金属表面处理工艺水洗过程

 

    水洗是金属表面处理工艺中不可缺少的组成部分，其过程质量好坏直接影响到产品的表面质量。本文主要对金属表面处理工艺中水洗过程的质量要求、水洗方法、水洗水的循环再利用等进行了研究，并例举了一些应用实例，希望对金属表面处理工艺用水及供排水管理有一定的参考价值。    

 

    水是金属表面处理槽液最大的组成部分，一般占80%以上。而金属表面处理工艺中水洗过程质量的好坏对于表面处理工艺的稳定性和产品的外观、耐蚀性等质量指标有重大的影响。影响水洗质量的因素主要来自两个方面：水洗水本身含有的杂质污染了溶液或零件表面；水洗不净使各种溶液产生交叉污染。

 

    水质对镀层的影响中，最常见的是水痕，但用质量不好的自来水或井水清洗造成产品耐蚀性不合格的情况也不容忽视。质量要求较高的工厂，对清洗水质有明确的规定。如航空工业中铝合金硫酸阳极化清洗用软化水中要求Cl-小于15×10-6，总盐含量小于50×10-6。

 

    1水洗的质量要求

 

    水洗的质量要求应该用镀件清洗后仍可能带有的污物量来表示，但这一指标较难测量，也不适用于工业控制。因此，通常用最后一级清洗槽中污物的浊度指标来表示水洗质量。粗略地说，清洗水的污染物极限浓度是：工序间清洗水750×10-6，最后清洗水150×10-6，光亮电镀后的清洗水40×10-6。

 

    现在，已经有用电导法控制水质的电导仪，用电导值的高低直接反映出清洗水污物浓度的变化，检测方便，容易监控。

 

    电导仪测定值可用电导率、电阻率、电导来表示，他们的换算关系是：x=klx=kRx（1）。

 

    式中x：电导率，μs/cm；lx：电导（μs）；Rx：电阻率，Ω·cm；K：电导池常数cm-1。

 

    2水洗方法

 

    水洗的目的是为了把浸喷液中的各种盐类从镀件表面上清洗干净，达到水洗质量要求。金属表面处理水洗必须做到3点：（1）用水水质必须达到工艺用水要求；（2）采用合理的水洗方法，节约用水；（3）水洗水通过净化处理循环使用。

 

    2.1单槽水洗方法

 

    单槽水洗是在每两个镀槽中只设一个水洗槽。单槽水洗质量不能保证，而且用水量较大。其主要方法有以下几种：

 

    （1）浸洗：在不流动的水槽内清洗；

 

    （2）漂洗：在流动的水槽内清洗；

 

    （3）喷淋清洗：可以在专门的空槽内进行，这时喷淋管分层配置，也可以在浸洗或漂洗水槽的上方喷淋。喷淋水可以用新水或后一级槽的水。

 

    浸洗多用于回收清洗，漂洗则是最常用的清洗方法，而喷淋清洗很少单独使用，除非零件形状简单而且一致，否则多数情况下要和漂洗结合起来应用。

 

    2.2多级清洗方法

  多级清洗方法中，往往采用2~4支相同的水洗槽简单串联，也可以采取工件运动方向与水洗方向相反的逆流漂洗方式。

 

    （1）多级浸洗：在几个不流动的水槽中多次清洗；

 

    （2）多级漂洗：在几个流动的水槽中多次清洗，

 

    每个槽中都有独立的进水管和出水管；

 

    （3）逆流漂洗：多级漂洗槽中只有一个进水口和一个出水口，水流的方向与工件的运动方向相反，见图1：

 

    （4）间歇逆流清洗：根据实际情况确定清洗级数，工件依次经各级清洗槽浸洗，当末级清洗槽浓度达到控制浓度时，将第一级清洗水抽出，其他各级按工件运动相反的方向换水（即逆向翻槽），末槽补充新水；

 

    （5）多级喷淋：与多级浸洗相对应；

 

    （6）逆流喷淋：与逆流漂洗相对应。

 

    2.3组合清洗方法

 

    组合清洗是把几种清洗方法合理搭配组合，形成多功能一体化的组合清洗方法。组合清洗具有水洗效果好、节省水、废水便于回收等优点，但设备构造复杂，操作较麻烦。

 

    组合方式是多种多样的，可根据现场空间位置和生产条件而确定。组合清洗方法有：浸洗-逆流漂洗；浸洗-间歇逆流清洗；浸洗+喷淋；浸洗-逆流漂洗+喷淋；逆流漂洗+逆流喷淋；喷淋-逆流漂洗；喷淋-浸洗+喷淋等。

 

    2.4应用实例

 

    某厂批量生产微型汽车，车体表面涂装工序是：脱脂磷化前处理-阴极电泳漆打底-喷面漆打光。涂装前磷化处理工艺流程及水洗方法如下：

 

    该厂使用自来水为地下井水，25℃电阻率≥1500Ω·cm，总含盐量≤500mg·L-1，Cl-为65mg·L-1，水质符合C类水。且该厂对使用的自来水电阻率及pH值每月检测一次。为保证水洗质量，采用浸—喷结合；阴极电泳漆之前（末级水洗），采用纯水洗；对水洗水每班检测电导率和pH值，严格控制水洗水指标。为了保证节约用水，采用浸喷结合和逆流水洗方法。如自来水流入7#漂洗槽供浸喷，再逆向溢流入6#水洗槽供喷淋。

 

    3水洗水的循环再利用

 

    表面处理是用水大户，在水源越来越缺乏的情况下，水洗水的循环再利用是很有必要的。实现水洗水的回收利用还可以节约表面处理化学药品，减少废水处理费用。

 

    3.1水洗水再利用方法

 

    有效利用水洗水，既不影响水洗效果，又能尽量降低排水量的方法有下述两种：

 

    （1）虽不循环利用水洗水，但采用多级水洗槽，把水向前输送，其实际效果等于多次利用水洗水，减少了水洗水量。例如多级水洗，喷淋水洗等；

 

    （2）用离子交换树脂、反渗透膜、电渗析器、蒸发器等方法除去水洗水中的杂质，然后回用。从经济角度分析，离子交换法和反渗透法适用于水量大、低浓度的水洗水。电渗析法和蒸发法主要浓缩回收表面处理化学药品，同时也能得到净化水，它们适合处理水量小、浓度大的水洗水。 所以，处理水洗水的时候，很重要一点是要根据回收对象来选择最有效的处理方法和设备，方法可参照表2：

 

    3.2应用实例

 

    图2为用电渗析法回收镍的实例：

 

    镀件经回收水洗水喷淋清洗，其所带的镀液被稀释而进入回收水槽，回收槽的水用电渗析法浓缩，再送回镀槽。这样既节省了镀液的消耗，又减轻了后面水洗工序的负担。回收槽后的水洗水通过逆流水洗及离子交换树脂处理。镀液中所含的有机光亮剂会堵塞离子交换膜，妨碍渗析，所以要利用阴离子交换树脂、活性炭等除去。