原理概述
噴淋式前處理設備是金屬工件表麵處理常用的設備，采用離心水泵通過管道由噴嘴形成高壓霧化效果達到清洗目的，其優點在於高壓霧化效果，使工件表麵清洗乾凈，而且循環使用清洗液，從而達到環保之目的，容易形成批量生產，效率高，其原理是利用機械沖刷加速化學反應來完成除油、磷化、水洗等工藝過程，廣泛應用於傢用電器、五金、燈飾、玩具、汽車零件等行業。一般分為噴淋式前處理和槽浸式兩種.
噴淋式前處理的典型工藝是：熱水洗、預脫脂、脫脂、酸洗、表調、磷化、水洗、鈍化、純水洗。
1、脫脂
4脫脂是通過脫脂劑對各類油脂的皂化、加溶、潤濕、分散、乳化等作用，從而使油脂從工件表麵脫離，變成可溶性的物質或被乳化、分散而均勻穩定地存在於槽液內。脫脂質量的評價主要是以脫脂後工件表麵不能有目視油脂、乳濁液等污物，水洗後表麵應被水完全潤濕為標準。脫脂液必須和工件上的油污充分接觸，有足夠的接觸反應時間，才能保證有良好的脫脂效果。但脫脂時間過長，會增加工件表麵的鈍性，影響磷休膜的生成。
2、酸洗
4產品制造用鋼材在軋壓成型或貯藏運輸過程中，表麵會產生銹蝕。由於銹蝕層結構疏松，與基材附著不牢，並且氧化物與金屬鐵可組成原電池，可進一步促使金屬腐蝕，使塗層很快被破壞，因此塗裝前必須將其除凈。產品一般常用的是酸洗除銹，酸洗除銹不會使金屬工件變形，每個角落的銹蝕都能清除乾凈，除銹速度快，成本相對較低。酸洗質量主要是以酸洗後的工件不應有目視可見氧化物、銹及過蝕現象為標準。
3、表調
4表麵調整劑可以消除工件表麵因堿液除油或酸洗除銹所造成的表麵狀態的不均勻性，使金屬表麵形成大量的極細的結晶中心，從而加快磷化反應的速度，有利於磷化膜的形成。
4、磷化
4磷化是一種化學與電化學反應形成磷酸鹽化學轉化膜的過程，所形成的磷酸鹽化學轉化膜稱之為磷化膜。客車塗裝常用的是低溫鋅系磷化液.磷化的主要目的是給基體金屬提供保護，在一定程度上防止金屬被腐蝕；用於塗漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力。磷化是整個前處理工藝最為重要的一個環節，其反應機理復雜且影響因素較多，因此磷化槽液相對於其它槽液的生產過程控制要復雜得多。
5、鈍化（封閉）
4鈍化的目的是封閉磷化膜孔隙，提高磷化膜耐蝕性，特別是提高漆膜的整體附著力和耐腐蝕性。目前一般采用含鉻處理和無鉻處理兩種方式，然而有一些用堿性無機鹽型鈍化（大部分含磷酸鹽，碳酸鹽，亞硝酸鹽，磷酸鹽等），這些物質嚴重損害漆膜的長期附著力和耐蝕性。
6、水洗
4水洗的目的是去除殘留在工件表麵的清洗劑。因為殘留清洗劑將影響塗層的附著力，同時清洗劑中的堿類、鹽類吸潮後，會引起塗層早期起泡。
用途
本產品的主要用途是除去鋼鐵表麵油、銹和磷化三個部分。因為鋼鐵制品經常接觸大氣，由於大氣中的氧和水以及可能含有的SO2、CO2、H2S等的作用，很容易發生腐蝕，導致制品性能降低甚至損壞。因此，必須在塗裝前處理中消除影響塗層質量的不利因素，以提高塗層的保護性能，這對於鋼鐵制品來說是十分重要的。
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設備組成
噴淋式前處理設備組成：一般由棚體、槽體、排風系統、泵及噴淋系統、送風系統、懸鏈保護裝置、油水分離裝置、熱交換系統、除渣系統、酸洗系統、純水發生系統、溫控系統、電控系統等組成。
- 前處理棚體采用全不銹鋼冷鉚結構，表麵平整光滑，不滲漏，無焊痕，整齊美觀耐用。
- 磷化及脫脂槽采用不銹鋼結構，其它槽體采用碳鋼內貼PVC，既降低瞭成本，又克服瞭碳鋼塗防腐層防腐效果差的缺點，使用壽命長，防腐安全。
- 噴嘴采用強力PP材質方向可調快裝快換噴嘴，噴淋壓力適中，霧化效果好。輸液方式采用上行下送的形式，使各噴嘴的壓力更加均勻一致，克服瞭以往由於上送下行而產生的在低壓噴淋時頂部噴嘴不出水的現象，噴嘴呈拋物線半圓形佈置，噴淋壓力0.05~0.15Mpa。
- 水泵采用國產優質污水泵。
- 配備新式帶式除油裝置，可有效地持續地將脫脂槽中的油脂分離出去，分離出來的油脂直接送到接油小車裡，以便送走。新式帶式除油裝置改變瞭以往物理分層式除油器分不出油或油水混合的缺點。
- 預脫脂、脫脂槽熱交換器采用不銹鋼波紋板式，采用法蘭式連接，換熱效率高，方便可靠。
- 磷化槽配備二級熱交換系統，即配備槽外板式換熱器，熱水槽，蒸汽加熱水，用水來加熱磷化液，以減少磷化液的結渣。如采用常溫脫脂劑脫脂、常溫磷化液，無須加熱,極大減少運行成本.磷化段配備酸洗裝置，定期對磷化管道及換熱配備防水活動門及內部檢修通道器進行除渣清理。
- 每段棚體進出口處設軟簾門，以隔離液體不流入另一室。
- 配備懸鏈保護裝置，以防蒸汽侵蝕懸鏈。
- 噴淋式前處理系統采用PLC自動電控設計。設有手動和自動狀態切換功能，每臺設備可以獨立實現開關控制，方便檢修和調機。在自動狀態下，工人隻需按一個按鈕，各系統可自動運行。設備安裝後，實現佈線整齊、線號明確、安全防護，滿足行業規范。
- 電氣控制系統，設置緊急停止控制，確保任何故障狀態下能夠停止系統工作，有效保障人員及設備安全。電器組件采用知名品牌。確保電氣控制系統可靠性高，故障率低。
設備原理
噴淋式前處理設備采用離心水泵通過管道由噴嘴形成高壓霧化效果，達到清洗目的，其優點在於高壓霧化效果，使工件表麵清洗乾凈，而且循環使用清洗液，從而達到環保之目的。其根本原理是借助於噴射機械力和化學作用，來完成除油、磷化、水洗等工藝過程。
噴淋前處理設備室內佈局圖
設備特點
- 棚體采用無焊接拼裝組合結構,避免焊接變形泄漏,設備整體美觀、實用、耐用、易維護。
- 銹塵少,不會妨礙操作人員的健康;生產效率高,勞動強度低,成本低;對清除生物附著和麻點銹蝕效果好,不操作基本金屬和好的塗層。
- 噴淋管路供水采用上行下送方式，可抵消液體沿程損失，保持噴淋壓力上下一致，防止噴嘴阻塞。
- 新型可快速折裝式，方向可調PP噴嘴，噴淋系統處理效果最佳。
- 合理的過濾段長度，無串液現象。除油、除銹、磷化、清洗一次性完成。
- 相鄰同工序的清洗槽供水采用水流逆補方式，可提高水的利用率。
- 設備簡單，占地麵積小，投資低，適用於車間麵積緊張的工作狀態。
- 適用於中小型工件，且生產量大，流水線生產。
- 各室體可獨立亦可聯合，工藝靈活，根據工藝具體要求而定。
- 清洗工作操作簡單可采用手動控制，也可采用自動控制。
- 節約藥劑和能源、降低三廢的處理量。
前處理設備的控制要求
A.脫脂質量的好壞主要取決於遊離堿度、脫脂液的溫度、處理時間、機械作用和脫脂液含油量等因素：
a)遊離堿度（FAL）
脫脂劑濃度適當才能保證最佳效果。一般隻需要檢測脫脂液的遊離堿度，FAL過低，除油效果相對較差；FAL過高，不僅造成材料費，也給後道水洗增加負擔，嚴重者還會污染後序的表調和磷化。
b)脫脂液的溫度
任何一種脫脂液都有最佳的脫脂溫度，溫度低於工藝要求，不能充分發揮脫脂作用；溫度過高，不僅增加耗能，還能帶來一些負作用。如脫脂劑蒸發過快、工件脫離槽液時因表麵乾燥速度較快，而易造成工件返銹、堿斑、氧化等弊病，影響後道工序的磷化質量。自動溫控也需要定期進行校核。
c)處理時間
脫脂液必須和工件上的油污充分接觸，有足夠的接觸反應時間，才能保證有良好的脫脂效果。但脫脂時間過長，會增加工件表麵的鈍性，影響磷休膜的生成。
d)機械作用的影響
脫脂過程中,輔以機械作用，采用泵循環或工件移動的方式，可以加強除油效果,縮短浸漬清洗的時間；噴淋脫脂的速度比浸漬脫脂速度快10倍以上。
脫脂液含油量
隨著槽液的循環使用，油污含量在槽液內會不斷增加，當達到一定比例時，脫脂劑的脫脂效果及清洗效率會明顯下降，即使通過添加藥劑維持槽液高濃度，被處理工件表麵的清潔度仍不會有所提升。已老化變質的脫脂液，必須全槽更換。產品生產一般根據槽液的使用時間及處理工作量適時進行換槽。
B.酸洗
影響除銹效果的因素主要有：
a)遊離酸度（FA）
測定酸洗槽的遊離酸度FA，是驗證酸洗槽除銹效果高低的最直接有效的評價方法。遊離酸度低，除銹效果差。遊離酸度過高時，工作環境中的酸霧含量較大，不利於勞動保護；金屬表麵易產生“過蝕”現象；而且殘酸的清洗比較困難，易導致後續槽液的污染。
b)溫度、時間
大多數酸洗是在常溫下進行的，當使用加熱酸洗時，一般控制在40℃～70℃之間，雖然溫度對酸洗能力的提高影響較大，但溫度過高會加劇對工件、設備的腐蝕，對工作環境的影響也非常不利；並且在完全除去銹跡的前提下，酸洗時間應盡可能短，以減少金屬的腐蝕和氫脆的影響。因此處理過程中應嚴格控制槽液的溫度和工件的處理時間。
c)污染老化
酸液在除銹過程中，會不斷帶入油污或其它雜質，其中的懸浮雜質可通過刮撈的方式進行去除；當可溶性的鐵離子超過一定含量時，槽液的除銹效果不但會大大降低，而且過量的鐵離子隨工件表麵的殘液混入磷化槽內，加速磷化槽液的污染老化，嚴重影響工件的磷化質量，一般酸液的鐵離子含量應控制在不超過6%-10%/m為宜。超過控制指標時必須更換槽液。
C.表調
影響表麵調整的原因
a)水質的影響
槽液所用水質中如所含水銹嚴重、鈣鎂離子含量較大，會影響表調液的穩定性，槽液配制時可預先添加軟水劑以消除水質對表調液的影響。
b)使用時間
一般表調劑采用的是膠體鈦鹽，其存在膠體活性，當使用時間較長或所含雜質離子較多時膠??體活性會喪失，此時膠體的穩定狀態被破壞，槽液沉淀分層，呈絮狀,此時必須更換槽液。
D、磷化
磷化是整個前處理工藝最為重要的一個環節，其反應機理復雜且影響因素較多，因此磷化槽液相對於其它槽液的生產過程控制要復雜得多。
a)酸比(總酸度與遊離酸度的比值)
提高酸比可加快磷化反應速度，使磷化膜薄而細致，但酸比過高會使膜層過薄，易引起磷化工件掛灰；酸比過低，磷化反應速度緩慢，磷化晶體粗大多孔，耐蝕性低，磷化工件易生黃銹。一般來說磷化藥液體系或配方不同其酸比大小要求也不同。
b)溫度
槽液溫度適當提高，成膜速度加快，但溫度過高，會影響酸比的變化，進而影響槽液的穩定性，同時膜層晶核粗大，槽液出渣量增大。
c)沉渣量
隨著磷化反應的不斷進行，槽液內的沉渣量會逐漸增多，過量的沉渣會影響工件表麵的界麵反應，導致磷化膜發花、掛灰嚴重，甚至不成膜，因此槽液必須根據處理的工件量和使用時間適時進行倒槽，進行清渣除淤。
d)亞硝酸根NO-2（促進劑濃度）
NO-2可加快磷化反應速度，提高磷化膜的致密性和耐腐蝕性，含量過高時使膜層易出現白點或發彩現象；過低，成膜速度緩慢，磷化膜易生黃銹。
e)硫酸根SO2-4
酸洗液濃度過高或水洗控制不好都易導致磷化槽液內硫酸根離子增高，過高的硫酸根離子會減慢磷化反應速度，使磷化膜晶粒粗大多孔，掛灰嚴重，磷化膜的耐蝕性降低。
F)亞鐵離子Fe2+
磷化溶液中含亞鐵離子量過高時，會使常溫磷化膜防腐能力下降；會使中溫磷化膜晶粒粗大，表麵浮白灰，防腐能力下降；會使高溫磷化液沉渣量增大，溶液變混濁，同時遊離酸度升高。
5、水洗
水洗槽液一般控制以下內容：
淤泥殘渣含量不能過高。含量過高易出現工件表麵掛灰。
槽液表麵應無懸浮雜質。一般水洗方式采用溢流水洗，以保證槽液表麵無懸浮油污或其它雜質。
槽液PH值應接近於中性。PH值過高或過低都容易引起槽液串槽，從而影響後續槽液的穩定性。
註意事項
?在工藝設計中有些小地方應該十分註意，即使有些是與設備設計有關的，如果考慮不周，??將會對生產線的運行及工人操作產生很多不利的影響，如工序間隔時間，溢流水洗，磷化除渣，工件的工藝孔，槽體及加熱管材料等。
控制酸洗液濃度
除銹過程中水分會逐漸蒸發，因此，應隨時加水調整，使配方控制在工藝范圍內，以免酸濃度過高造成工件被腐蝕。
控制溫度
溫度應按工藝規范要求控制。提高溫度可以加快酸洗速度，但對工件和設備腐蝕也增加。大多數酸洗在常溫下進行，當需加熱酸洗時，也常把溫度控制在60～70℃范圍。對某些較柔和的酸液，因工件和設備腐蝕較小，有時也在較高溫度下使用。
工序間隔時間
各個工序間的間隔時間如果太長，會造成工件在運行過程中二次生銹，特別是有酸洗工藝時，酸洗後工件極易在空氣中氧化生銹泛綠，最好設有工序間水膜保護，可減少生銹。生銹泛黃泛綠的工件，嚴重影響磷化效果，造成工件掛灰、泛黃，不能形成完整的磷化膜，所以應盡量縮短工序間的間隔時間。工序間的間隔時間若太短，工件存水處的水，不能完全有效的瀝乾，產生串槽現象，特別在噴淋方式時，會產生相互噴射飛濺串槽，使槽液成分不易控制，甚至槽液遭到破壞。因此在考慮工序間隔時，應根據工件幾何尺寸、形狀選擇一個恰當的工序間隔時間。
溢流水清洗
提倡溢流水洗，以保證工件充分清洗乾凈，減少串槽現象。溢流時應該從底部進水，對角線上部開溢流孔溢流。
工件工藝孔
對於某些管形件或易形成死角存水的工件，必須選擇適當的位置鉆好工藝孔，保證水能在較短的時間內充分流盡。否則會造成串槽或者要在空中長時間瀝乾，產生二次生銹，影響磷化效果。
磷化除渣?
對於任何一種磷化液都會或多或少產生沉渣（輕鐵系彩色磷化沉渣很少），應在工藝予設計時註明設有磷化除渣裝置，特別是噴淋磷化時，除渣裝置必不可少，典型的除渣裝置有：斜板沉淀器、高位沉淀塔、離心除渣器、紙佈袋濾渣等都可供選擇,其中高位沉淀塔是最有效的除渣方法之一。
槽體及加熱管材料
雖然對於槽體加熱管材料的選擇不是工藝設計的內容，如果在工藝設計時不予提醒，可能會造成設備設計人員的疏忽，而影響整個生產線的運行。對於硫酸、鹽酸酸洗時，其槽體材料隻能選用玻璃鋼、花崗巖、塑料，加熱管隻能選用鉛銻合金管、陶瓷管，而不能選用不銹鋼材料。如果是采用磷酸酸洗，其槽體及加熱管材料均可選用不銹鋼材料，當然玻璃鋼、塑料、花崗巖均可。
酸洗場地應有排風裝置
酸洗時常產生含酸氣體，為減少含酸氣體對設備的腐蝕和對人體的危害，酸洗場地應有良好的排風設備。
節省水源!
節省金錢!
節省時間!
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