五金件涂装前处理与涂层附着力—被自动化喷涂放大的“隐性工序”

自动化喷涂设备提升了涂料沉积的重复性, 还提升了节拍的稳定性, 不过它没法弥补前处理环节的不足。当喷枪以精确的轨迹和流量把涂料送到工件表面的时候, 如果表面状态没有达到涂料润湿还有化学键合的条件, 附着力的失效就会以批次性剥落、起泡或者盐雾试验早期锈蚀的形式暴露出来。

在五金件的生产流程里面, 前处理并不是大家通常认为的喷涂前面的“准备工序”, 它其实是那个涂层体系完整性不可分割的一个部分。在过去手工喷涂的那个年代里, 如果前处理的质量出现了波动或者不稳定的情况, 操作工人的手感可以稍微补偿一下, 所以这些问题就被掩盖住了或者说没那么明显了。

但是现在到了自动化的条件下, 那些质量波动就没办法再通过人的手感来隐藏了。因此, 这些波动会被更加清清楚楚、明明白白且直接地映射成为最终涂层性能出现离散的情况。

五金件在加工的环节、在储存的过程里、还有在周转的时候, 其表面都会附着切削液、冲压油、防锈剂、手汗以及环境里的尘埃这些脏东西, 油污就在金属和涂层中间形成了一个低表面能的隔离层, 这让涂料没有办法直接去接触基体材料, 于是附着力从一开始就变弱了并且受到了削弱, 当除油这个工作没有做到彻底的时候, 就算喷涂参数都是完全正确的样子, 涂层在固化的过程结束以后仍然会出现局部收缩这种状况、会出现缩孔这种现象、或者还会出现经过时间长之后的剥落情况。

大家在选定除油方法的时候, 得考虑基材是什么材质, 还要看油污具体属于什么类型。使用碱性脱脂办法的话, 它比较适合用来处理钢铁零件。但是大家要留意, 如果是铝件, 让它处在碱性很强的环境里面, 就可能产生过腐蚀的情况。

选择酸性除油对某些合金材料来说, 其工作效率确实比较高。不过, 如果清洗得不干净, 残留下来的酸液就会带来麻烦, 进而导致后面形成的磷化膜出现异常情况。

影响除油效果的工艺窗口, 是由温度、浓度, 还有浸泡或者喷淋的时间这几个因素共同构成的, 一旦上面的任意一个参数超出了这个范围, 就会导致除油效果从真正的彻底干净, 退变成了看起来算是干净的假象, 也就是说零件虽然被拿出来的时候看上去挺光洁的, 但是在它的表面微观区域里面, 还是残留着一层只有一分子那么厚度的油污。

磷化处理或者陶化处理, 是在除了油污之后才做的, 它能够为金属表面提供一个转化膜。这种膜的用处是多方面的, 比如说它能够增强涂层的附着力, 还能够提供一种次要的防腐屏障。

不过呢, 磷化膜究竟长成什么样子, 也就是它的结晶形态是什么情况, 还有它的膜层重量是多少, 以及覆盖得是不是完整, 这些都受到了槽液里的游离酸度、总酸度、温度以及促进剂浓度的影响。如果膜层太薄了, 或者覆盖得不全面, 那么对于附着力的提升作用就不大。

反之, 如果膜层太过厚重, 或者是结晶颗粒变得粗大了, 那么在受到冲击或者发生弯曲的时候, 涂层就容易从磷化膜层的中间部位撕开, 也就是发生剥离现象。针对那些带有螺纹还有凹槽的工件, 比如常说的紧固件, 磷化液在盲孔里面以及牙齿底部的交换效率, 是比平面区域要低一些的。

所以用自动化喷涂这种方式来实现均匀的覆盖, 反而可能在这些区域形成一种看起来涂层是完整的, 但是底层却缺失了的假象。而这种假象, 往往非要等到做盐雾试验或者是在装配拧紧的时候, 才会被揭示出来。

前处理和自动化喷涂之间的接口问题, 也是值得大家去关注的一个方面, 工件在前处理烘干完成之后, 就会进入喷涂工位, 这时表面的温度、还有残留的水分量以及停放的时长, 都会对涂料的润湿行为产生直接影响当烘干不够充分的时候, 其表面的微湿区域就会形成缩孔而出现故障, 如果是过度烘干或者是停放的时间变得非常长, 那么表面又会重新吸附上湿气或者尘埃。

由于自动化的生产线它那个输送的节奏那是固定的, 所以, 前处理和喷涂之间的那个时间间隔就被定死了,这种间隔稳不稳定, 它本身就变成了影响附着力的一个工艺方面的因素。

鹏鲲自动化这家公司, 在他们的金属工件自动喷涂这个技术的资料里面提到了说是要搞喷柜和一体化的方向, 还有那个要和整个产线集成起来这样的思路。

那么前处理作为这个产线的第一个模块, 它的工艺参数要和输送节拍协调好, 这个事情必须要在进行方案设计的那个阶段就把它纳入考虑之中, 而不是把它作为一个单独的工序给外挂着处理那样。

那些正在琢磨要不要给工厂做自动化升级的五金加工企业, 可以找一个很实在的办法起步, 这个办法就是, 等到机器设备还没有运进厂房的时候, 先去把现在那条前处理线在搞除油和形成磷化膜这两件事上的实际效果, 给量化出一个具体的底子数据, 要是做不到这一点, 后面就算自动化喷涂作业能把节奏提上去, 省下了时间, 但是前面因为前处理质量忽好忽坏而导致的返工现象, 可能会把这些节省下来的收益全都给吞掉, 甚至抵消干净。