青岛金华工业集团 金磊总经理
机械式停车设备表面处理工艺的探讨
一、综述
二、钢铁表面预处理工艺
三、钢铁表面处理工艺
四、结论
五、参考文献
随着城市化进程的迅猛发展，随着人民生活水平的日益提高，城市车辆飞速增长。居民拥有的私家车越来越多，又加之生活区、购物区、公务区、景点区处在城市建筑密集的地段，车辆停放成了城市的难题。据统计，目前我国共有轿车等几百万辆，这个数字还在随着生活水平的提高与日俱增，而目前我国停车泊位只有几十万个。
在土地资源紧缺的市区，大力发展城市立体停车设施是急待解决的问题。从事停车行业研究的专家指出，“解决城市停车难应该充分利用地下空间发展地下停车场，特别是立体停车业”。
立体停车设备安装地域广泛，且制造材料95%涉及钢铁材质，因此，钢铁的防锈、防蚀涂装质量成为决定立体停车设备全面质量好坏的重要方面之一。产品外观质量不仅反映了产品防护、装饰性能 , 而且也是构成产品价值的重要因素。
立体停车设备防锈、防腐蚀涂装工艺一般可分为涂装前表面处理工艺和防锈底漆涂装工艺。 据英国英国帝国化学公司介绍，涂层寿命受 3 方面因素制约：表面预处理占60%，涂装方式占25%，涂料本身质量占15% 。由此可知，立体停车设备防锈涂装质量在很大程度上取决于表面预处理方式和涂装工艺的好坏。
钢铁表面的预处理大致分为两种——化学方法和物理方法。
化学预处理法工艺流程：除油→二道水洗→化学除锈→表面调整→磷化→二道水洗→去离子水洗→钢铁表面处理工艺（其中除锈和磷化工艺通常合并为除锈磷化工艺）；
物理预处理法工艺流程：物理除锈→钢铁表面处理工艺。
化学预处理法
低温除油工艺
定义：传统碱性除油工艺通常将除油液温度加至60～90℃, 过程需大量能源, 挥发的碱雾危害人体健康,除油效率低, 除油不彻底, 废水处理费用高等问题。低温除油工艺, 对钢铁工件的除油可以在室温条件下进行, 从而达到节能、降耗、减污的目的。
低温除油工艺特点：除油温度20℃（或10-20℃）；时间10min（或30min）；成本约0.095元/㎡，各项性能指标均达到国家标准。
化学除锈
化学除锈定义：化学除锈是一种利用化学反应将金属表面氧化物等有害介质去除的过程。
化学除锈磷化特点：处理温度45-50℃，能生成完整、均匀、附着力好、耐蚀性强的银灰色或灰黑色磷化膜，膜层致密、均匀。防腐层未经任何封闭处理的试件，浸于3%NaCl溶液中，温度25±2℃，浸泡1小时后，膜层完整，基体金属无腐蚀；经处理的产品放置于室内几个月不锈蚀。
经优化的除锈磷化液不燃、不爆、无刺激性气味，操作安全，溶液不会影响金属材质性能。不但能除去结构件表面的油污、氧化皮和铁锈，而且又能生成具有防腐性的磷化膜。降低了生产成本，缩短操作时间，提高了生产效率和经济效益。
物理预处理法
物理除锈定义：物理除锈是一种利用物理作用将金属表面氧化物等有害介质去除的过程。除锈的主要目的是去除不能牢固附着于钢铁表面的氧化物，阻止钢铁的进一步腐蚀，对后续的涂装良率及日后图层是否能有效保护钢铁极为重要。
物理除锈方法：物理除锈方法可分为手工工具除锈、动力工具除锈、喷射除锈和高压水除锈等方法。这些除锈方法在钢结构表面所能达到的表面清耐高温漆洁度和表面粗糙度是大不相同的。
物理除锈方法不仅能够去除钢铁表面的氧化物和其他有害介质等，同时也可去除油脂等杂质，但清洁水平要低于化学预处理方法。由上表可知，因立体停车设备对除锈的精度要求为Sa2 . 5级标准，且零件表面积较大，其适用的除锈方法应为喷射除锈，喷射除锈可分为喷砂除锈、抛丸除锈。喷砂除锈又可分为：干喷砂、湿喷砂、真空喷砂等方法，较适用于薄板的表面预处理；抛丸除锈适用于较厚钢板的表面预处理。
立体停车行业的零配件具备表面积巨大、表面预处理要求精度适中、钢板较厚的特点，因此通常选用抛丸除锈法达到除油除锈的双重目的。
钢铁表面预处理小结：
综上所述，用于立体停车设备的钢铁表面的化学预处理方式宜采用低温去油、除锈磷化的优化工艺；而物理与处理方式宜采用抛丸工艺一次将表面处理完成，此两种预处理方式适用于后续对钢铁各种不同的表面处理工艺。
钢铁表面处理工艺有：喷漆烤漆、喷涂喷塑、热喷涂、电镀、热镀锌、发黑、电泳等。
喷漆
定义：用压缩空气将涂料喷成雾状涂在经过制备的基体表面自然干燥的工艺。
工艺流程：除油→除锈→表面调整→磷化→清洗→喷涂→干燥
工艺特点：操作简单、实用，对设备要求不高，主要用于装饰面板饰面。漆面有纹路，不光滑，有桔皮现象，触摸有异感。
烤漆
定义：在基材上打三遍底漆、四遍面漆，每上一遍漆，都送入无尘衡温烤房烘烤的工艺。烤漆分为两大类，一类低温烤漆固化温度为140℃-180℃，另外一类就称为高温烤漆，其固化温度为280℃-400℃。
工艺流程：除油→除锈→表面调整→磷化→清洗→干燥→打磨→吹尘→喷涂→补漆→预热炉烘烤→主炉烘烤
工艺特点：涂膜具有优良的耐热和耐低温特性，可以在冷冻温度下工作而不脆化，在高温下不融化。表面不沾水和油质，如粘有少量污垢，简单擦拭即可清除。在一定的负载下，具备耐磨损和不粘附的双重优点。几乎不受药品侵蚀，可以保护零件免于遭受任何种类的化学腐蚀。但对设备要求高，且固化温度较高，能耗高。
热喷涂
定义：热喷涂是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层。它是利用某种热源（如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等）将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰留本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。
工艺流程：
除油→除锈→表面调整
磷化→干燥→制造热涂层→涂料封闭处理
喷砂抛丸
工艺特点：应用范围广，设备轻便，可现场施工。操作程序少。涂层厚度可以控制（几十微米到几毫米）。除喷焊外，对基材加热温度较低，适用各种基体材料的零部件。但喷涂层与基体结合强度较低、较脆；基体表面制备要求高Sa3.0以上，成本高；热喷涂外需加防腐涂层封闭，且防腐涂层需定期维护。
电镀（以电镀锌为例）
定义：利用电解工艺，在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积镀层的表面处理技术。是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。
工艺流程：(磨光→抛光)→上挂→除油→水洗→(电解抛光或化学抛光)→酸洗活化→(预镀)→电镀→水洗→(后处理)→水洗→干燥→下挂→检验包装
工艺特点：电镀应选择碱性锌酸盐镀锌（电流效率90%）优化工艺，并以锌合金（如锌镍合金、铬合金等）代替镀单层锌，三价铬钝化代替六价铬钝化。如上述操作，可明显提高镀层的韧性、抗腐蚀性和耐二次加工的能力；且具有综合成本降低，能源效率提高等优势。电镀时间（min）=镀层厚度（μm）*7.13*60/1.22/电流密度/电流效率（%）/100。
热镀锌
定义：热镀锌也叫热浸锌和热浸镀锌，是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的，是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。
工艺流程：
除油→除锈→水洗→浸溶剂（触媒）→烘干
热镀锌→钝化
喷砂抛丸
工艺特点：热镀锌过程操作温度450-470℃，镀锌时间0.5-1.5分钟，热镀锌层一般厚度为65-100μm，镀膜洁白，钝化过程可染色（如黑色、绿色等）。镀锌具有成本低，抗腐蚀性好、美观和耐贮存的优点。
发黑
定义：发黑又叫发蓝，工件在空气、水蒸气或化学药物的溶液中在室温或加热到适当温度，在工件表面形成一层蓝色或黑色氧化膜，以改善其耐蚀性和外观的表面处理工艺。
工艺：化学除油→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗（两次）→氧化处理→回收→温水洗→冷水洗→浸肥皂水→干燥→浸油。
发黑特点（以含碳量0.4%-0.7%为例）：氧化过程处理温度130-145℃，氧化处理时间20-25分钟，控制合适的氢氧化钠、亚硝酸钠和铁离子的含量，可生成蓝黑色致密氧化膜，表面无花斑、未氧化斑点及锈迹等瑕疵。
电泳涂漆（电泳）
定义：在直流电场作用下带电荷的树脂粒子到达相反电极，通过放电(或得到电子)析出不溶于水的漆膜沉积在被涂物表面，直到最后得到完全均匀的涂层为止。
电泳涂漆工艺：除油→碱蚀→水洗→水洗→初回→水洗→阳极氧化→水洗→水洗→电解着色→水洗→热纯水洗→高纯水洗→沥干→电泳涂漆→循环水系→沥干→烘烤固化→冷却
工艺特点：涂料几乎100%得到利用，解决了有机溶剂污染的问题，有效抵御腐蚀，光泽保持时间较长。电泳膜一般为透明，但也有彩色涂膜半透明技术。该技术对设备要求较高。
喷涂
定义：喷涂通过喷枪或碟式雾化器，借助于压力或离心力，分散成均匀而微细的雾滴，施涂于被涂物表面的涂装方法。
工艺流程：除油→除锈→磷化→钝化→喷涂→固化
工艺特点：喷涂中的主要问题是高度分散的漆雾和挥发出来的溶剂，既污染环境，不利于人体健康，又浪费涂料，造成经济损失。喷涂作业生产效率高，适用于手工作业及工业自动化生产，应用范围广主要有五金、塑胶、家私、军工、船舶等领域，是现今应用最普遍的一种涂装方式。
喷塑
定义：喷塑也就是我们常讲的静电粉末喷涂,它是利用静电发生器使塑料粉末带电,吸附在铁板表面,然后经过180～220℃的烘烤,使粉末熔化黏附在金属表面,喷塑产品多用于户内使用的箱体,漆膜呈现平光或哑光效果。喷塑粉主要有丙烯酸粉末、聚酯粉末等。
工艺流程：除油→除锈→磷化→钝化静电喷涂→高温固化抛丸处理
工艺特点：不需稀料，施工对环境无污染，对人体无毒害；涂层外观质量优异，附着力及机械强度强；喷涂施工固化时间短；涂层耐腐耐磨能力高出很多；不需底漆；施工简便，对工人技术要求低；成本低于喷漆工艺；有些施工场合已经明确提出必须使用静电喷塑工艺处理；静电喷粉喷涂过程中不会出现喷漆工艺中常见的流淌现象；对设备要求高。
