涂装生产的节能与增效

涂装生产的节能、增效与环保处置

刘仁新 东风（十堰）老科协科技进展有限公司 442041

内容摘要：讨论了酸洗、脱脂碱洗、烘干、涂料缓蚀剂在涂装生产工艺中的节

能、增效情形，同时简介了涂装生产的三废处置。

关键词：节能、增效、环保处置。

概述：涂装生产归纳起来不外乎采用以下生产工艺：如表靣处置、涂漆、烘干、机械 化运输。从技术角度看有：酸洗、喷丸、喷砂、脱脂、磷化、钝化、喷漆、浸漆、阳极电泳、阴极电泳、对流烘干、辐射烘干等。处置的工件大小无其不有，究其涂装工艺，从节能和增效的方靣来看，实际上不同和差距是专门大的。

我国是进展中的大国，在生产领域中，节能与增效显得尤其重要，这不仅是为了节约资源创造财富，也是为了持续进展留有后劲。为此，本文将涂装生产中节能、增效与环保处置的工艺技术总结如下：

一.表面处置 1.酸洗：酸洗工艺是将金属表面上的氧化皮和锈迹清除的技术，常常利用的是硫酸和盐酸，二者酸洗进程大体一样，只是硫酸酸洗能够加热，盐酸酸洗在常温下进行，因为盐酸为挥发性酸，加热盐酸损失、环境危害较大。

酸洗进程中酸液产生转变的是酸浓度不断降低、亜铁浓度的不断升高。一般酸浓度在8—20%，亜铁浓度≤120克/升，酸洗时刻随酸浓度下降而加长，超出工艺范围都会带来质量问题。如何从酸洗工艺进程中取得节能与增效的效果，关键有二条：

⑴控制酸和亜铁的浓度：浓度控制好了，产品质量才有保征，后继的表调和磷化处置才会有坚实的质量基础。图一显示了表面好的酸洗钢板（A）和表靣附着亜铁质量差的酸洗钢板（B ）。

A B

图一 A表面好的酸洗钢板 B表面亜铁附着质量差的酸洗钢板

⑵加入酸洗缓蚀剂：氧化皮和锈迹可与酸反映而溶解掉，现在酸洗缓蚀剂的作用吸附在金属表面上，故金属本体大体不受酸侵蚀（酸洗缓蚀剂的缓蚀率在98%以上），从而保护金属不失重和发生氢脆现象。

如某大型硫酸酸洗槽，日处置钢材200吨，采用酸洗缓蚀剂后，酸浓度的降低速度比正

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常的低倍，亜铁浓度上升速度比正常的低倍，也就是说：酸的利用率提高了41%,亜铁浓度的增加减少了41%,而且提高了酸洗钢板表面质量，降低了钢铁失重率，保证了酸洗钢板机械性能。

2.脱脂与磷化：

⑴脱脂和酸洗一样，也是涂装工艺的大体技术，其工艺与节能紧密相关。脱脂技术进展与节能关系列于表一、表二、表三中。

表一.喷淋脱脂剂的应用与温度、清洗质量的一般关系 序 喷淋脱脂槽液工艺参数 脱脂剂 1 2 3 4 5 三碱脱脂剂 碱性清洗剂 三碱+表面活性剂 纯碱+表面活性剂+清洗助剂 弱碱+表面活性剂+清洗助剂 浓时间 压力 度 % 分 MP 3-5 2-5 1-2 3―5 3―5 3―5 3―5 3―5 温度 ℃ 95±5 95±5 50―60 50―60 50―60 清洁度 % ≤3% ≤3% ≤3% ≤3% ≤3% PH 14 14 14 12 10 脱脂率 % 85-90 80-90 90-95 98-99 92-95 小结：脱脂剂的脱脂率是大体指标，它关系到后继工序处置质量的好坏。所以涂装生产要选择优良的脱脂剂（纯碱+表面活性剂+清洗助剂）。

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研究表明：钢铁耐碱溶液极限pH值应≤12，pH值=14时，钢铁表面处处置温度、时刻长短，生成厚度不同的氧化膜，在后继的磷化处置环节上带来质量问题。

表二.喷淋清洗、水分烘干工艺与温度（℃）的关系 工艺 三碱清洗 优良脱脂剂 脱脂℃ 85 50-60 水洗℃ 80 常温 防锈℃ 80 常温 水分烘干℃ 90-100 75±5 小结：工艺改良也能大幅度节能。

表三.喷淋清洗磷化工艺与温度（℃）的关系 工艺 老工艺 新工艺 [4][3]脱脂 85 70 水洗1 80 90 水洗2 80 90 常温 净水洗 ― ― 表调 ― ― 磷化 98 70 水洗3 80 15 水洗4 80 60 常温 钝化 80 ― ― 水烘干 洗 ℃/分 ― 180/10 ― 100/10 ― 70-80/10 近期工艺 50-60 常温 常温 ≤40 35-60 常温 小结：新工艺和新材料的采用能够大幅度降低清洗、磷化工艺温度，节约动能。 喷淋清洗的节能与设备设计也是关系紧密的。尤其是喷淋用水槽体体积的设计。有文献[4]

讲：喷淋用水槽体体积等于喷淋泵每分钟流量的1―倍。经本文作者系统计算以为：喷淋清洗机槽体有效容积不小于水泵每分钟流量的―1倍即可，考虑设备宽度，宁小勿大。

以六室清洗磷化联合机为例，上述二种设计概念取得表四所列结果：

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表四. 二种设计概念的槽体体积相关设备经济数据比较 项目 槽体积 供热电量 脱脂 M3 磷化 M3 脱脂 KK 磷化 KK ★文献参数设计 六槽总体积 M3 299400 433200 改进参数设计 132000 162000 294000/341 小 小 3 1 效益 降低% 降低% 降低% 降低% 降低% 降低% 降低% 降低% 至少降40% 至少降40% 降低% ＞50% 总热量 KK/KW 732600/851 小时供热电费 元 加热设备投资 万元 箱体制造耗材 箱体外保温层靣积耗材 磷化工作液处理 大 大 转移槽体积 8 3M 板框压滤操作 2-3 人力、电力 ★多 少 ＞50% 工业电费按元/ KW

小结：从表四数据分析来看：喷淋用水槽体体积的合理设计，供热与设备投入可省50%以上。

⑵磷化

① 涂装磷化温度按表五分为四档：见表五 表五. 涂装磷化温度的分类

序 温度 ℃ 时间 分 总酸 游离酸 酸比 适用性 高温 85 2-3 18-20 8-10 喷漆、浸漆 中温 50-60 3 20-25 15-20 喷漆、浸漆 低温 30-40 3 20-26 20-24 阴、阳极电泳 超低温 5-10 10-15 30-40 30-40 无热能供给者 小结：高温磷化己属淘汰技术，中、低温磷化适用场合清楚。超低温磷化控制不易，大多数为无供热的民营企业所用，工艺质量不稳固，尽可能不用。

②残渣处置与质量：磷化生产进程残渣随之产生，一般讲：酸比大的残渣量产生少，酸比小的残渣量产生多。磷化液中残渣量是影响磷化膜质量的一个重要因素。当前，磷化液中残渣浓度低于300mg/l的标准己被广大涂装界同意，有条件和要求高的可将标准提高到150mg/l。现在，除渣设备运行应是持续的，检测应是快捷的。

③磷化膜的质量是涂装质量关键之一。宏观上看：成膜不完整、发花、粗糙、疏松、 挂渣、锈迹等均为不合格。好的磷化膜外观：膜平整、色泽均匀、坚实、无锈蚀、无挂渣。

磷化处置不好不如不处置，这点己被广大涂装界同意，实践证明：其上的涂层会比不磷化的钢板上涂层更早起泡、脱落。

磷化膜的质量理化查验：

点滴实验：用盐酸和硫酸铜的试液滴在磷化膜上，看单质铜还原出来的时刻快慢； 电镜检测：晶粒大小在5-10μm范围内，膜孔隙率低于5%为宜;

盐雾实验：涂漆后,检测复合涂层耐盐雾侵蚀情形，以此判断磷化膜好坏。这是目前普遍应用的方式。

二.涂料

随着工业的进展对涂装的用漆有更高的要求：耐侵蚀性高、烘干耗能少、环境污染少。

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从节能增效角度上看不能不提一种新的涂料助剂—涂料缓蚀剂。

涂料缓蚀剂是含硫、氮、氧的有机化合物，涂料加入固体含量1%的涂料缓蚀剂，可有效改善涂层耐蚀性能。比较多种涂料施工工艺及效果，其节能增效突出。目前，国内每一年生产约二千吨的含涂料缓蚀剂的涂料，供全国汽车钢铁工件涂装利用，创造了较好的经济效益与社会效益。

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用涂料缓蚀剂GA水溶液处置磷化膜表面，而且不用再水洗，烘干后涂上底漆，涂层耐盐雾性能较原漆在磷化膜上提高5―10倍，生产材料本钱约1分/平方米。

表六是几种涂料的节能增效的具体比较实例。其中GA为碱性涂料缓蚀剂， SA为酸性涂料缓蚀剂。

表六.几种涂料的节能增效性能比较 序 涂料名称 施工 方法 烘箱烘干 温度℃ 时间分 耐盐雾性能 小时 h 沿叉腐蚀宽度mm 价格 元/Kg