电动车车架涂装表面预处理方法

　　摘要:电动车车架一般为钢材(管材和板材)焊接制品，在涂装前对其表面进行适当处理是做好涂装的重要一环。车架涂装前表面处理物理和化学两种方法，介绍了它们各自的优缺点，对电动车车架涂装前的表面处理有一定参考意义。

　　关键词:电动车车架;表面预处理;处理方法

　　化学工艺方向评职知识：表面处理论文发表核心期刊

　　《热加工工艺》是由中国船舶重工集团公司主管，中国船舶重工集团公司第十二研究所、中国造船工程学会船舶材料学术委员会主办的国家科委批准出版、国内外公开发行的全国性热加工科技杂志，国际刊号ISSN：1001-3814;国内刊号CN：61-1133/TG。主要读者对象是铸造、锻压、焊接、金属材料及热处理、工业炉、理化检测等相关专业的工程技术人员、管理干部、技术工人和院校师生。

　　电动车车架作为电动车的骨架，是电动车的一个重要部件，特别是在自行车款的电动车中，由于车架本身大部分是外露的，此时又是一个重要的外观件，其靓丽的表面涂装对提高顾客的购买欲有重要的影响[1]。而车架的表面预处理是涂装的一个重要环节，其处理结果的好坏直接影响涂装的质量，不良的预处理会产生涂层起泡、生锈等一系列的问题，对电动车的品牌和销售带来不利的影响。

　　1电动车车架涂装表面预处理工序

　　通常情况下，电动车车架一般为钢材(管材和板材)焊接制品，所以对车架的涂装前表面处理，实际上就是对钢材的涂装预处理，而对于钢材的涂装预处理，其主要工序一般情况下包括除油、除锈、磷化处理。磷化处理前需要对工件表面的油、铁锈、氧化皮等异物进行彻底的清理，因为附着在工件表面的油污、铁锈、氧化皮等不仅妨碍磷化膜的形成，而且这些异物的存在还会对涂层的表面附着力、抗腐蚀性等带来不良的影响。在除油和除锈工序中一般包括物理处理和化学处理两种方式，物理处理就是使用工具或设备等物理方式清除表面的油污和铁锈等杂质，化学处理是使用化学药剂和钢材表面异物发生化学反应来除去钢材表面的油污和铁锈氧化皮等杂质[2-3]。

　　1.1除油工序

　　1.1.1物理处理方法

　　对于除油工序，物理处理方法主要包括手工擦抹法、燃烧法、喷射法，手工擦抹法的效率较低，适用于小批量生产，喷射法是使用喷射设备进行处理，适用于较大批量的生产，是现在使用较多的一种方法，主要有喷砂和抛丸两种方式。目前还有一种较为先进的物理处理方法—超声波清洗法，采用超声波清洗则可使用水基清洗剂，在中温条件下，几分钟内就可以将工件表面彻底清洗干净，常用工艺流程是:①浸泡→②超声波清洗→③清水(净水)漂洗，超声波清洗技术对于形状比较复杂、边角处理要求较高的零部件更具有优势。

　　1.1.2化学处理方法

　　化学除油的处理方法主要包括碱性溶液除油法、乳化剂除油法等，碱性溶液是日常中较普遍采用的除油剂，原理是利用碱液与油发生的皂化反应达到除油的目的。如果是单纯的强碱液只能除掉植物油脂而不能去除矿物油，所以通常在强碱液中加入一些表面活性剂，利用活性剂与矿物油之间的乳化反应达到除油的目的。相比较来说，油比锈对涂层的不利影响更明显，同时有油的工件也会影响除锈的速度，所以除油应在除锈之前进行。

　　1.2除锈工序

　　1.2.1物理处理方法

　　对于除锈工序，物理处理方法主要包括手工工具清理、动力工具清理和喷射处理等，手工工具清理处理效率低，而喷射处理由于处理效率高，适合大批量生产作业，是物理处理方法中的主要手段之一。而抛丸处理是喷射处理的主要方式，下面就以抛丸处理为例，简要地说明其主要工作原理和生产环节中需要注意的主要控制点。抛丸处理是指通过抛丸设备高速旋转的叶轮将钢丸等磨料以很高的速度和一定的角度抛射到钢材表面上，让丸料冲击工作表面，产生冲击和磨削作用达到清除钢材表面异物、消除应力和产生粗糙度的作用。

　　抛丸处理的优点如下:①表面除锈效率高，除锈彻底;②对操作者的技能要求不高，劳动强度不大，职业危害程度较低;③工艺过程中不产生废水和废气，对环境负面影响较小;④能有效消除应力集中，提高车架的疲劳强度;⑤与酸洗除锈相比，成本较低，无氢脆、过腐蚀现象。抛丸处理存在的主要缺点是:①需要专用设备，一次性费用投入较大;②丸料经过一段时间使用后需要进行更换;③由于各种因素处理完的钢材表面会存在一定的灰尘，需要对表面进行除灰处理;④由于车架的自身结构特点，钢丸无法进入管材内部，所以对车架管材内部无法进行处理等等。

　　抛丸处理需要注意以下几点:①选好金属磨料，常用的金属磨料主要有高碳铸钢丸、低碳铸钢丸、淬火铸铁砂和钢丝段，在自行车款电动车车架处理中一般选用高碳铸钢丸和钢丝段的组合磨料，比例一般为1∶1或2∶1，钢丸的大小一般选用的是S110级(直径ϕ0.3~0.5mm);②根据车架的结构、摆放的数量控制好抛丸时间，正常情况下一次10只车架时间控制在15~20min为宜，时间不宜过短，否则除锈不彻底;③抛丸所用的压缩空气需要去除其中的水分，这样才能使除锈后的部品不致于返锈;④丸粒使用一段时间后会产生碎裂和粉末化趋势，应根据抛丸频率、除锈车架数量定期更换(或筛选)丸粒;抛丸结束后由于钢材表面附着一些灰尘或异物，如果不清除会影响其后的油漆附着力，通常情况下要用压缩空气对车架表面进行去灰处理。

　　1.2.2化学处理方法

　　化学方法除锈主要是采用强酸进行，通常采用盐酸，因为盐酸除锈速度比较快，也比较彻底，对铁锈等氧化皮有很好的去除功效，而且可以在常温下使用，强酸除锈的缺点是容易产生氢脆、过腐蚀等现象，同时也会带来环保问题。在工件油少锈多的情况下，可将除油与除锈工序合为一道进行，这样可缩短预处理时间，降低投入费用，但处理效果没有分开的好，这种情况适用于要求不高的工件。随着社会的进步和发展，环境保护和劳动条件的改善已成为人们日益关心的话题。

　　酸洗除锈过程中产生的酸雾，不仅腐蚀设备和污染环境，而且对员工的身体健康也会带来危害，所以需要采取措施来有效地抑制酸雾的产生。目前在选择除锈剂时，常常选择其成分中包含了缓蚀剂、抑制剂的处理液，这样不仅能提高除锈的速度，防止工件的过度腐蚀和产生氢脆，而且也能够较好地抑制酸雾的产生。

　　1.3磷化工序

　　除油和除锈工序完成后进行适当水洗和表调后就可以进行磷化，所谓磷化是将工件浸入磷化液中，在一定温度下进行化学反应，使其表面生成一层稳定难溶的磷酸盐保护膜，该磷化膜可以显著增加涂料对金属的附着力，提高涂层的耐腐性。磷化的分类可以按溶液成分、溶液温度进行:①按溶液成分可分为:锌系、锌铁系、锌钙系、锌锰系等;②按处理液的温度可分为:高温磷化(80~90℃)、中温磷化(50~70℃)、低温磷化(30~50℃)、常温磷化。

　　在这几种工艺处理温度中，中、高温磷化工艺的磷化速度较快，磷化膜的耐腐蚀性好，但磷化膜结晶粗大，挂灰重，而低、常温磷化工艺所形成的磷化膜结晶细致，厚度适宜，涂层光泽度好，能够很好地改善涂层的附着力、柔韧性、抗冲击性等，更能满足涂层对磷化膜的要求。另外，以前通常都认为磷化膜越厚，喷涂以后涂层的耐腐蚀性越高，实际上磷化膜本身在整个涂装过程中，针对耐腐蚀性并不承担多大的作用，它的主要作用是使漆膜附着性更强。在用化学处理方法对车架进行预处理过程中，如果按照处理液与工件的接触方式分类主要有浸渍式和喷淋式。

　　浸渍式是将工件整体浸入到槽体中进行处理，根据各个槽体处理液来区分，一般可以分为碱液槽、酸液槽、磷化液槽，碱液槽、酸液槽是对工件上的油物、锈、氧化皮进行处理，磷化液槽则用于磷化处理用，在这些槽体之间还常留有辅助处理槽———蒸馏水槽，用于各主要处理工序之间的清洗。实际生产中，除了有各个槽体之外，一般还有槽液的加热、通风装置等。喷淋式一般采用密闭通道的方式，工件在通道中移动时对其进行处理，通道常常分成几个处理区和几个沥水过渡段，每个处理区仅完成其中的一道处理工序，设备结构主要包含储液槽、喷淋系统、加热装置、通风装置等。

　　2小结

　　介绍了电动车车架涂装前表面处理的主要工艺，物理处理和化学处理各有优缺点。电动车车架由于结构相对比较复杂，在涂装前处理的除锈工序环节不提倡使用酸洗方法，因为酸洗除锈法容易在车架的管材中残留酸液，后续工艺(如烘干处理)如不能彻底清除残留酸液，随着时间的推移残留酸液从焊缝或小孔处慢慢渗出，导致底材发黄、生锈，涂层剥落等不良情况发生。

　　一般在车架表面油较少的情况下，对于车架涂装前处理，可以采用物理处理的抛丸处理，经除灰处理后，再进行底漆喷涂(一般情况下为防止车架返锈，抛丸处理后与涂装底漆的时间间隔不要超过2h)。理想情况下，采用物理处理和化学处理相结合的方法较好，通常是在除锈环节采用抛丸处理，然后再进行磷化处理，避免酸液处理的不良影响，虽然成本比纯抛丸处理高，但产品质量更有保证。