冉浩;高伟峰
【摘 要】对汽车铝板、冷轧钢板、镀锌板混线生产的前处理工艺、设备布局进行了介绍;重点对汽车钢铝混线前处理工艺出现的问题进行了总结;就磷化不成膜、铝板磷化渣处理及旧线体改造等问题进行了剖析,提出了相应的解决方案.2010年2月1日
【期刊名称】《涂料工业》
2010广东高考数学【年(卷),期】期望理论2016(046)004
【总页数】4页(P78-81)
【关键词】汽车;冷轧钢板;镀锌板;钢铝混线;铝板;前处理nsis
【作 者】冉浩;高伟峰
【作者单位】长城汽车股份有限公司技术中心,河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000;长城汽车股份有限公司技术中心,河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ639.8
近年来，汽车工业技术发展迅速，世界能源问题越来越突出，尤其是国家法规强制规定到2020年乘用车油耗是100公里油耗5 L，为达到日渐临近的该油耗指标，各汽车主机厂不断采用新技术、新材料和新工艺来减轻汽车自质量，降低燃油消耗，并以此作为提高产品竞争力的关键。实现汽车轻量化的方法，一是改进汽车的结构设计；二是选用轻质材料(如铝合金、镁合金、塑料、碳纤维等)。到目前为止，前者已无太大的提升空间，这就需要在保证汽车使用性能的前提下，尽可能多地选用轻量化材料。在现有的轻量化金属材料中，铝密度仅为钢铁的1/3，且只有铝材在成本、制造技术和性能等方面较优越。因此，铝合金将成为未来汽车轻量化用材的首选。
就铝板成型和连接技术的难易程度而言，工艺技术较为简单的铝合金机盖的应用尤为广泛。欧美国家原铝资源丰富，占世界总产量的60%左右，故其在汽车铝材化方面处在世界领先位置，奥迪A8、路虎揽胜真正实现了全铝车身的目标。而日本原铝资源相对匮乏，故在汽车铝材化方面应用量较少，大多只在机盖上应用铝合金板材。在我国，随着合资品牌
在国内建厂的增多和自主品牌对铝合金轻量化的日益重视，汽车机盖铝材化应用已是必然的趋势。而随着铝合金在汽车车身板材用量的日益增多，其在涂装前处理的工艺设计和现场问题就随之产生：直接在原有钢板前处理线上进行钢-铝混线生产，会发生磷化不成膜、电泳渣孔等漆膜质量问题，且原有前处理线还存在不适宜铝板处理的地方。本文探讨了某汽车冷轧钢板、镀锌板与铝板的混线前处理问题，从药剂添加、设备改造两方面提出了解决方案，为钢-铝混线前处理提供了参考。
1.1 磷化不成膜
1.1.1 现象
女模特之死在材料表面未形成有效的磷化膜层，电泳漆膜附着力下降。
1.1.2 原因分析
在排除了磷化液本身、磷化设备和技术参数设置因素后，发现由于铝板本身极易在酸性的磷化液作用下发生溶解，铝离子在磷化液中累积，大量的铝离子对磷化液有“中毒”作用。当铝离子含量达到0.29 g/L时，磷化速率将显著延缓，车身钢板及铝板磷化成膜不均匀；
铝离子含量达到0.39 g/L时，无论是钢板还是铝板，都不能生成磷化膜。
上海健身房阉割1.1.3 解决措施
为减少铝离子对磷化过程的破坏，需要在磷化液中加入一定量的氟化物(如简单氟化物——氟化钠等；复合态氟化物——氟硅酸钠等)。添加氟离子能够提高铝材的可磷化能力，将铝离子络合成渣，防止磷化液“中毒”[1]。反应方程式如式(1)～式(3)所示。
2Al+6HF=2AlF3+3H2
Al2O3+12F-+6H+=2[AlF6]3-+3H2O
2Al+6H3PO4=2Al(H2PO4)3+3H2
除此之外，氟离子还是一种有效的活化剂，可提高磷化反应速率，加速磷化晶核的生成，使晶粒致密，磷化膜耐蚀性增强，并提供低温磷化的可能[2]。
为保证铝板磷化膜化学反应充分，磷化槽温度会由之前的40 ℃左右提高至45～50 ℃，建议采用过车计量滴加方式补充游离氟。一般控制游离氟含量在0.12～0.3 g/L，根据现场实
际情况作一定的调整，使用氟离子检测仪检测氟含量，频率为1次/班。游离氟药剂酸性较强，加药系统需考虑防腐效果，建议采用316钢；加药点要与促进剂等碱剂的加药点分开，应设置在循环较好的位置。
若钢铝混线前处理因车型或排产等其他原因，在某一段时间只单独处理钢板车身时，无需进行磷化液的调整，正常磷化即可。钢板前处理磷化液中也含有少量的氟离子，氟离子无论对钢还是对铝而言，都是一种活化剂，都具备提高反应速率、使磷化膜更致密的作用，且钢铝混线前处理生产前提就是既满足钢材又满足铝板的要求，故不用对槽液进行调整。出于成本的考虑，可停止氟离子的添加，直至重新需要钢铝混线时，再将磷化槽中的氟离子浓度调整至要求的范围即可。需要注意的是，现场一定要加强对磷化槽中氟离子浓度的控制，过少的氟离子不能解决混线生产时磷化液“中毒”的问题；过多的氟离子，会侵蚀铝板和钢板，造成板材表面发黑，磷化膜粗糙。
1.2 电泳渣孔
1.2.1 现象
磷化后板材表面粗糙，电泳漆膜出现渣子、针孔等弊病。
1.2.2 原因分析
在排除了电泳漆本身、电泳设备和电泳参数设置因素后，发现铝板和钢板混线处理时都会产生磷化渣，且铝板比冷轧钢板、镀锌板产生磷化渣的速率更快、渣量更多，产渣量分别是冷轧板的1倍和镀锌板的6倍。磷化渣的主要成分为冰晶石(Na3AlF6)，是Al3+被Na+、K+和F-捕获而形成的，如式(4)～式(5)所示。
Al3++3Na++6F-=Na3AlF6
Al3++2K++Na++6F-=K2NaAlF6
冷轧钢板和镀锌板的磷化渣成分主要是磷酸铁(FePO4)。冰晶石较磷酸铁相对分子质量大，质地坚硬，漂浮在磷化槽液中，不易凝聚和沉降，易附着在铝板表面参与磷化成膜，造成漆膜弊病。
1.2.3 解决措施
可增加磷化槽液体表面流速以去除附着在磷化膜表面的磷化渣，同时增大循环量以减少磷
化液含渣量。磷化槽由传统的冷轧钢板、镀锌板磷化槽的两排层流管增加至三排层流(图1)，且中间层流应确保铝板零部件-机盖能喷到，需确认设备能否满足槽液循环量一般为5～6次/h、表面流速一般≥0.4 m/s、层流长度至少占总磷化槽长度的2/3的要求。若流速较低，循环量不足，可能导致皮膜粗糙；由于铝板产渣量增多，建议采用2台80片板框压滤机(见图2)对磷化渣进行处理(交替使用)。使用铝板后会导致板框压滤机、热交换器、管路等清洗频次增加，板框滤布寿命缩短，需做好相应准备，故在线体设计时板框压滤机建议使用2台且交替使用。当铝板用量占整体车身板材40%以上时，还需考虑增加车身内部工艺孔，加快车身内部磷化液循环次数和表面流速，以避免磷化渣聚集在车身内板，影响内板成膜质量。
传统的前处理生产流程(冷轧钢板与镀锌板线体)如图3所示。
而目前欧系铝板与冷轧钢板、镀锌板的混线前处理生产流程如图4所示。
由图3、图4对比可以看出，传统的前处理与钢铝混线前处理工艺不同的地方是，钢铝混线前处理多了一个“钝化”处理工艺。所谓钝化工艺，就是车身表面进入钝化槽进一步封闭磷化膜的正常孔隙。图5是不同板材上磷化膜(前处理厂商凯密特尔，型号R2600)的扫描电镜
照片。
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