前處理的重要 - 為求取得優質鍍層的一個重要環節

大家對「前處理」一辭絕不陌生，但又有沒有去認識了解前處理的重要性? 一連幾期學會通訊會透過訪問不同領導對象，帶大家重新探索前處理，一個表面處理不能缺少的重要環節“ 前處理的清洗要求同介紹 ”，目的是將工件表面污垢(泛指油污，氧化物，金屬屑等) 清除，使鍍層得以沉積在機體上，有助電鍍、噴塗、真空鍍、離子鍍等等的。

學會通訊今期專訪問陳祖貽先生，他從事前處理化學劑超過二十年曾於1990年為一生產車間擴充生產時制定了前處理配備流程沿用至今，不但提升了自家生產的鋼鐵焊接件、傢俱及單車架的前處理，還增加處理外來鋼件基體后再電鍍銅鎳鉻表面處理加工的生意。當初提出擴生產時，祖貽兄已只構思將前處理從手動改為利用運輸帶，並設合需要，配備了一套完備前處理流程。就讓大家想想自己對每一個環節中理解有多少。
前處理流程的詮釋

前處理的目的及重要性
目的：- 將工件表面所附著的物質如污染物，氧化物，油污及加工刨絲切屑等除去，使金屬表面有一個清潔的表面接受電鍍的金屬粒子，不乾淨的基底會做成鍍層剥落（塗層）亦一樣，而且表面不平滑，表面耐腐蝕能力降低。

重要性：- 前處理對電鍍層的質量影響非常重要，直接關乎成品率，良好的前處理系統能有效降低廢品率，但錯配的流程，錯配的化學劑不單對鍍層或油漆層毫無好處，而且對金屬底材有破壞的影響。

前處理的不同方法
(1) 浸漬性除油 – 用溫度、超聲波及化學作用
(2) 電解除油 – 用化學作用、溫度、氣泡沖刷
(3) 酸電解 – 用化學作用氣泡沖刷
(4) 蒸洗 – 用化學方法
(5) 電漿式 – 電漿局部燃點、PVD、CVD
(6) 滾動式 – 機械沖刷為主

浸漬性（除油）清潔方法
- 主要是化學作用，濕潤性、乳化性等作用將污物移離表面，乳化作用將油污分解
- 溫度應設置在工件底材能接受的上限超越此溫度工件會被侵蝕
- 鋼鐵類工件一般可以用強碱，以提高皂化效果，加以高溫，污物可以大批量剥離
- 軟性金屬則要倚重乳化，高溫會腐蝕金屬，而且藥劑使用濃度較低
- 浸漬除油劑要求長工作壽命，強懸污能力，及可將油污分離撇去，以減低藥劑消耗，總目的是將盡量的污物在這個工序沉澱出來
為增加污物移離工件，很多時都用超聲波作用，以不同振頻將工件清潔，用超聲波時要留意工件與裝載工件框架的磨擦

電解除油
電解除油劑有優良的濕潤性能將污物濕潤而剥離，通常電解除油都是放在浸漬後，大部份油污已移除，但小部份油漬如高溫烤烘或砂輪磨過都可成為難處理的污漬。電解除油是利用水的電解，氣泡不斷沖刷表面而增加清洗效果，務其將殘留的污漬清理，即使深孔或工件夾角處都可以清理，往往是這類污漬造成鍍層缺陷。
(1) 陰極電解，氫氣造成沖刷，力道很大，而且氣泡數量很多污漬應該可全部沖去，但最大的缺點是陰極電解做成氫脆，破壞工件結構力。
(2) 陽極電解，氧氣沖刷，力道少一倍，但有部份污漬（如帶極性）可清除，不會做成氫脆，缺點是氧化工件表面。
(3) 可調電解，即一部份陰解一部份陽解，效果相當不錯，用者可控需要任意調陰陽極的比率。

酸電解清潔
酸電解是陽極使用，陽極會造成嚴重氧化，主要是除氧作用，通常是碳鋼類工件，酸電解不單除锈，而且將表面滲碳現象處理，中、高碳鋼加溫後滲碳嚴重影響鍍層質量。
氧化物亦很能處理，尤其是浮性锈蝕所留下的孔道及凹坑皆可通過酸電解處理，酸電解處理做成氫脆，比電解除油更甚，所以必須在後序工作中有一道陽極電解以將所吸的氫氧氣化成水。
以往有很多人將混合酸然後用作酸電解，結果做成嚴重的腐蝕，即使低酸濃度亦無可避免，所以後來配制酸電解的藥劑全部改為混合酸盬，以防止金屬基底受損。

其他前處理方法
(1) 蒸洗 – 溶解性作用，通常是可回收溶劑，一般用於電子產品除油，昂貴但效果相當良好。
(2) 電漿式 – 用電漿在含氧氣氛中燃點污漬，在密閉腔體內進行，清潔效果非常優異，能將徹米級污物清除，為半導體電鍍加工中通中，如PVD、PCVD皆用之。
(3) 滾動式 – 用六角桶滾動，並加上拋料如塑料，（以前用木粒、牛皮）將原始乳化劑放入（如茶籽、乙桂醇脂），滾動以抹去污漬，會碰傷工件。

活化、磷化

完成整個除油後，工件就可以準備活化打底，跟著落槽。若然跟著要做噴塗處理，就必須磷化，磷化的工作重點在於保護材料或鑄件，防止銹蝕在油漆底下發展腐蝕做成大平面的油漆層剝落，對於一般家庭電器，如微波爐、雪櫃等，就會採用鐵系列的磷化(鹼性金屬)，磷化層相對薄，並可以跟除油過程一起處理。儲存戶外比較苛刻的環境就要用使用鋅磷化，一般應用於汽車上，除了磷化層比較厚之外，若果漆膜剝落，而磷化層並未受損，其鏽就不會橫向伸展。對於一些鑄鐵要暴露於天然多時，更要用上厚厚的磷化層以作保護，防止氧化，錳磷化就少不免了，並且再加多層油脂保護。最後還有一種重磷酸鋅的磷化處理，它的用途在於拉出幼絲，針對一些長期儲存於倉庫的來料，作一定穩妥的表面保護層，以及給一個潤滑劑的附著點。

現在很多鋼板都有滲碳現象，嚴重更有滲氫，對於被動的加工廠，根本無法控制鋼板的質量，產品最後變得劣品，出現灰膜，氫脆。因此處理鋼鐵的前處理更要掌握各式各樣前處理的獨特性。最終選擇那樣前處理的方法就要因應1. 商務、2. 功能、及3. 應用的需要。

後記

生態責任

包括磷酸、很多表面活性劑都是重點關注的化學品，從保護生態上考慮，大家在可見發展都要尋求更綠色的前處理方法，因此對現有前處理的方法要多了解，才能向前發展，履行對自然的生態責任。

另外祖貽兄笑言自己是途中轉工，所指是從本身統計專業，轉修讀化工。一轉眼多年，他在表面處理行業見解透徹，在此希望與各人一起并為行業出點力、對生態的責任，多認識各工藝，努力向前發展。

2017年2月