1、涂裝工藝課程設計說明書題 目： 自行車車架涂裝工藝設計學 院： 環境與化學工程學院專 業： 應用化學班級學號： 1108030324學生姓名： 孫冰峰導師姓名： 趙春英完成日期： 2013年6月19日成 績 評 定 表學生姓名孫冰峰班級學號1108030324專 業應用化學課程設計題目自行車車架涂裝工藝設計評語組長簽字：成績日期 20 年 月 日課程設計任務書學 院環境與化學工程學院專 業應用化學學生姓名孫冰峰班級學號1108030324課程設計題目自行車車架涂裝工藝設計實踐教學要求與任務:1、 介紹自行車車架涂裝工藝的現狀和發展動態，提出自己的設計思路。2、根據自行車涂裝的質量要求，設計涂裝

2、前的前處理、底漆、中間層、面漆及后處理工藝。確定各工藝的施工工藝規范。3、對自己的設計內容給予評價。4、撰寫設計說明書。工作計劃與進度安排:第一周 查閱文獻資料，確定設計案和各工序的工藝規范，完成實驗。第二周 編制設計說明書。指導教師：201年 月 日專業負責人：201年 月 日學院教學副院長：201 年 月 日目錄摘要-1引言-1設計思路-1設計方案-2論述正文-2 第一章：工藝流程圖-2 第二章：工藝設計過程-31.前處理-32.涂裝-5 第三章：設備選用-7 第四章：工藝中的廢液處理-81.三廢的治理-82.廢液處理方法-83.化工廢水處理工藝-9 第五章：設計評述-9參考文獻-9 自行

3、車車架涂裝工藝設計【摘要】 本文首先介紹了自行車車架涂裝工藝的現狀和發展動態。之后，根據自行車車架對基材的要求，以一條自行車車架的涂裝生產線為例，論述了以碳鋼為基材的涂裝生產線，并設計出了合理的涂裝前處理工藝以及涂裝工藝，同時也設計出了工藝流程圖。在本文中，也對在工藝設計過程中涉及到的一些必要的設備作了相關的介紹。由于本文中所論述的工藝設計屬于化學工業的范疇，因此必然會產生一定的污染，因此，本文對工業“三廢”的治理作了相關的介紹。并對此工藝中廢液的處理作了簡單的論述，并介紹了相關的一些處理廢液的工藝方法，如離子交換法，萃取法，膜分離法等。【引言】發展歷程：18世紀末，法國人西夫拉克發明了最早的

4、自行車。這輛最早的自行車是木制的，它的結構比較簡單，既沒有驅動裝置，也沒有轉向裝置，騎車人靠雙腳用力蹬地前行，改變方向時也只能下車搬動車子。即使這樣，當西夫拉克騎著這輛自行車到公園兜風時，在場的人也都頗為驚異和贊嘆。世界上第一批真正實用型的自行車出現于19世紀初。自行車是由人力腳踏驅動的、有兩個車輪的陸地交通車輛，俗稱自由車、腳踏車或單車。自行車無噪音、無污染、重量輕、結構簡單、物美價廉、使用和維修方便，既能作為代步和運載貨物的工具，又能用于體育鍛煉，因而為人們所廣泛使用。目前，自行車的主要發展在于車架的造型行變化，表面的處理如烤漆、商標的變化使其外觀更美。可以制造自行車車架的材料主要有以下幾

5、種：鋼，鋁合金，鈦合金，鎂合金，鈧合金，碳纖維等等，一般市場上出現的車架主要有鋼，鋁合金，鈦合金，碳纖維。鈧合金和鎂合金是最近的新興材料，比較少見。車架一般是由熱軋鋼板經沖壓成型、鉚接或焊接組裝而成,由于車架系車下部件,使用條件苛刻,要求有較好的耐腐蝕涂裝保護,其主要涂裝工藝有噴漆、浸漆和陰(陽)極電泳涂裝。以一條自行車車架涂裝生產線為例,論述了以碳鋼為基材的涂裝生產線，并設計合理的涂裝前處理工藝以及涂裝工藝和后處理工藝。【設計思路】首先確定車架基材（碳鋼），根據基材選擇前處理工藝。先前處理過后是涂漆，一般先涂底漆，再涂中間漆，最后涂面漆，為了提高防護性和裝飾性，在涂面漆后進行罩光。涂漆過程中

6、的涂裝方法選擇操作方便，效果達標的方法。根據基材選擇合適的底漆以及配套性的中間漆和面漆，整個工藝過程所使用的溶液以及漆料應該是價格實惠，無毒無害無污染。l 底漆，采用陰極電泳涂裝，其有以下優點:與傳統的溶劑型涂料相比，陰極電泳涂料具有無可比擬的優越性:涂底漆工序可實現完全自動化，適用于大流水生產;可得到均一的膜厚;泳透性好，提高了工件內腔的防腐蝕性，尤其是陰極電泳涂膜的耐腐蝕性;涂料利用率高;安全性比較高，是低公害涂料;涂膜的外觀好，烘干時有較好的展平性。與陽極電泳涂裝法相比，它具有如下優點:被涂物不發生陽極溶解，使涂膜與底材的附著力和防腐蝕性能均有所提高;漆基中含有防止底材腐蝕的基團(如含氮

7、基團)，耐腐蝕性和泳透力均高于陽極電泳涂料，因而使被涂物的內腔和焊縫泳涂得更好l 中間層，采用涂裝效率高，涂膜質量好的無空氣噴涂。所用涂料是環氧云鐵中間漆，由環氧樹脂、片狀云母氧化鐵、助劑、改性固化劑等組成的雙組份涂料，具有優異的抗滲透屏蔽性能，良好的耐水、耐海水性能，耐化學品性能優異，漆膜堅韌，耐沖擊。主要用于底漆和面漆之間，主要作用是增加涂層厚度，降低造價，提高涂層的抗滲透性能。l 面漆采用可噴范圍廣，生產效率高，適用性強的空氣噴涂。罩光可選用聚氨酯清漆，其漆膜豐滿光亮，堅硬耐磨，附著力強，并且具有耐濕，耐潮，適用于木器，家俱及金屬制品表面作保護之用【設計方案】前處理工序主要包括除油、除銹

8、，中和，表調，磷化；涂裝工序主要包括涂底漆（陰極電泳涂裝），涂中間漆（無空氣噴涂），涂面漆（空氣噴涂），罩光（空氣噴涂）。【論述正文】第一章 工藝流程圖1.工藝流程圖u 前處理熱水洗化學除油工件上掛冷水洗酸洗熱水洗冷水洗電解除油中和冷水洗表調冷水洗熱水洗磷化冷水洗冷水洗×2無空氣噴涂烘干冷水洗陰極電泳u 涂裝罩光烘干空氣噴涂烘干工件下掛烘干第二章 工藝設計過程1.前處理1.1化學除油化學除油液的主要成分包括氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸鈉、焦磷酸鈉、硅酸鈉、硼酸鈉等。化學除油是利用熱堿溶液對油脂的皂化和乳化作用，將零件表面油污除去的過程。堿性溶液包括兩部分：一部分是堿性物質，如氫氧化鈉、碳酸

9、鈉等；另一部分是硅酸鈉、乳化劑等表面活性物質。堿性物質的皂化作用除去可皂化油，表面活性劑的乳化作用除去不可皂化油。NaOH 6080g/L溫度80 90Na2CO3 2060g/L時間210minNa3PO4 1530g/LpH1214Na2SiO4 510g/L1.2熱水洗流動熱水 溫度 80時間 2030spH 891.3冷水洗流動冷水 溫度 常溫時間 2030sPH 71.4電解除油電化學除油除了具有化學除油的皂化與乳化作用外，還具有電化學作用。在電解條件下，電極的極化作用降低了油與溶液的界面張力，溶液對零件表面的潤濕性增加，使油膜與金屬間的黏附力降低，使油污易于剝離并分散到溶液中乳化而

10、除去。在電化學除油時，不論是制件作為陽極還是陰極，其表面上都有大量氣體析出。當零件為陰極時(陰極除油)，其表面進行的是還原反應，析出氫氣；零件為陽極時(陽極除油)，其表面進行的是氧化反應，析出氧氣。電解時金屬與溶液界面所釋放的氧氣或氫氣在溶液中起乳化作用。NaOH1020g/L溫度6080Na2CO35060g/L電流密度510A/dm²Na3PO45060g/L時間陰極1min 陽極15s1.5酸洗利用酸溶液去除鋼鐵表面上的氧化皮和銹蝕物的方法稱為酸洗。是清潔金屬表面的一種方法。氧化皮、鐵銹等鐵的氧化物(Fe3O4，Fe2O3，FeO等)與酸溶液發生化學反應，形成鹽類溶于酸溶液中而

11、被除去。HCl 2080溫度 5080時間 1min1.6冷水洗流動蒸餾水溫度 常溫時間 1minPH 451.7中和相當量的酸和堿互相作用生成鹽和水。所生成的物質失去酸和漸的性質。這種反應是所有的酸和堿的特征。中和反應是化學反應中復分解反應的一種，是指酸和堿互相交換組分，生成鹽和水的反應，在中和的過程中，酸里的氫離子和堿中的氫氧根離子會結合成水。中和反應的過程會釋放熱量，屬于放熱反應，其中酸跟堿發生中和反應生成1 mol水時的反應熱叫做中和熱。該工序的中和是為了除去酸洗中的鹽酸。Na2CO31020g/L溫度4050時間1minPH9111.8冷水洗流動蒸餾水溫度 常溫時間 1min1.9表

12、調簡單的講：表調是為磷化而作準備的。通常是用弱堿性的膠體磷酸鈦鹽溶液對鋼鐵表面進行處理，其活化過程可簡述為，磷酸鈦鹽在水溶液中形成膠體乳液，正常情況下，帶負電荷的膠體鈦粒子(其粒徑為1001000nm)吸附在工件表面上，形成無數個活性點(Ti鹽)為磷化晶體生長提供晶核，磷化時首先在表面活性點上形成磷酸鹽晶核，然后晶體繼續生長生成磷化膜。多聚磷酸鈉 3g/L 溫度 5565K2TiF6·H2O 1g/L 時間 3090sNaH2PO4 1g/L pH 45 1-3 方式 沉浸1.10冷水洗流動蒸餾水溫度 常溫時間 1min1.11磷化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

13、，所形成的磷酸鹽轉化膜稱之為磷化膜。磷化的目的主要是：給基體金屬提供保護，在一定程度上防止金屬被腐蝕；用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力；在金屬冷加工工藝中起減摩潤滑使用。 磷化處理工藝應用于工業己有90多年的歷史，大致可以分為三個時期：奠定磷化技術基礎時期、磷化技術迅速發展時期和廣泛應用時期。該工藝過程中選用鋅系磷化。Zn(H2PO4)240g/L溫度 6070Zn(NO3)2120g/L時間 37min總酸度8085點pH 23游離酸度66.5點方式 沉浸1.12熱水洗流動熱水 溫度 70時間 1min1.13冷水洗×2流動蒸餾水溫度 常溫2.涂裝2.1陰極電泳（底漆

14、）陰極電泳涂裝是一種特殊的涂膜形成方法，以被涂物為陰極，所采用的電泳涂料是陽離子型（帶正電荷）它是將具有導電性的被涂物浸漬在裝滿水稀釋的、濃度比較低的電泳涂料槽中作為陽極，在槽中另設置與其相對應的陽極，在兩極間通直流電，在被涂物上析出均一、水不溶的涂膜的一種涂裝方法。與傳統的溶劑型涂料和其它浸涂、噴涂水性烘烤漆相比，環氧樹脂陰極電泳涂料具有一定的優越性:涂底漆工序可實現完全自動化，適用于大流水生產;可得到均一的膜厚;泳透性好，提高了工件內腔的防腐蝕性，尤其是陰極電泳涂膜的耐腐蝕性;涂料利用率高;安全性比較高，是低公害涂料;涂膜的外觀好，烘干時有較好的展平性。環氧樹脂1.0溫度常溫二乙醇胺1.2

15、時間13min甲苯二異氰酸酯1.0pH6.0異辛醇1.12.2冷水洗流動蒸餾水溫度 常溫時間 1min2.3烘干2.4無空氣噴涂（中間漆）無氣噴涂是利用柱塞泵、隔膜泵等形式的增壓泵將液體狀的涂料增壓，然后經高壓軟管輸送至無氣噴槍，最后在無氣噴嘴處釋放液壓、瞬時霧化后噴向被涂物表面，形成涂膜層。由于涂料里不含有空氣，所以被稱為無空氣噴涂，簡稱無氣噴涂。環氧樹脂 52.0黏度0.220.24Pa·s鋁粉漿10.0壓力11.77MPa催干劑2.2二甲苯6.8云鐵13.0氧化鐵紅1.0偏硼酸鋇12.0氧化鋅4.02.5烘干2.6空氣噴涂（面漆）空氣噴涂是目前油漆涂裝施工中采用得較廣泛的一種涂

16、飾工藝。空氣噴涂是利用壓縮空氣的氣流，流過噴槍噴嘴孔形成負壓，負壓使漆料從吸管吸入，經噴嘴噴出，形成漆霧，漆霧噴身到被涂飾零部件表面上形成均勻的漆膜。空氣噴涂可以產生均勻的漆，涂層細膩光滑；對于零部件的較隱蔽部件（如縫隙、凹凸），也可均勻地噴涂。用于各種材質、形狀大小不同的工件涂裝，如機械、化工、船舶、車輛、電器、儀器儀表、玩具、紙張、鐘表、樂器等。羥基丙烯酸樹脂55.0壓力 0.4MPa黏度 0.350.46Pa·s鈦白粉25.0填料6.5流平劑2.0分散劑3.5干燥劑1.5防沉劑2.0混合溶劑4.52.7烘干2.8罩光為了保護漆層（或貼花）、提高面漆層的光澤及裝飾性，面漆層最后涂

17、一道清漆的工序。原料固化劑97.75無水溶劑2.25羥基醇酸樹脂84.8催化劑0.54流平劑0.45溶劑14.22.9烘干第三章 設備選用l 前處理工藝過程中，采用全浸式處理，利用天車將工件吊浸于藥液池中，通過物理及化學方式，完成對工件表面的處理。適合于表面復雜，生銹嚴重的工件脫脂、皮膜槽設置氣管，對處理液進行攪拌視工件的具體情況，可在藥液槽內設加熱裝置，提高處理效率設置簡單l 所用的化學除油水槽，酸洗水槽，中和水槽，表調水槽，熱水水洗槽，冷水水洗槽均為PP材質的水槽；電解除油水槽采用鐵板制水槽。l 加熱系統采用不銹鋼板式換熱器，槽液加熱到工藝溫度所需時間最長為4h。l 烘干設備：烘干設備包括

18、電泳、中涂、面漆烘干室，采用型結構。 烘干室保溫層厚度為150，內皮材料為滲鋁鋼板，外皮材料為鍍鋅波紋板。保溫材料采用密度為120kgm3的礦物棉。l 磷化設備：由于自行車車架的體積比較小，所以采用噴淋磷化設備即噴淋式清洗機。通道式前處理設備：結構包括貯液槽、泵、噴射系統通風系統及包覆噴射系統的殼體。貯液槽：作用是貯存和凈化槽液，保證槽液的正常工作循環設備殼體：是連接各部件的主體。噴射系統：完成工件噴淋的主要工作部分，包括噴管、噴嘴、水泵。加熱裝置：基本與侵漬設備相同。通風裝置：噴射式前處理設備的通風裝置作用第一是在設備進出口設置抽風，以防止噴淋區的槽液蒸汽擴散至車間內；第二是在表面

19、調整和磷化工序送風，在磷化后抽風，以抑制。磷化酸霧的不良影響。電泳涂裝設備：除車架全浸入的電泳槽外，還要有一套設備系統來保障。主要由漆液攪拌設置、直流電源、導電機構、沖洗設備、烘烤設備、掛具。電泳槽采用圓弧形狀，電泳槽體用6.5mm厚碳鋼制作，6mm厚的環氧玻璃鋼做襯里，保證襯里的絕緣性能；泵循環攪拌；恒壓直流電源；滾輪導電機構；烘烤設備采用紅外線烘爐；掛具采用銅制材料。無空氣噴涂設備：無空氣噴槍。空氣噴涂設備：壓送式噴槍。第四章 工藝中的廢液處理現代的廢水處理方法主要分為物理處理法、化學處理法和生物處理法三類。物理處理法通過物理作用分離、回收廢水中不解的呈懸浮狀態的污染物（包括油膜和油珠）的

20、廢水理法，可分為重力分離法、離心分離法和篩濾截留法等。 屬于重力分離法的處理單元有：沉淀、上浮（氣浮）等， 相應使用的處理設備是沉砂池、沉淀池、隔油池、氣池及其附屬裝置等。4.1三廢的治理由于化學反應的復雜性和化工分離方法的多樣性，化工生產過程中會產生廢氣、廢水和廢渣等化學污染物，即“三廢”。“三廢”的形成和排放，不僅是資源的浪費，而且造成了環境污染。工業上處理有害廢氣的方法主要有吸收控制法、吸附控制法及化學控制法等。例如，二氧化硫常采用石灰乳或是苛性鈉與純堿的混合物反應去除，氮氧化合物可采用堿溶液吸收除去，二氧化碳和氯化氫可用乙醇胺或用水吸收除去，效果都很好。廢水的處理方法很多，一般根據廢水

21、的性質、數量以及要求的排放標準，采用多種方法綜合處理。按廢水處理的程度，廢水處理工藝分為一級處理、二級處理和三級處理。一級處理主要是除去粒徑較大的懸浮狀固體顆粒、膠體和懸浮油類。二級處理主要是采用一些物理化學方法，如萃取、汽提、中和、氧化三級處理屬于深度處理，進一步除去二級處理未能除去的污染物。還原，并采用好氧或厭氧生物處理法，分離、氧化劑生物降解有機物及部分膠體污染物。廢渣是二次再生資源，根據廢渣的種類、性質，回收其中的有用物質和能量，實現綜合利用。4.2廢液處理磷化噴涂廢水的處理綜合廢水經格柵攔截雜物后自流至隔油調節池中，浮油被攔截后，廢水溢流至混合反應池中（也可以通過水泵將調節池中廢水泵

22、人中和反應池中），中和反應池中的廢水在空氣攪拌下投加石灰等藥劑，將PH調節8.5-9之間（由于隨著PH的升高，Zn(OH)2又有部分呈鋅酸鹽而溶解），主要的反應有：OH- +H+H2O3Ca2+2PO43-Ca3(PO4)2Ca2+HPO42-CaHPO43Zn2+ 2PO43-Zn3(PO4)2Zn2+ 2OH-Zn（OH）2然后加入適量的PAC和PAM。經過板框壓濾機壓濾后壓濾水至中間水池，在正常情況下壓濾出水可以滿足納管要求，為確保處理出水穩定達標排放以及部分回用于生產，在本方案中對壓濾出水進行砂濾及活性炭過濾處理，對廢水中的污染物進一步進行去除。 

23、;經過板框壓濾機脫水后的污泥外運（屬于危險固廢），由于化學反應的復雜性和化工分離方法的多樣性，化工生產過程中會產生廢氣、廢水和廢渣等化學污染物，即“三廢”。“三廢”的形成和排放，不僅是資源的浪費，而且造成了環境污染。4.3化工廢水處理工藝常用于化工廢水處理的物理化學法有：離子交換法、萃取法、膜分離法（鏈接到產品CMF）等。廢水中經常含有某些細小的懸浮物經及溶解靜態有機物，為了進一步去除殘存在水中的污染物，可以采用物理化學方法進行處理。離子交換法是一種借助于離子交換劑上離子和水中離子進行交換反應而除去廢水有害離子態物質的方法，在水的軟化、有機廢水處理中有著廣泛的應用。萃取法采用與水不互溶但能很好溶解污染物的萃取劑，使其與廢水充分混合接觸，利用污染物在水和溶劑中的溶解度或分配比的不同，達到分離、提取污染物和凈化廢水的目的。膜分離法是利用半滲透膜進行分子過濾，來處理廢水的一種方法，所以又稱為膜分離技術。這種方法是利用“半滲透膜”的性質，進行分離作用。這種膜可以使水通過，但不能使水中懸浮物及溶質通過，所以這種膜稱為半滲透膜，利用它可以除去水中的溶解固體、大部分