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自行車車架涂裝工藝設計

第一章工藝流程

前處理

1.工件上掛   2.化學除油   3.熱水洗   4. 冷水洗   5.  電解除油   6. 熱水洗   7. 冷水洗   8. 酸洗    9.冷水洗   10.中和     11.冷水洗   12. 表調    13.冷水洗    14.化磷    15.熱水洗  16.冷水洗X2    17.陰極電泳  18.冷水洗   19.烘干  20.無空氣噴     21. 烘干 22.空氣噴涂   23.烘干   23. 罩光   24.烘干  25.工件下掛

工藝設計過程

1.前處理

1.1化學除油

化學除油液的主要成分包括氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸鈉、焦磷酸鈉、硅酸鈉、硼酸鈉等。化學除油是利用熱堿溶液對油脂的皂化和乳化作用，將零件表面油污除去的過程。堿性溶液包括兩部分:一部分是堿性物質，如氫氧化鈉、碳酸鈉等;另一部分是硅酸鈉、乳化劑等表面活性物質。堿性物質的皂化作用除去可皂化油，表面活性劑的乳化作用除去不可皂化油。

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

1.2熱水洗

流動熱水  溫度 >80℃    時間 20~30s     pH 8~9

1.3冷水洗

流動冷水  溫度 常溫   時間 20~30s  PH 7

1.4電解除油

電化學除油除了具有化學除油的皂化與乳化作用外，還具有電化學作用。在電解條件下，電極的極化作用降低了油與溶液的界面張力，溶液對零件表面的潤濕性增加，使油膜與金屬間的黏附力降低，使油污易于剝離并分散到溶液中乳化而除去。在電化學除油時，不論是制件伙一氣極還是陰極，其表面上都有大量氣體析出。當零件為陰極時(陰極除油)，其表面進行的是還原反應，析出氫氣:零件為陽極時(陽極除油)，其表面進行的是氧化反應，析出氧氣。電解時金屬與溶液界面所釋放的氧氣或氫氣在溶液中起乳化作用。NaOH 10~20g/L 溫度 60~80℃

Na2C03 50~60g/L 電流密度 5~10A/dm   Na3PO4 50~60g/L 時間 陰極 1min 陽極 15s

1.5酸洗

利用酸溶液去除鋼鐵表面上的氧化皮和銹蝕物的方法稱為酸洗。是清潔金屬表面的一種方法。氧化皮、鐵銹等鐵的氧化物(Fe304，Fe203，Fe0等)與酸溶液發生化學反應，形成鹽類溶于酸溶液中而被除去。

HCl 20%~80%  溫度 50℃~80℃   時間 1min

1.6冷水洗

流動蒸餾水 溫度 常溫 時間 1min   PH 4~5

1.7中和

相當量的酸和堿互相作用生成鹽和水。所生成的物質失去酸和漸的性質。這種反應是所有的酸和堿的特征。中和反應是化學反應中復分解反應的一種，是指酸和堿互相交換組分，生成鹽和水的反應，在中和的過程中，酸里的氫離子和堿中的氫氧根離子會結合成水。中和反應的過程會釋放熱量，屬于放熱反應，其中酸跟堿發生中和反應生成1mol水時的反應熱叫做中和熱。該工序的中和是為了除去酸洗中的鹽酸。Na2CO3 10~20g/L

溫度 40~50℃  時間 1min  PH 9~11

1.8冷水洗

流動蒸餾水 溫度 常溫 時間 1min

1.9表調

簡單的講:表調是為磷化而作準備的。通常是用弱堿性的膠體磷酸鈦鹽溶液對鋼鐵表面進行處理，其活化過程可簡述為，磷酸鈦鹽在水溶液中形成膠體乳液，正常情況下，帶負電荷的膠體鈦粒子(其粒徑為100~1000nm)吸附在工件表面上，形成無數個活性點(Ti鹽)為磷化晶體生長提供晶核，磷化時首先在表面活性點上形成磷酸鹽晶核，然后晶體繼續生長生成磷化膜。

多聚磷酸鈉 3g/L 溫度 55~65℃

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

流動蒸餾水 溫度 常溫 時間 lmin

1.11磷化

磷化是一種化學與電化學反應形成磷酸鹽化學轉化膜的過程，所形成的磷酸鹽轉化膜稱之為磷化膜。磷化的目的主要是:給基體金屬提供保護，在一定程度上防止金屬被腐蝕;用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力;在金屬冷加工工藝中起減摩潤滑使用。磷化處理工藝應用于工業己有90多年的歷史，大致可以分為三個時期:奠定磷化技術基礎時期、磷化技術迅速發展時期和廣泛應用時期。該工藝過程中選用鋅系磷化。

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

總酸度 80~85點 pH 2~3   游離酸度 6~6.5點 方式 沉浸

1.12熱水洗

流動熱水  溫度 >70℃   時間 1min1.13冷水洗X2

流動蒸餾水 溫度 常溫

2.涂裝

2.1陰極電泳(底漆)

陰極電泳涂裝是一種特殊的涂膜形成方法，以被涂物為陰極，所采用的電泳涂料是陽離子型(帶正電荷)它是將具有導電性的被涂物浸漬在裝滿水稀釋的、濃度比較低的電泳涂料槽中作為陽極，在槽中另設置與其相對應的陽極，在兩極間通直流電，在被涂物上析出均一、水不溶的涂膜的一種涂裝方法。與傳統的溶劑型涂料和其它浸涂、噴涂水性烘烤漆相比，環氧樹脂陰極電泳涂料具有一定的優越性:涂底漆工序可實現完全自動化，適用于大流水生產;可得到均一的膜厚;泳透性好，提高了工件內腔的防腐蝕性，尤其是陰極電泳涂膜的耐腐蝕性;涂料利用率高;安全性比較高，是低公害涂料;涂膜的外觀好，烘干時有較好的展平性。

環氧樹脂 1.0 溫度 常溫

二乙醇胺 1.2 時間 1~3min

甲苯二異氰酸酯 1.0 pH 6.0

異辛醇 1.1

2.2冷水洗

流動蒸餾水 溫度 常溫 時間 1min

2.3烘干

2.4無空氣噴涂(中間漆)

無氣噴涂是利用柱塞泵、隔膜泵等形式的增壓泵將液體狀的涂料增壓，然后經高壓軟管輸送至無氣噴槍，最后在無氣噴嘴處釋放液壓、瞬時霧化后噴向被涂物表面，形成涂膜層。由于涂料里不含有空氣，所以被稱為無空氣噴涂，簡稱無氣噴涂。

環氧樹脂 52.0% 黏度 0.22~0.24Pa?s   鋁粉漿 10.0% 壓力 >11.77MPa 催干劑 2.2%   二甲苯 6.8%   云鐵 13.0%  氧化鐵紅 1.0%  偏硼酸鋇 12.0%   氧化鋅 4.0%

2.5烘干、烘千

2.6空氣噴涂(面漆)

空氣噴涂是目前油漆涂裝施工中采用得較廣泛的一種涂飾工藝。空氣噴涂是利用壓縮空氣的氣流，流過噴槍噴嘴孔形成負壓，負壓使漆料從吸管吸入，經噴嘴噴出，形成漆霧，漆霧噴身到被涂飾零部件表面上形成均勻的漆膜。空氣噴涂可以產生均勻的漆，涂層細膩光滑;對于零部件的較隱蔽部件(如縫隙、凹凸)，也可均勻地噴涂。用于各種材質、形狀大小不

同的工件涂裝，如機械、化工、船舶、車輛、電器、儀器儀表、玩具、紙張、鐘表、樂器等。

羥基丙烯酸樹脂 55.0%

壓力 0.4MPa  黏度 0.35~0.46Pa·s  鈦白粉 25.0%   填料 6.5%    流平劑 2.0%   分散劑 3.5%   干燥劑 1.5%   防沉劑 2.0%    混合溶劑 4.5%

2.7烘干為了保護漆層(或貼花)、提高面漆層的光澤及裝飾性，面漆層最后涂一道清漆的工序。

原料固化劑 97.75%     無水溶劑 2.25%    羥基醇酸樹脂 84.8%  催化劑 0.54%   流平劑 0.45%     溶劑 14.2%

2.8烘干

第二章設備選用

前處理工藝過程中，采用全浸式處理，利用天車將工件吊浸于藥液池中，通過物理及化學方式，完成對工件表面的處理。適合于表面復雜，生銹嚴重的工件脫脂、皮膜槽設置氣管，對處理液進行攪拌視工件的具體情況，可在藥液槽內設加熱裝置，提高處理效率設置簡單

所用的化學除油水槽，酸洗水槽，中和水槽，表調水槽，熱水水洗槽，冷水水洗槽均為PP材質的水槽;電解除油水槽采用鐵板制水槽。

加熱系統采用不銹鋼板式換熱器，槽液加熱到工藝溫度所需時間最長為4h。

烘干設備:烘干設備包括電泳、中涂、面漆烘干室，采用π型結構。

烘干室保溫層厚度為150mm，內皮材料為滲鋁鋼板，外皮材料為鍍鋅波紋板。保溫材料采用密度為120kg/m3的礦物棉。

磷化設備:由于自行車車架的體積比較小，所以采用噴淋磷化設備即噴淋式清洗機。

通道式前處理設備:結構包括貯液槽、泵、噴射系統通風系統及包覆噴射系統的殼體。

貯液槽:作用是貯存和凈化槽液，保證槽液的正常工作循環設備殼體:是連接各部件的主體。

噴射系統:完成工件噴淋的主要工作部分，包括噴管、噴嘴、水泵。加熱裝置:基本與侵漬設備相同。

通風裝置:噴射式前處理設備的通風裝置作用第一是在設備進出口設置

抽風，以防止噴淋區的槽液蒸汽擴散至車間內;第二是在表面調整和磷化工序送風，在磷化后抽風，以抑制。磷化酸霧的不良影響。

電泳涂裝設備:除車架全浸入的電泳槽外，還要有一套設備系統來保障。主要由漆液攪拌設置、直流電源、導電機構、沖洗設備、烘烤設備、掛具。電泳槽采用圓弧形狀，電泳槽體用6.5mm厚碳鋼制作，6mm厚的環氧玻璃鋼做襯里，保證襯里的絕緣性能;泵循環攪拌;恒壓直流電源;滾輪導電機構;烘烤設備采用紅外線烘爐;掛具采用銅制材料。

無空氣噴涂設備:無空氣噴槍。空氣噴涂設備:壓送式噴槍。

第三章廢的治理

由于化學反應的復雜性和化工分離方法的多樣性，化工生產過程中會產生廢氣、廢水和廢渣等化學污染物，即“三廢”。“三廢”的形成和排放，不僅是資源的浪費，而且造成了環境污染。

工業上處理有害廢氣的方法主要有吸收控制法、吸附控制法及化學控制法等。例如，二氧化硫常采用石灰乳或是苛性鈉與純堿的混合物反應去除，氮氧化合物可采用堿溶液吸收除去，二氧化碳和氯化氫可用乙醇胺或用水吸收除去，效果都很好。

廢水的處理方法很多，一般根據廢水的性質、數量以及要求的排放標準，采用多種方法綜合處理。按廢水處理的程度，廢水處理工藝分為一級處理、二級處理和三級處理。一級處理主要是除去粒徑較大的懸浮狀固體顆粒、膠體和懸浮油類。二級處理主要是采用一些物理化學方法，如萃取、汽提、中和、氧化三級處理屬于深度處理，進一步除去二級處理未能除去的污染物。還原，并采用好氧或厭氧生物處理法，分離、氧化劑生物降解有機物及部分膠體污染物。

廢渣是二次再生資源，根據廢渣的種類、性質，回收其中的有用物質和能量，實現綜合利用。

4.2廢液處理

磷化噴涂廢水的處理

綜合廢水經格柵攔截雜物后自流至隔油調節池中，浮油被攔截后，廢水溢流至混合反應池中(也可以通過水泵將調節池中廢水泵人中和反應池中)，中和反應池中的廢水在空氣攪拌下投加石灰等藥劑,將PH調節8.5-9之間(由于隨著PH的升高，Zn(OH)2又有部分呈鋅酸鹽而溶解)，主要的反應有:

OH-+H+→H2O

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

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

然后加入適量的PAC和PAM。經過板框壓濾機壓濾后壓濾水至中間水池，在正常情況下壓濾出水可以滿足納管要求，為確保處理出水穩定達標排放以及部分回用于生產，在本方案中對壓濾出水進行砂濾及活性炭過濾處理，對廢水中的污染物進一步進行去除。

經過板框壓濾機脫水后的污泥外運(屬于危險固廢)，由于化學反應的復雜性和化工分離方法的多樣性，化工生產過程中會產生廢氣、廢水和廢渣等化學污染物，即“三廢”。“三廢”的形成和排放，不僅是資源的浪費，而且造成了環境污染。