不锈钢涂装前执掌工艺履行

  • A+
所属分类:不锈钢
Tag:doi:10. 3969 /j. issn. 1001-3849. 2014. 10. 009不锈钢涂装前处理工艺实践张柳丽1,李宝增1,467001,2. 河南平高电气股份有限公司,河南 平顶山林生军1,张颖杰2,袁端鹏1( 1. 平高
不锈钢涂装前执掌工艺履行

不锈钢涂装前执掌工艺履行

  

不锈钢涂装前执掌工艺履行

  

不锈钢涂装前执掌工艺履行

  doi:10. 3969 /j. issn. 1001-3849. 2014. 10. 009不锈钢涂装前处理工艺实践张柳丽1,李宝增1,467001,2. 河南平高电气股份有限公司,河南 平顶山林生军1,张颖杰2,袁端鹏1( 1. 平高集团有限公司,河南 平顶山467001)摘要: 不锈钢设备长时间在腐蚀性介质环境中运行, 表面会出现腐蚀, 需要进行涂装防护。 但不锈钢表面光滑, 涂料对其附着力差、防护能力弱, 探索了不锈钢涂装的前处理工艺。 实验发现, 除油处理并不能完全解决漆膜的附着力问题, 除油后增加酸洗工序, 可以有效提高漆膜的附着力, 增强漆膜对不锈钢基材的防护能力, 经有机酸处理后漆膜的附着性能及防护性能最强, 附着力达到 0...

  doi:10. 3969 /j. issn. 1001-3849. 2014. 10. 009不锈钢涂装前处理工艺实践张柳丽1,李宝增1,467001,2. 河南平高电气股份有限公司,河南 平顶山林生军1,张颖杰2,袁端鹏1( 1. 平高集团有限公司,河南 平顶山467001)摘要: 不锈钢设备长时间在腐蚀性介质环境中运行, 表面会出现腐蚀, 需要进行涂装防护。 但不锈钢表面光滑, 涂料对其附着力差、防护能力弱, 探索了不锈钢涂装的前处理工艺。 实验发现, 除油处理并不能完全解决漆膜的附着力问题, 除油后增加酸洗工序, 可以有效提高漆膜的附着力, 增强漆膜对不锈钢基材的防护能力, 经有机酸处理后漆膜的附着性能及防护性能最强, 附着力达到 0 级。关键词: 不锈钢; 腐蚀; 前处理; 附着力中图分类号: TQ639. 1文献标识码: B收稿日期: 2014-03-25修回日期: 2014-05-27Pretreatment Processing Practice of Stainless Steel CoatingZHANG Liu-li1,LI Bao-zeng1,LIN Sheng-jun1,ZHANG Ying-jie2,YUAN Duan-peng1( 1. Pinggao Group Co. , Ltd. , Pingdingshan 467001, China;2. Henan Pinggao Electric Co. , Ltd. , Ping-dingshan 467001,China)Abstract: Stainless steel equipments need coating protection because surface corrosion might occur duringthe long-time running in corrosive media environments. But corrosion resistance of the paint coating waspoor due to the smooth surface of the stainless steel which would lead to weak coating adhesion. In thispaper,pretreatment processes for the stainless steels were studied. Experimental results showed that thecoating adhesion problem couldn't be solved completely by degreasing treatment alone,adding an acid dipstep after degreasing process could improve the coating adhesion effectively, and coating protection per-formance would increase with the coating adhesion increasing. When the paint coating was treated by or-ganic acid dip,coating adhesion and protection function for the substrate would be the optimum, and theadhesion could reach up to zero-grade.Keywords: stainless steel;corrosion;pretreatment;adhesion引言高压电器产品中波纹管、 机构箱等设备多采用06Cr19Ni10( 通常称 304 不锈钢) 。 304 不锈钢在空气中或化学腐蚀介质中能够有效抵抗腐蚀[1], 但在海洋环境及含氯、 硫等腐蚀性介质环境中, 不锈钢设备表面易被腐蚀[2], 需要采用 涂装技术进行防护。 为满足使用要求, 多数不锈钢基材加工后表面较光滑,导致涂料在其表面附着力比较差, 漆膜容易脱落, 不能起到有效的防护作用。 目 前, 对于不锈钢涂装的研究多集中在涂料方面[3], 对涂装前处理工艺的研究报道较少。23Oct. 2014Plating and FinishingVol. 36 No. 10 Serial No. 259 本文在涂装常规涂料的基础上, 根据 304 不锈钢表面特性, 探索了 不锈钢材质的涂装前处理工艺, 并针对不同 前处理方式展开对比实验, 综合分析实验结果, 以期得出 不锈钢件涂漆的最佳前处理工艺, 改善 304 不锈钢设备涂装附着力差的现状。1前处理工艺设计参考普通碳钢件涂装前处理技术要点[4], 涂装前处理要赋予涂层三方面作用 ,1 ) 提高涂层对材料表面的附着力;2) 提高涂层对基材的腐蚀防护作用;3) 提高基体表面平整度, 表面过分光滑则需要 粗化, 材 料表 面 Ra在 3. 2 m 以 上 较 为适宜。综合考虑,改善不锈钢涂装质量的关键有两方面,一是基材表面除油质量, 二是基材表面粗化程度。 但是,基于不锈钢材质的特殊性, 普通碳钢件的前处理工艺并不完全适用。在无机酸处理剂中增加有机酸等成分( 为有效区别, 将此工艺称作“有机酸处理”, 使用 的 溶液称作“有机酸处理液”) 则 可以 兼具除油 与粗化两种作用。 处理液中 的 有机成分可以 对残存的少量油污进一步清洗, 酸性成分可以对不锈钢基材进行粗化, 综合作用, 能极大地提高油 漆膜层的附着力。基于上述分析, 本论文开展常规前处理及有机酸处理技术对比实验, 验证有机酸处理效果, 确定出不锈钢涂装前最佳前处理方式。2实验方法2. 1实验材料304 不 锈 钢 试 片 尺 寸 为 100 mm × 70 mm ×2 mm。 汽油( 93#) 、氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硝酸、 重铬酸钾、 十二钼磷酸、 柠檬酸和植酸( 均为分析纯) 。2. 2实验方案及处理条件研究采用 7 个方案对不锈钢试片进行涂装前处理, 然后进行涂装。 具体方法及各工序处理条件见表 1 。表 1不同方案前处理条件方案号工序处理液成分工艺规范1水洗自来水室温,5 min2有机溶剂擦拭除油93#汽油室温,5 min3化学除油NaOH 20 ~ 40 g/LNa2CO340 ~ 60 g/LNa3PO412H2O 40 ~ 60 g/L室温 ~ 60 ℃2 ~ 10min4钝化HNO3450 ~ 550 mL/L;K2Cr2O78 ~ 12 g/L室温10 ~ 20min5磷化锌钙系中温磷化液25 mL/L室温0. 5 ~ 2 h6盐酸浸蚀工业盐酸 1∶ 160 ~ 70 ℃10 ~ 20 min7有机酸处理十二钼磷酸 60 ~ 75 g/L柠檬酸 25 ~ 40 g/L植酸 15 ~ 25 g/L添加剂 5 ~ 10 g/L室温20min试片前处理后, 采用相同的涂装工艺。 涂装工艺流程为: 铁红氧化底漆自 然干燥涂丙烯酸聚氨酯面漆烘干。2. 3性能检测按 GB /T9286《色漆和清漆漆膜的划格试验》进行附着力检测, 划格间距 1 mm, 采用放大 2 倍的目视放大镜观察涂层切割区域。采用 JSM-6510LA 型扫描电镜观察有机酸处理后不锈钢试板的微观形貌。采用 Mitutoyo SJ210 型表面粗糙度仪测定不锈钢试板表面的粗糙度, 在距离试板边缘 10 mm 范围内测定五个不同位置,并计算平均值进行比较。采用中性盐雾试验进行耐腐蚀性能测试, 腐蚀溶液为 5% 氯化钠,连续喷雾,观察周期 24h,检测漆膜表面非划线处的起泡状况并测量划线漆膜附着性能不同前处理工艺下漆膜对不锈钢基材的附着力检测结果列于表 2。332014 年 10 月电 镀 与 精 饰第 36 卷第 10 期( 总 259 期) 表 2附着力检测结果方案号附着力 /级1< 321 ~ 231 ~ 241 ~ 25< 260 ~ 170方案 1 水洗后直接进行涂装, 漆膜的附着力小于 3 级,水洗工序仅简单地清洗掉不锈钢表面的灰尘及沾附的杂质, 不能去除基材表面的油污, 涂装后,漆膜大面积脱落。 方案 2 及方案 3 表明,经过有机溶剂除油或者化学除油处理后, 也无法完全解决漆膜的附着力问题, 涂装附着力在 1 ~ 2 级, 不能满足使用要求,同时, 如果存在除油不净的部位, 漆膜会大面积脱落,附着力难以保证。钝化处理可以作为一种涂装前处理工艺, 但方案 4 的实验结果表明,不锈钢表面钝化后,漆膜的附着力在 1 ~2 级, 没有达到良好的涂装效果, 考虑到不锈钢经过钝化处理, 表面生成一层光滑致密的钝化膜,减少了油漆分子在基材表面的嵌合点, 不利于油漆在表面的附着, 导致漆膜的附着力较低, 但是钝化膜层的存在可以提高不锈钢基材的耐腐蚀能力。对于普通碳钢件, 表面磷化是一种能够有效提高漆膜附着力的前处理工艺,方案 5 采取磷化处理,采用普通碳钢件的磷化液, 但漆膜的附着力小于 2级,磷化处理并没有提高漆膜的附着性能, 说明普通碳钢件磷化处理不适用于 304 不锈钢。方案 6 在除油工序后增加盐酸浸蚀工序, 可以对不锈钢进行轻度腐蚀, 在基材表面形成微观的不平整,有利于油漆中有机分子在表面嵌合, 可明显提高漆膜与基材的附着力,漆膜的附着力大于 1 级。方案 7,采用有机酸处理后, 漆膜的附着力达到0 级,涂装后漆膜表现出优异的附着性能。 对有机酸处理后不锈钢试板的微观表面形貌及表面粗糙度进行测试。图 1 为表面形貌照片, 表 3 为基材原始状态与有机酸处理后粗糙度对比。 从试板表面的微观形貌照片中可以明显看出, 经过有机酸处理后, 不锈钢试板表面显现微观不平整, 同时, 表面粗糙度数据也显示,经过有机酸处理的不锈钢试板表面的粗糙度 平 均 值 由 原 来 未 处 理 的 2. 976 m 增 大 到5. 316 m,有利于提高漆膜对基材的附着力,与附着力检测结果吻合。图 1试板表面形貌照片表 3粗糙度对比表试板Ra/m12345平均值原始状态3. 004 2. 917 3. 029 2. 845 3. 0852. 976有机酸处理5. 205 5. 305 5. 384 5. 292 5. 3935. 316根据表 2、图 1 及表 3 的实验结果, 说明经过有机酸处理的不锈钢板在提高涂膜附着力方面具有显著作用。 使用的有机酸处理液具有两方面的作用,一方面,根据相似相溶原理, 有机酸处理液中含有的有机成分能够溶解部分油污, 可以对除油工序后残存的少量油污进一步清洗, 保证基材表面的除油质量;另一方面, 有机酸处理液中的十二钼磷酸,具有强氧化性, 能够与不锈钢发生氧化还原反应,在不锈钢表面形成保护膜层, 因膜层表面不平滑,起到对不锈钢基材的表面粗化作用, 为油漆中有机分子在表面嵌合提供附着点。 两方面综合作用, 涂装后漆膜表现出优异的附着性能。3. 2耐腐蚀性能参考漆膜附着力检测的结果, 选取方案 2、3、4、6 和 7 五种工艺制备的漆膜进行了耐腐蚀试验。 表4、表 5 分别列出经过不同时间盐雾试验后, 试板表面起泡面积与锈蚀宽度的比较。表 4盐雾试验起泡情况汇总方案号A起泡/%336 h768 h1 080 h06005700543Oct. 2014Plating and FinishingVol. 36 No. 10 Serial No. 259 表 5盐雾试验锈蚀宽度表方案号l锈蚀/mm336 h768 h1 080 h20. 92. 13. 730. 81. 73. 140. 71. 22. 060. 51. 12. 070. 30. 81. 8根据表 4 与表 5 的数据可知, 经过 1 080 h 的中性盐雾腐蚀试验,方案 7 中有机酸处理后基材的抗腐蚀能力最强。 方案 2、方案 3 及方案 4 相比较, 单纯除油后, 漆膜与基材的附着性能差, 导致涂层对基材的防护能力弱, 虽然经过钝化处理后漆膜与基材的附着性能并未提高, 但是钝化层为不锈钢基材提供一定的防护作用,增加了耐腐蚀能力。 方案 4、6 及方案 7 相比,漆膜与基材的附着力等级越高, 对不锈钢基材的防护能力越强, 方案 7 采用有机酸处理后,基材表面形成一层防护膜层, 同时漆膜的附着力最高,表现出优异的耐腐蚀性能。3. 3生产应用通过以上实验确定出不锈钢涂装的前处理工艺为:化学除油( 室温 ~60℃,5 min)水洗有机酸处理( 室温,20min)水洗。 在实验室研究的基础上,对产品波纹管用新工艺方法进行前处理和涂装。对涂装完毕的波纹管进行附着性能检测, 选取两端法兰平面及棱面位置进行检测, 漆膜的附着力均在 0 ~1 级,附着性能良好, 生产验证说明本工艺具有生产可行性。4结论通过实验制定出 不锈钢基材涂装前处理工艺为: 化学除油( 室温 ~ 60 ℃ ,5 min)水洗有机酸处理( 室温,20 min)水洗。 单纯除油处理并不能完全解决不锈钢表面漆膜的附着力问题, 除油后增加酸洗工序, 可以有效提高漆膜的附着力, 有机酸处理后漆膜的附着性能最强,附着力达到 0 级。随附着力的提高, 漆膜对不锈钢基材的防护能力增强。 有机酸处理后, 漆膜对基材的防护能力最强,耐中 性盐雾达到 1 080 小 时。 生产验证效果良好。参考文献[1]李国英. 表面工程手册[M] . 北京: 机械工业出 版社,2004:80-81.[2]杨涛. 奥氏体不锈钢的酸洗钝化处理[J] , 科技信息,2010,( 23) :105.[3]刘希燕,蒋健明. 不锈钢用防腐涂层材料的研究[C] . 上海:首届全国涂料科学与技术会议论文集,2008:1-4.[4]张学敏. 涂装工艺学[M] . 第二版. 化学工业出 版社,北京:2008:141-174.(上接第 28 页)在本轮清洁生产审核中, 企业为实施清洁生产方案投入资金 31. 83 万元,方案实施后,年产生经济效益 28. 8 万元,其中,中、高费方案手持式静电喷枪改进、喷枪 PLC 控制系统改造, 投入 31. 3 万元, 节约涂料 2. 25 t/年,取得经济效益 12. 5 万元/年。4结论企业通过清洁生产审核与国内 相关行业清洁生产指标的对比,针对生产过程中的前处理和喷涂固化作业进行重点分析, 并对可行的方案进行实施,降低了企业能耗、 涂料消耗以及污染物的产生量和排放量,取得了较好的经济效益和环境效益。企业投入 31. 83 万元对可行的方案进行实施,年取得经济效益 28. 8 万元,综合能耗由 5. 95 元/m2降低为 5. 2 元/m2, 涂料消耗由 305. 2 g/m2降低为254. 5 g/m2, 与 方 案 实 施 前 相 比, 分 别 降 低0. 75 元/m2、50. 7 g/m2。 对企业节能、 降耗、 减污、增效效益明显。参考文献[1]贾英, 周运诚. 涂料工业清洁生产潜力分析[J] , 涂料工业,2013,43( 5) :57-61.雷兆武,张俊安,申左元. 清洁生产及应用[M] . 北京:化学工业出版社,2013:1-233.王锡春. 工业涂装中降低 VOC 的 措施和节能减排[J] . 中国涂料,2008,23( 5) :17-21.程灵枝,刘琚生,王占永. 绿色涂装技术在铝轮毂前处理工艺中的应用[J] . 涂料工业,2013,3( 5) :76-79.叶耀华, 刘宗兴. 汽车涂装用新型环保废漆处理工艺[J] . 电镀与涂饰,2013,32( 11) :61-64.[2][3][4][5]532014 年 10 月电 镀 与 精 饰第 36 卷第 10 期( 总 259 期)

  • 版权声明:本站文章于2019-10-11 16:51,互联网采集,如有侵权请发邮件联系我们,我们在第一时间删除。
  • 转载请注明:不锈钢涂装前执掌工艺履行