激光清洗與酸洗在金屬表面處理中的應(yīng)用
概述
激光清洗和??酸洗是處理金屬表面的兩種不同方法。
激光清洗是利用激光發(fā)生器發(fā)射的激光束產(chǎn)生高能量來除銹、剝漆、去除涂層的一種金屬表面處理工藝。
酸洗是一種用于去除金屬表面的鐵銹、污點、雜質(zhì)或污染物的處理方法。
酸洗
酸洗板是以優(yōu)質(zhì)熱軋板為原料，經(jīng)酸洗機(jī)組去除氧化層、切邊、精加工而成的板材之間的中間產(chǎn)品，在保證表面質(zhì)量和使用要求的前提下，使用戶有效降低采購成本。
酸洗板的優(yōu)勢
1、表面質(zhì)量好，由于熱軋酸洗板表面氧化鐵皮被去除，提高了鋼材的表面質(zhì)量，有利于焊接、涂油、油漆等作業(yè)。
2、尺寸精度高，經(jīng)過壓平后，板形可以發(fā)生一定的改變，從而減少不平整度的偏差。
3. 改善表面光潔度，增強(qiáng)外觀。
應(yīng)用
可以說酸洗板是介于冷軋板和熱軋板之間的一種性價比高的產(chǎn)品，在汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、輕工電器及各種形狀的沖壓件，如大梁、副梁、輪輞、輪輻、車廂面板、風(fēng)扇、化工油桶、焊管、電器柜、柵欄、鐵梯等有廣泛的應(yīng)用，市場前景廣闊。
下面我們就來介紹一下酸洗工序的技術(shù)流程。
酸洗原理
酸洗是利用酸性溶液清除鋼鐵表面氧化皮、鐵銹的一種表面工藝，通常與預(yù)膜同時進(jìn)行。一般將工件浸入硫酸等化學(xué)溶液中，以除去金屬表面的氧化物等膜，是電鍍、搪瓷、軋制等工序的前處理或中間處理。又稱濕法清洗。
酸洗工藝主要有浸漬酸洗法、噴淋酸洗法和酸性膏體除銹法。
所用的酸多為硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸、鉻酸、氫氟酸及混酸。
生產(chǎn)工藝流程
金屬件掛鍍→化學(xué)脫脂（常規(guī)堿性化學(xué)脫脂或表面活性劑脫脂）→熱水洗→流水洗→第一步酸洗→流水洗→第二步酸洗→流水洗→轉(zhuǎn)入下一道工序（如：化學(xué)著色→回收→流水洗→硬化處理→水洗→封口處理→水洗→烘干→成品）。
常見缺陷
氧化鐵皮侵入：氧化鐵皮侵入是熱軋過程中形成的表面缺陷，經(jīng)酸洗后常以黑色點狀、條狀壓入，表面粗糙，一般有手感，呈零星或密集出現(xiàn)，常因酸洗加熱工藝、除鱗工藝及軋制工藝不完善而引起。
氧斑（表面風(fēng)景畫）：是指熱軋鋼材表面氧化鐵皮洗掉后留下的點狀、線狀或麻坑狀外觀。軋制時壓入基體，經(jīng)酸洗后突出。對外觀有一定影響，但不影響性能。
黃斑：板面局部或整體出現(xiàn)黃色斑點，涂油后不能完全覆蓋，影響產(chǎn)品質(zhì)量和外觀。主要原因是剛從酸洗槽出來的帶鋼表面活性大，漂洗水不能正常沖洗帶鋼，漂洗槽噴水梁、噴嘴受阻，角度不對等。
酸洗不足：帶鋼表面局部氧化鐵皮去除不干凈、不充分，板面呈灰黑色，有魚鱗紋或橫向水波紋。與酸洗工藝有關(guān)，主要是酸液濃度不足，溫度不高，帶鋼運(yùn)行速度過快，帶鋼不能浸入酸中。
酸洗過頭：帶鋼表面常呈暗黑色或棕黑色，呈塊狀、片狀黑點或黃斑，板材表面一般較粗糙。其原因與酸洗不足相反。
環(huán)境污染
生產(chǎn)過程中主要污染物有各級水洗工序產(chǎn)生的清洗廢水，噴砂工序產(chǎn)生的粉塵，酸洗工序產(chǎn)生的氯化氫酸霧，酸洗、漂洗、磷化、中和、防銹等工序產(chǎn)生的廢棄物，廢槽液、廢渣、廢濾芯、原料空桶及包裝廢棄物等。主要污染物有氯化氫、pH、SS、COD、BOD?、氨氮、石油類等。
激光清洗
清洗原理
激光清洗機(jī)是利用激光能量穿透物體表面，材料內(nèi)電子吸收能量振動約100飛秒，在材料表面產(chǎn)生等離子體，經(jīng)過7-10皮秒后電子能量轉(zhuǎn)移到晶格中，晶格開始振動，經(jīng)過皮秒后物體開始產(chǎn)生宏觀溫度，受到激光照射的局部材料開始升溫、熔化、氣化，從而達(dá)到清洗的目的。
清洗過程及效果
與酸洗法相比，激光清洗系統(tǒng)非常簡單，不需要預(yù)處理，除油、除氧化層、除銹的清洗工作可同時進(jìn)行，只要打開設(shè)備放出光線，然后清洗即可。
激光清洗系統(tǒng)可以達(dá)到最高工業(yè)清洗等級Sa3級，對材料表面的硬度、親水性、疏水性幾乎不造成任何破壞，比酸洗清洗更徹底。
利與弊
工藝流程及操作要求
與需要十幾道工序的酸洗??工具相比，激光清洗機(jī)實現(xiàn)了工序的最為簡化，基本做到了一步到位。大大縮短了清洗時間和材料損失。
酸洗法對操作工藝有嚴(yán)格的要求：工件必須徹底除油，以保證除銹質(zhì)量；控制酸洗液濃度，防止因酸濃度過高而引起工件腐蝕；按工藝規(guī)范控制溫度，避免損壞工件和設(shè)備引起腐蝕；酸洗槽內(nèi)逐漸沉積污泥，堵塞加熱管和其他控制裝置，需定期清除；此外，還要注意酸洗時間、噴油壓力、操作濺射、排氣設(shè)備等。
激光清洗通過前期設(shè)定好參數(shù)后，可以實現(xiàn)傻瓜式操作，甚至全自動無人操作。
清洗效果及環(huán)境污染
除了清潔效果更強(qiáng)以外，激光清洗系統(tǒng)還具有容錯能力更強(qiáng)的優(yōu)勢。
酸洗方法操作失誤，常產(chǎn)生氧斑、發(fā)紅、發(fā)黑現(xiàn)象，廢品率較高。
水滴激光實驗證明，即使激光清洗過飽和，依然具有強(qiáng)烈的金屬光澤，并且不會產(chǎn)生氫氧化物等污染物，不會影響下一步的加工方法如焊接。
激光清洗整個過程不會產(chǎn)生廢液、廢渣等環(huán)境污染，是最綠色的清洗方式。
單位成本 VS 轉(zhuǎn)換成本
酸洗工具需要化學(xué)品作為消耗品，因此單位成本由設(shè)備折舊+消耗品成本組成。
激光清洗機(jī)除了購買設(shè)備外不需要耗材，單位成本就是設(shè)備的折舊。
因此清洗規(guī)模越大、年限越長，激光清洗的單位成本越低。
酸洗生產(chǎn)線的組成需要工序復(fù)雜，而且針對不同的金屬材料，酸洗劑的配比也不相同，因此改建生產(chǎn)線需要的改建成本較大，且短時間內(nèi)需清洗的金屬材料單一，不能靈活改變。
激光清洗無轉(zhuǎn)換成本：切換同一臺清洗機(jī)的軟件參數(shù)后，可達(dá)到前一分鐘清洗鋼板，后一分鐘清洗鋁合金的效果，方便企業(yè)實施JIT柔性生產(chǎn)。
總結(jié)
酸洗板在制造業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用范圍廣泛、深入，發(fā)揮著積極的產(chǎn)業(yè)支撐作用，但隨著制造業(yè)的不斷升級，產(chǎn)能優(yōu)化、結(jié)構(gòu)調(diào)整也在緩慢進(jìn)行。
隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，政府和企業(yè)對于酸洗生產(chǎn)線的要求越來越嚴(yán)格，相關(guān)企業(yè)的利潤空間越來越薄，整體環(huán)境對激光清洗較為有利。
也許下一個十年，酸洗板會有一個新名字——激光清洗板。
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