一种钢塑复合管的预处理工艺.pdf

本发明公开一种钢塑复合管的预处理工艺，该工艺是采用磷化工艺对钢管进行预处理，其过程为除油脂→水洗→酸洗→水洗→中和→水洗→表调→磷化→水洗→表调→烘干。本发明运用磷化工艺对钢塑复合管进行预处理，不但有效解决钢塑复合管中间工序中的防锈防腐问题，而且还能提高后续高分子粉末涂料涂塑钢管的附着力。本发明采用浸泡的方式，操作简单方便，不论待处理工件的几何形状如何繁简各异，都能实现处理目标，是喷淋、刷涂所不能比拟的。本发明根据钢塑复合管的特点，对磷化工艺中的各种参数进行优化，同时还在预处理过程中跟踪检测

1、  一种钢塑复合管的预处理工艺，其特征在于该工艺是采用磷化工艺对钢管进行预处理，所述磷化工艺的过程依次为除油脂、水洗、酸洗、水洗、中和、水洗、表调和磷化。

2、  根据权利要求1所述预处理工艺，其特征在于所述磷化工艺为常温低温锌系磷化工艺。

3、  根据权利要求1所述预处理工艺，其特征在于所述除油脂和酸洗是采用盐酸处理，盐酸为30～40体积％的盐酸溶液，盐酸溶液中加有1～2体积％的酸性除油剂。

4、  根据权利要求1所述预处理工艺，其特征在于所述水洗是采用pH为7～8的水，水洗0.5～1min。

5、  根据权利要求1所述预处理工艺，其特征在于所述中和是采用氢氧化钠水溶液，中和处理时间为0.5～1min，pH值为10～12。

6、  根据权利要求1所述预处理工艺，其特征在于所述表调的处理时间为0.5～1min，pH为8～9。

7、  根据权利要求1所述预处理工艺，其特征在于所述磷化是采用质量百分比浓度为5％～6％的磷酸锌溶液，该溶液中还加有质量千分比浓度为1.2‰～1.8‰的中和剂和质量千分比浓度为1～3‰的促进剂。

8、  根据权利要求7所述预处理工艺，其特征在于所述磷化过程中，磷化液的总酸度为25～35点，磷化液的游离酸度为1.0～2.0点，促进剂的浓度为1～3点，磷化处理温度为30～35℃，时间为10～30分钟。

9、  根据权利要求1所述预处理工艺，其特征在于所述磷化工艺的过程依次为除油脂、水洗、酸洗、水洗、中和、水洗、表调、磷化、水洗、表调和烘干。

10、  根据权利要求1所述预处理工艺，其特征在于所述工艺是采用浸泡法对钢管进行预处理。

一种钢塑复合管的预处理工艺
技术领域
本发明涉及钢塑复合管技术领域，尤其涉及一种钢塑复合管的预处理工艺。
背景技术
钢塑复合管是以无缝钢管、焊接钢管为基管，内壁涂装高附着力、防腐、食品级卫生型的聚乙烯粉末涂或环氧树脂涂料，采用前处理、预热、涂装、流平(或固化)、后处理工艺制成的给水镀锌内涂塑复合钢管或燃气、消防用内外喷涂复合钢管，是传统镀锌管的升级型产品。
目前在钢塑复合管的预处理领域，国内的工艺都采用对钢管先进行喷砂防锈处理，然后再将把高分子粉末涂料均匀地喷涂于预处理后的钢管表面，经固化或塑化后，在金属表面形成一层均匀、致密、光滑的塑料涂层。然而这样预处理后的喷涂的效果并不理想，主要喷砂工艺对长达6m的钢管效果在各段不能保持一致，使得后续喷涂均匀性受到了很大的影响。
此外，由于钢塑复合管的几何形状繁复各异，采用喷淋、刷涂等工艺无法达到均匀全面防锈、防腐蚀的目的，因此在钢塑复合管的制备工艺中，当钢管预处理后未喷涂前，对钢管进行防锈防腐蚀成为最大的问题。特别对于大规模的钢塑管生产企业，解决工序间防锈即预处理后喷涂前的防锈，是其工业化生产的基础。
磷化工艺过程是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜，磷化工艺可以给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀，还可以用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力，以及在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。
常温低温锌系磷化是使用非常广泛的一种磷化工艺，特别是在家用电器行业，低温锌系磷化完全占有统治地位，甚至在汽车行业，低温锌系磷化也占有一定的比重。
在磷化工艺中，常温磷化是不加温磷化，温度范围是5～30℃。低温磷化通常指磷化温度为35～45℃的磷化工艺，在有些情况下即使温度偏高偏低一点，也认为是低温磷化。
低温锌系磷化一般需要胶体钛表面预处理，一则细化磷化晶粒形成薄型磷化膜；二则提高磷化成膜速度。低温锌系磷化经表面胶体钛调整预处理的工件，在35～45℃温度范围内，喷淋时只需1～2min，浸泡也只需要3～8min即可形成均匀完整细致的磷化膜，膜重1.5～2.5g/m2，通过调节游离酸度等方法可稍微增加膜厚。低温磷化与各类涂漆均具有很好的配套性。
目前尚未见有将磷化工艺，尤其是常温低温锌系磷化工艺用于钢塑复合管预处理的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用磷化工艺技术对刚塑复合管进行预处理的工艺，不但可以起到防锈防腐蚀作用，而且能够提高后期高分子材料涂塑钢管时的附着力。
本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：
一种钢塑复合管的预处理工艺，该工艺是采用磷化工艺对钢管进行预处理，其处理过程采用传统的磷化工艺过程“除油脂→水洗→酸洗→水洗→中和→水洗→表调→磷化”。
上述预处理工艺中，磷化工艺优选常温低温锌系磷化工艺对钢管进行预处理。
上述预处理工艺中，本发明人针对钢塑复合管的特点，将传统的常温低温锌系磷化工艺中的一些参数进行优化改进，从而得到一套适合钢塑复合管的预处理工艺，具体如下所示：
(1)除油脂和酸洗
这两个步骤均采用盐酸处理，盐酸使用浓度为30～40％(体积百分比)，同时在盐酸中加入1～2％(体积百分比)的酸性除油剂：所述酸性除油剂为硝酸或亚硝酸溶液。
这两个步骤的处理时间均可选择5～20min，具体操作过程中，还可以视工件表面污物程度进行调整，只要将工件表面油、锈、氧化皮除净即可，不宜过长，以免过腐蚀。
(2)水洗
整个工艺中有三步水洗处理，选择pH为7～8的水进行水洗处理，处理时间为0.5～1min；水洗时要求水质干净，保持溢流，1～2天换水一次。
(3)中和
采用中和剂对经过除油脂操作和酸洗操作的体系进行中和处理；所述中和剂为0.1mol/l的氢氧化钠溶液。
中和处理的时间为0.5～1min，pH值为10～12。
当中和处理体系的pH值低于10～12时，适量添加中和剂，保持pH值；若体系中沉渣过多，发黑则需更换，一般为5～7天。
(4)表面调整(表调)
表调可促使磷化形成晶粒细致密实的磷化膜，提高磷化速度。
采用表调剂进行表调处理，所述表调剂可以为磷酸钛胶体溶液，表调剂的浓度为2‰(质量千分比浓度)，也可以为质量百分比浓度为3～5％的草酸溶液。
表调处理时间为0.5～1min，pH为8～9。
若表调剂发黄污黑，则说明出现老化现象，需重新更换，一般5～7天更换一次表调剂。
(5)磷化
磷化采用磷酸锌作为锌系磷化剂，磷酸锌溶于水中配制成磷酸锌溶液对钢管进行磷化处理，磷酸锌溶液的浓度为5％～6％(质量百分比)，磷酸锌溶液中还加有1.2‰～1.8‰(质量千分比浓度)的中和粉和1～3‰(质量千分比浓度)的促进剂。
上述锌系磷化剂也可为磷酸二氢盐的酸性溶液，如Zn(H₂PO₄)₂组成的酸性稀水溶液，PH值为1～3，溶液相对密度为1.05～1.10。
上述中和粉为氢氧化钠。
上述促进剂为硝酸盐、钼酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐、次氯酸盐或有机硝硝基化合物，还可以采用硝酸盐与亚硝酸盐，或者亚硝酸盐与次氯酸盐配合使用。
磷化时控制参数为：磷化液的总酸度为25～35点，磷化液的游离酸度为1.0～2.0点，促进剂的浓度为1～3点，处理温度30～35℃，处理时间10～30分钟，酸比＝总酸度/游离酸度＝20～30(优选25)；所述磷化液为进行磷化处理时的工作液；
上述总酸度(TA)点数的测定方法为本领域技术人员的公知常识：取磷化液10毫升加入250毫升的锥形瓶中并加入50毫升去离子水，加入2～3滴酚酞指示剂，用0.1摩尔/升的标准NaOH溶液滴定，直到溶液变为粉红色，此时所消耗的标准NaOH溶液的毫升数即为磷化液总酸度的点数。
上述游离酸度(FA)点数的测定方法为本领域技术人员的公知常识：取磷化液10毫升加入250毫升的锥形瓶中并加入50毫升去离子水，加入2～3滴溴酚蓝指示剂，用0.1摩尔/升的标准NaOH溶液滴定，直到溶液变为蓝色，此时所消耗的标准NaOH溶液的毫升数为游离酸度的点数。
上述促进剂点数的测定方法为本领域技术人员的公知常识：将磷化液装满发酵管(约120克重)，用牛角勺加入氨基磺酸2～3克，用手掌立即将口封严，松开手掌，放平静置约一分钟，观察发酵管顶部气体所占有高度的刻度读数，即为促进剂浓度的点数。
本发明的预处理工艺还可在磷化处理后再进行一次表调处理，其整个工艺过程为：除油脂→水洗→酸洗→水洗→中和→水洗→表调→磷化→水洗→表调→烘干。由于表调剂为弱碱性，多一步表调可使产品表面呈弱碱性，避免了产品表面水洗不彻底带来的挂酸引起返锈的问题，从而提高了产品的防锈能力。
本发明的预处理工艺，在整个工艺过程中，对磷化液的游离酸度、总酸度和促进剂浓度进行检测，同时根据检测结果，对其进行处理，从而保证磷化液的酸度保持在合适的范围内，处理操作如下：
(1)磷化液总酸度和游离酸度的调节用锌系磷化剂，每吨加3kg升高总酸度约1点，同时升高游离酸度约0.13点；
(2)促进剂少量多次添加为宜，一般每吨加1kg促进剂，促进剂浓度升高点数约0.5点；
(3)每2～4小时测量一次总酸度，1～2小时测量一次促进剂点数，每天测量2次游离酸度，根据浓度参数，适量添加，并作好相应的参数及添加记录；
(4)若游离酸度升高，用中和剂调低，每吨槽用0.5kg中和粉可降低游离酸度约1点，若游离酸度偏低，可加磷化剂升高；也可用磷酸每吨槽添加1kg磷酸，升高游离酸约0.86点(先用水稀释后，边加边搅拌)。
本发明的预处理工艺采用浸泡的形式，槽中分别装着各种处理液，然后将待处理的钢管浸泡到槽内，待处理一段时间后取出进入下一个处理槽中，从而依次完成除油、除锈和磷化等目标；不论待处理工件的几何形状如何繁简各异，只要液体能够到达的地方，都能实现处理目标。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明将磷化工艺应用于钢塑复合管的预处理过程中，不但能够有效地解决钢塑复合管中间工序中的防锈防腐问题，而且磷化工艺所形成的磷化膜还能提高后续高分子粉末涂料涂塑钢管的附着力；
2.本发明采用浸泡的方式对钢塑复合管进行预处理，操作简单方便，而且不论待处理工件的几何形状如何繁简各异，只要液体能够到达的地方，都能实现处理目标，而且由于是液体浸泡，处理的均匀度也是目前预处理工艺中最好的，这是喷淋、刷涂所不能比拟的；
3.本发明根据钢塑复合管的特点，对磷化工艺中的各种参数进行优化，同时还在预处理过程中跟踪检测以及维护，从而保证整个处理过程在合适恰当的条件内进行，保证了预处理过程的质量。
附图说明
图1为本发明钢塑复合管的预处理工艺中各槽体的分布图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步地描述，但具体实施例并不对本发明做任何限定。
本发明的钢塑复合管预处理工艺，是按照“除油脂→水洗→酸洗→水洗→中和→水洗→表调→磷化→水洗→表调→烘干”的工艺过程，将带处理的钢管依次放入各种处理槽内，待处理一段时间后取出进入下一个处理槽中，从而依次完成除油、除锈和磷化等目标，本发明的槽体分布如图1所示。
如图1所示，除油槽、水洗槽、酸槽、水洗槽、中和槽、水洗槽、表调槽、磷化槽、水洗槽、表调槽依次排列。
上述除油槽中，将盐酸用水配制成30～40％(体积百分比)的盐酸溶液，灌入槽中，同时向槽内加入1～2％的酸性除油剂(该百分比为占盐酸溶液总体积的百分比)。
上述水洗槽中，将pH为7～8的水灌入槽内。
上述酸槽中，将盐酸用水配制成30～40％(体积百分比)的盐酸溶液，灌入槽中，同时向槽内加入1～2％的酸性除油剂(该百分比为占盐酸溶液总体积的百分比)。
上述中和槽中，用水配制浓度0.1mol/l的氢氧化钠溶液，灌入槽中。
上述表调槽中，将表调剂用水配制成浓度为2‰(质量千分比浓度)的溶液，灌入槽内。
上述磷化槽内，将磷酸锌用水配制成浓度为5％～6％(质量百分比)的磷酸锌溶液，灌入槽内，同时向槽中加入1.2‰～1.8‰的中和粉和1～3‰的促进剂(1.2‰～1.8‰和1～3‰分别是指中和粉或促进剂占磷酸锌溶液总质量的千分比浓度)。
本发明的工艺操作过程如下所示：
(1)将待预处理的钢管先没入除油槽内，对钢管表面油进行去除，一般为5～20min；
(2)从除油槽取出的钢管再没入水洗槽中，水洗时要求水质干净，保持溢流，下进水，上出水；水洗处理0.5～1min；水洗槽内的水可1～2天换水一次；
(3)将水洗处理后的钢管没入酸槽内，对钢管进行除锈、去氧化皮处理，一般为5～20min；
(4)水洗操作同步骤(2)；
(5)没入中和槽的钢管，在中和槽中的处理时间为0.5～1min；监控中和槽中总体系的pH，保持在10～12的范围内，若pH值低于10～12，则加入适量添加中和剂，保持pH值；若体系中沉渣过多，发黑则需更换中和槽内的液体，一般5～7天更换一次即可；
(6)水洗操作同步骤(2)；
(7)水洗后将钢管没入表调槽，表调处理时间为0.5～1min；表调槽内的总体系pH控制在8～9；若表调槽的pH不符合要求，可用加入适当的NaOH溶液来调整；若表调剂发黄污黑，则说明出现老化现象，需重新更换，一般5～7天更换一次表调剂；
(8)没入磷化槽的钢管其磷化处理温度30～35℃，处理时间10～30分钟；间断性地监控磷化槽内磷化液的总酸度、游离酸度以及促进剂的浓度；
监控的时候，先从磷化槽内取磷化液(工作液)，然后检测其总酸度、游离酸度以及促进剂的浓度，要控制在总酸度为25～35点，磷化液的游离酸度为1.0～2.0点，促进剂的浓度为1～3点，酸比＝总酸度/游离酸度＝20～30(25为宜)；
每2～4小时测量一次总酸度，1～2小时测量一次促进剂点数，每天测量2次游离酸度，根据浓度参数，适量添加，并作好相应的参数及添加记录；
磷化液总酸度和游离酸度的调节用磷化剂，每吨加3kg升高总酸度约1点，同时升高游离酸度约0.13点；
促进剂少量多次添加为宜，一般每吨加1kg促进剂，促进剂浓度升高点数约0.5点；
若游离酸度升高，用中和剂调低，每吨槽用0.5kg中和粉可降低游离酸度约1点，若游离酸度偏低，可加磷化剂升高；也可用磷酸每吨槽添加1kg磷酸，升高游离酸约0.86点(先用水稀释后，边加边搅拌)；
钢管放入磷化槽后1～3min要轻微搅拌，使磷化膜均匀，致密；
小口径钢管要注意多翻腾几次，使其表面均匀磷化；
每天定时清理沉渣，避免沉渣过多，影响效果；
(9)水洗操作同步骤(2)；
(10)表调操作同步骤(7)；
将经过上述各步骤处理后的钢管取出，干燥后即可进行聚乙烯涂敷。