上述的沉淀是“不可挽回的”损失。
 
  密切关注电泳槽液的检查过滤、超滤、热交换等循环系统有无异常,非特殊情况,不允许停止搅拌;根据季节、温度、生产节奏的不同,随时掌握槽液溶剂的消耗、挥发和含量的变化情况,定时不定时地补加适量相关溶剂。其目的都是为了保持电泳槽液的良好分散性和稳定性,以避免和防止电泳槽液的物理沉淀。
 
  控制好相关参数,如电泳槽液的固含量、电泳时间、浴温、施工电压、溶剂含量等,在保证涂膜厚度,满足质量技术要求的前提下,上述参数不宜过大,否则,涂膜过厚将增加涂料单耗。槽液固含量不宜过大或过小:过大,泳后涂件涂料夹带流失增加;过小,槽漆液粘性下降,沉淀增加。提高超滤效果、不轻易排放超滤液等。上述措施都是为了降低涂料消耗,从而提高其利用率。
 
  严禁涂料“跑、冒、漏”,做好点滴回收,如遇涂料物理沉淀,可采取相应措施,使其“起死回生”,把涂料损失减少到最低程度。
 
  抓好其它化工材料的选购、生产消耗管理工作,如磷化液选购时宜选常温或低温型、稀释比大的产品,在同等单价的情况下,无疑上述产品将具有更好的经济性。当然,用户如有技术条件,有些化学工作液如能自己配制,总比购买成品合算,如除锈液、脱脂液、磷化液等。
 
  有时操作技巧也可以减少化材消耗,如电泳槽液在夏、秋高温季节,如停产,可利用冷机维护槽液始终控制在浴温下限(如23~25℃)区域,既保证了电泳槽液的稳定,又减少了有机溶济的挥发损耗,亦不失为一个好的管理方法。
 
  五、处理好质量控制和成本控制之间的辩证关系
 
  在电泳涂装中,质量控制和成本控制是一个不可分割的有机整体。例如,提高了产品涂装质量,使合格——优质品率大幅提高,降低乃至消除次品率,将返工率减小到最低限度甚至为零,无疑就是降低涂装成本最为有效的措施。又如我们在选购电泳涂料时,涂料的细度、沉淀性等不仅是影响电泳槽液稳定的重要因素而且也是影响涂料利用率的重要因素,如果这两项指标选择好了,不仅为提高涂料的稳定性从而提高涂膜质量创造了条件,而且也为提高涂料利用率奠定了基础。由此可见,在两手抓产品质量和涂装成本的同时,紧紧抓住质量不松手,才是抓住了问题的根本。

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