1.   概述

產品涂裝前處理工藝非常重要，一般傳統工藝是脫脂、水洗、鹽酸除銹、水洗、中和、水洗、表調、水洗、磷化、水洗、烘干。此工藝zui大弊端是對結構復雜零件酸洗除銹后的殘酸很難沖洗干凈，尤其是焊接組合件磷化后，其夾縫內含有的殘液影響后道工序的加工。工件噴涂后，時間不長沿著夾縫出現銹蝕現象，波壞涂層表面。嚴重影響產品外觀和內在質量。如摩托車車輪、油箱、車架、防盜門等。

針對傳統工藝弊端，我們把超聲波清洗應用到涂裝前處理中，較好解決工藝中存在的問題。超聲波清洗是在清洗液中引入超聲振動以加速和加強洗滌作用的一種物理方法，在超聲波“空化”效應的過程中，由空化作用產生的強大機械沖擊力，使物體表面和縫隙中的污垢迅速剝落，達到凈化物體表面的目的。由于工作表面潔凈、光滑，因此極大的提高產品噴涂的外觀質量。

經過近幾年對超聲波清洗技術在磷化處理中的研究實踐，在提高產品噴涂質量，防止涂裝件返銹方面，已取得良好效果。

把超聲波清洗技術應用到涂裝前處理，是對原有工藝設備進行的改造。現在的工藝是脫脂、水洗、超聲波除銹、水洗、表調、磷化、超聲波漂洗、烘干。此工藝關鍵是增加了兩套超聲波設備。由鹽酸除銹改為以磷酸為介質的超聲波除銹，烘干前的水洗改為超聲波漂洗。 

2.   超聲波除銹

超聲波除油除銹采用15%磷酸作介質并加入適量除油液，工作表面的氧化物及油污在超聲空化場中經2-3分鐘可*清除干凈，并且在其表面生成不溶性磷酸鹽薄膜。如果不用水沖洗，鹽酸膜在空氣中也具有抗腐蝕能力。鹽酸膜在磷化時起晶核作用，可形成一層良好的磷化膜提高粉末的附著力和抗蝕力。因此，磷酸除銹常用在涂裝前處理中。

我們知道鋼鐵在熱軋制時，其表面常生成一層5-10um氧化皮，通常稱作鱗皮。同時鋼鐵在腐蝕介質中形成>50um膜通常成為鐵銹。其結構主要由三部分組成，即r-Fe₂O₃H₂O,a- Fe₂O₃H₂O和FeO_x（OH）_3-2x，較穩定的外層銹層結構主要是鐵的三價氧化物。磷酸是中等強度酸，對鐵有較大的結合能力。它在任何濃度下都幾乎沒有氧化性，其揮發性很低。鐵銹中Fe₂O₃ 和Fe₃O₄可被磷酸溶液溶解其反應式如下：

Fe₂O₃+6H₃PO₄ —— 2Fe（H₂PO₄）₃+3H₂O

Fe₃O₄+8H₃PO₄ —— 2Fe（H₂PO₄）₃+Fe（H₂PO₄）₂+4H₂O

由于Fe⁺²離子在磷酸中的溶解速度比Fe⁺³離子大。通過鱗皮縫滲入的磷酸在溶解Fe₂O₃ 和Fe₃O₄的同時以更快的速度溶解底層的FeO,其反應如下 FeO+2H₃PO₄ — Fe（H₂PO₄）₂+H₂O，使鱗皮脫離基體。同時鋼鐵基體與磷酸發生反應但是其速度比溶解鱗皮慢。其反應式如下：Fe+2H₃PO₄ — Fe（H₂PO₄）₂+H₂   。在基體表面生成的氣體外溢時加速撕裂和剝離較難溶解的外層鱗皮。另一方面，在超聲波作用下磷酸溶液混合速度加快，使金屬表面上的磷酸溶液不斷更新，維持接近整體的濃度。由于超聲波的“空化”效應，產生強大的機械沖擊力，因而使工件表面除銹進行的快而*。

3.   超聲波漂洗

工件在除油、除銹、水洗、表調、磷化等工藝中滲透在焊接夾縫內的液體很難排出，且水洗不能*清除干凈，在濕熱條件下夾雜物極易造成工件泛黃、生銹。如果這些殘液在烘干過程中不能*干固，隨后粉末噴涂以高溫烘干時，殘液由于熱膨脹的作用將滲出焊縫，影響涂料與金屬表面的結合，造成涂層的附著力下降甚至脫離。對此問題，一般工廠采用高壓噴淋及多次水洗，或是改變烘干工藝，提高烘干溫度來解決殘液在夾縫中的殘留。這些辦法不僅造成了水資源和能源的浪費，同時高溫烘干還破壞磷化膜，降低其抗蝕能力，因此效果并不理想。而超聲波漂洗則利用了超聲波“*”的特點，以及“空化”作用，因此能迅速而*的將焊接夾縫內的殘液及雜物清除干凈，達到后續加工的質量要求。

4.   超聲波清洗工藝參數

研究證明超聲波除銹、漂洗效果好壞取決于空化作用，而空化作用的產生與超聲強度有關。通常在單位面積超聲功率0.3/CM²水溶介質就能產生空化。在一定范圍內超聲強度越大空化作用越明顯，一般在清洗是功率密度選為1~1.2W/CM²為宜。

超聲波振動頻率對于清洗效果有很大影響，同等功率情況下低頻率時易于激化空化，即16~25KHz空化作用。表面處理時對于油污、銹跡比較嚴重的大中型機械零件采用16~20KHz低頻為宜，對于一些表面清潔度要求高且有盲孔、絲孔的零件采用26KHz為宜。

超聲波清洗溫度是影響清洗速度的重要因素，適當提高清洗溫度可增加空化能力、縮短清洗時間，但超過一定溫度，由于蒸氣壓力增加反而降低空化作用，因此必須保持一定的溫度。試驗表明水溶性介質一般在50℃±5效果*。

5.   結論

超聲波清洗技術應用于涂裝前處理，由于不使用強酸從源頭上解決了酸霧對工件、車間銹蝕問題。由于增加超聲波漂洗，解決了前幾道工序的焊縫含殘液問題，因而極大提高工件磷化質量，同時也提高了工件的后續加工質量。