不锈钢件涂装前照料工艺的抉择

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所属分类:不锈钢
Tag:不锈钢件涂装前处理工艺的选择_材料科学_工程科技_专业资料。现代涂装 MPF Modern Finishing 不锈钢件涂装前处理工艺的选择 李永红,彭亚平,孙明聪 (株洲南车时代电气股份有限公司,
不锈钢件涂装前照料工艺的抉择

不锈钢件涂装前照料工艺的抉择

  

不锈钢件涂装前照料工艺的抉择

  

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  不锈钢件涂装前处理工艺的选择_材料科学_工程科技_专业资料。现代涂装 MPF Modern Finishing 不锈钢件涂装前处理工艺的选择 李永红,彭亚平,孙明聪 (株洲南车时代电气股份有限公司,湖南 株洲 412001) 摘要:对不锈钢涂装预处理工艺进

  现代涂装 MPF Modern Finishing 不锈钢件涂装前处理工艺的选择 李永红,彭亚平,孙明聪 (株洲南车时代电气股份有限公司,湖南 株洲 412001) 摘要:对不锈钢涂装预处理工艺进行了试验和分析,同时结合现有不锈钢产品的涂层质量要求和产品结构特点,选取了 适合本公司产品的不锈钢涂装前处理工艺。 关键词:涂装前处理;喷砂;涂层附着力 中图分类号:TQ639.1 文献标志码:B 文章编号:1007-9548(2013)05-0039-03 Pretreatment Process Selection of Stainless Steel Coating LI Yong-hong, PENG Ya-ping, SUN Ming-cong (Zhuzhou CSR Times Electirc Co., Ltd., Zhuzhou Hunan 412001, China) Abstract: The pretreatment process of stainless steel coating was tested and analyzed, at the same time, stainless steel coating pretreatment process suitable for the company was selected combined with the stainless steel coating quality requirements and the product structure features. Key words: coating pretreatment; sand blasting; coating film adhesion 0 引言 随着轨道交通行业的快速发展,综合考虑车辆的 安全性、耐腐蚀性、工艺性等因素,不锈钢材质的应用 越来越广泛,已逐步成为主要材料之一。不锈钢材质有 着优异的抗腐蚀性,但是不锈钢部件在成型、焊接、打 磨、焊缝检查(如探伤、耐压试验)及施工标记等过程中 会带来油污、铁锈、非金属脏物、油漆、焊渣与飞溅物 等。这些物质影响了不锈钢部件表面质量,破坏了其 表面的氧化膜,降低了不锈钢的抗腐蚀性能,甚至会导 致应力腐蚀开裂,所以不锈钢件在加工后需进行表面 防护处理。目前城轨产品中使用的不锈钢部件主要采 用涂装的方式进行防护和装饰。 1 涂装前处理质量对涂层防护性能的影响 涂层的装饰和防护作用的好坏,不仅与金属基体 及防腐涂料本身的性质有关,而且与金属的前处理工 艺的选择有着直接的关系。涂装前处理工艺和质量决 定了涂层与基材的附着力,附着力与涂层保护性能密 切相关。有机涂层的附着力主要包括两方面:首先是有 机涂层与基体金属表面的黏附力 ,其次是有机涂层的 本体强度。在涂层的有效期内,涂层必须牢固地附着在 基体表面,附着力越大越好;良好的附着力能有效地阻 挡外界的腐蚀介质对基体的渗透,推迟界面腐蚀的产 生;同时牢固的附着力可以阻止腐蚀产物的扩散,进一 步减缓界面腐蚀的进程。另外涂层的本体强度也是非 常重要的,涂层必须形成致密牢固连续的膜层,才能 起到很好的阻挡作用。两个方面缺一不可,附着力不 好,再完好的涂层也起不到作用;而涂层本体强度差, 涂层易受到破坏,也无法很好地抵抗外界的腐蚀介质 的渗入[1]。这两者共同决定着涂层的附着力,构成决定 涂层保护作用的关键因素。 所以选择正确的前处理 工艺和底涂层对保证整个涂层系统的防护和装饰性能 至关重要。 2 不锈钢涂装预处理工艺的选择 不锈钢涂装前表面预处理方式有很多种方式,主 要结合被涂物的结构特点、尺寸、产量等进行选择,公 司的产品可以采用的预处理方式主要有:气动/电动工 具打磨处理、酸洗钝化处理及喷砂清理等。预处理的主 要目的就是清除基材表面的异物,同时获取合适的表 面粗糙度,以利于涂层更好地黏附。为了找出合适的涂 装前处理工艺,按照 ISO 4624 的要求制作工艺试板, 材质为 SUS 304,分别选取了酸洗钝化、脱脂、手工打 磨、喷石英砂、喷玻璃珠 5 种涂装前处理工艺进行工艺 MPF2013 年 5 月 第 16 卷 第 5 期 39 现代涂装 MPF Modern Finishing 试验。每种前处理方式分别喷涂 A、B、C、D、E 类 5 种 底漆,然后按照 ISO 4624 进行附着力的测试,具体试 验如下。 2.1 酸洗钝化处理 2.1.1 酸洗钝化工艺 工艺流程:脱脂→水洗→酸洗→水洗→钝化→ 水洗→干燥。 通过酸洗使不锈钢表面平均厚度约 10 μm 的一 层薄膜被腐蚀掉,酸液的化学活性使得缺陷部位的溶 解率比其他表面高,因此酸洗可使不锈钢件的整个表 面趋于平衡,使一些原来容易造成腐蚀的隐患被清除。 更重要的是通过酸洗钝化,可使铁与铁的氧化物比铬 与铬的氧化物优先溶解,去掉了贫铬层,造成铬在不锈 钢表面富集,提高了抗腐蚀的稳定性。但是酸洗前应将 工件表面的油脂去除干净,否则会影响酸洗钝化的质 量,从而影响基材与底涂层之间的附着力。 2.1.2 酸洗钝化后附着力的检测 测试结果见表 1。 底漆种类 A B C D E 表 1 酸洗钝化后的附着力测试 MPa 涂装方式 附着力测试结果 空气喷涂 4.29(3.79~4.69) 空气喷涂 3.94(3.39~4.58) 空气喷涂 5.00(4.39~5.49) 空气喷涂 5.38(4.44~5.83) 电泳涂装 5.46(4.97~6.17) 从测试结果来看,在酸洗处理后的试板上喷涂不 同的底漆,其附着力的测试结果存在差异,其中 C 类、 D 类及 E 类底漆的附着力较高,A 类和 B 类底漆的附 着力偏低。 2.2 喷石英砂 2.2.1 喷石英砂预处理工艺 用压缩空气将石英砂喷射到不锈钢表面,对表面 进行清理或修饰加工。采用喷砂的工艺可以除去不锈 钢表面上的锈蚀物、氧化皮以及焊渣等,可提高不锈钢 的表面粗糙度,从而提高表面涂层的附着力;同时还能 消除部分焊接应力。喷砂之前先除油,再进行喷砂处 理。如果不除油,会影响喷砂的效果涂层的附着力。表 面粗糙度不仅对涂层附着力、防腐性能和使用寿命有 很大的影响,而且还影响到施工过程中涂料的用量,所 以需正确选择砂子的目数。粗糙度过大,波峰处涂料不 能完全遮盖底材表面,波峰的涂层厚度偏薄,防护性降 低,同时也会导致涂料的损耗增大。另外波谷处还可能 留有气泡,这是涂层起泡的隐患[2];粗糙度太小,则涂 M 40 PF2013 年 5 月 第 16 卷 第 5 期 层附着力下降,造成涂层早期损坏,出现涂层脱落、起 皮等现象。为此选定石英砂的型号为 60 ~ 80 目,喷砂 压力为 0.5 ~ 0.7 MPa。 2.2.2 喷石英砂处理后附着力的检查 测试结果见表 2。 底漆种类 A B C D E 表 2 喷石英砂处理后的附着力测试 MPa 涂装方式 附着力测试结果 空气喷涂 3.96(3.19~4.46) 空气喷涂 3.85(3.07~4.50) 空气喷涂 4.31(3.47~4.90) 空气喷涂 4.66(3.75~5.10) 电泳涂装 5.27(4.10~6.38) 从测试结果来看,在喷石英砂处理后的试板上喷 涂不同的底漆,其附着力的测试结果不同。D 类和 E 类底漆的附着力偏高,符合客户的要求;A 类、B 类及 C 类底漆的附着力偏低,没有达到客户的指标要求。 2.3 喷玻璃珠 2.3.1 喷玻璃珠预处理工艺 喷玻璃珠的原理和作用与喷砂基本相似,只是选 用的磨料不同。由于玻璃珠的尺寸规格均匀一致,成圆 性好,所以玻璃珠处理后的表面比较细腻,粗糙度均匀 一致,特别适合于表面质量要求较高的工件。喷玻璃珠 可有效清除不锈钢表面的焊接烧伤痕、打磨抛光痕、划 痕等缺陷,同时均化表面,从而提高不锈钢表面涂层的 附着力。玻璃珠的型号为 30 ~ 40 目,喷射压力为 0.5 ~ 0.7 MPa。 2.3.2 喷玻璃珠处理后附着力的检查 测试结果见表 3。 底漆种类 A B C D E 表 3 喷玻璃珠后的附着力测试 MPa 涂装方式 附着力测试结果 空气喷涂 3.92(3.59~4.13) 空气喷涂 4.21(3.68~4.67) 空气喷涂 5.33(4.87~5.60) 空气喷涂 5.16(4.28~5.61) 电泳涂装 5.42(4.04~6.10) 从测试结果来看,在喷石英砂处理后的试板上喷 涂不同的底漆,其附着力的测试结果不同。C 类、D 类 和 E 类底漆的附着力偏高,符合客户的要求;A 类和 B 类底漆的附着力偏低,没有达到客户的指标要求。 2.4 手工打磨处理 2.4.1 手工打磨预处理工艺 工艺流程:脱脂→水洗→干燥→人工打磨→有机 现代涂装 MPF Modern Finishing 溶剂清洗。打磨前先去除不锈钢表面的油脂和粉尘等 异物,以免影响打磨质量。然后采用圆盘式气动抛磨机 进行打磨粗化处理,砂纸型号为 80#~120#,为进一步 确保涂层的附着力。打磨后在涂装前还需进行一次清 洁,主要清除打磨过程中残留的金属粉尘、手指纹印等 异物。 2.4.2 手工打磨预处理后附着力的检查 测试结果见表 4。 底漆种类 A B C D E 表 4 手工打磨处理后的附着力测试 MPa 涂装方式 附着力测试结果 空气喷涂 4.05(3.79~4.37) 空气喷涂 4.05(3.35~4.55) 空气喷涂 5.06(4.86~5.34) 空气喷涂 5.29(5.02~5.44) 电泳涂装 5.22(4.50~5.87) 从测试结果来看,在喷石英砂处理后的试板上喷 涂不同的底漆,其附着力的测试结果不同。C 类、D 类 和 E 类底漆的附着力偏高,符合客户的要求;A 类和 B 类底漆的附着力偏低,没有达到客户的指标要求。 2.5 中温脱脂 2.5.1 中温脱脂后中温脱脂工艺 工艺流程:脱脂→水洗→干燥。主要是除去残留在 不锈钢表面的油脂、灰尘、盐分等异物。脱脂液的温度 为 40 ~ 50 ℃,时间为 30 min。处理后的工件充分干燥, 然后分别喷涂 5 种不同的底漆。 2.5.2 附着力的检查 附着力测试结果见表 5。 底漆种类 A B C D E 表 5 中温脱脂处理后的附着力测试 MPa 涂装方式 附着力测试结果 空气喷涂 4.40(2.91~4.50) 空气喷涂 4.28(3.76~4.58) 空气喷涂 5.13(4.95~5.32) 空气喷涂 5.11(4.37~5.97) 电泳涂装 5.18(5.15~5.46) 处理方式的附着力测试没有明显的区别。同一种底漆 采 取 不 同 的 处 理 方 式 , 其 附 着 力 测 试 结 果 相 近 ,所 以这 5 种前处理方式在正确使用的情况下都能满足 要求。 3.2 底漆的配套性对涂层附着力的影响 不同的底漆附着力的测试结果相差比较大,不锈 钢涂装用底漆的配套选择非常重要。底漆与基材的附 着力决定了整个复合涂层的附着力。其中 A 类和 B 类 底漆的附着力较差,D 类和 E 类底漆的附着力强。附 着力的大小顺序为:E>D>C>B>A。特别是 E 类电泳底 漆,涂层致密,附着力优异,同时电泳涂装也特别适合 结构复杂的零件,特别是对焊缝、棱边、角落等部位的 涂装明显优于普通空气喷涂,可显著提升涂层的整体 防护性能。 3.3 其他影响因素 株洲南车时代公司产品主要是焊接件,内部结构 复杂,表面凹凸不平,外形尺寸较大。从加工过程中前 处理质量的保证程度来看:1)手工打磨无法保证打磨 彻底到位,而且有些结构手工操作困难;2)目前涂装 厂的常温脱脂效果不是很好,而且脱脂效果不便于检 查,要保证脱脂效果最好采取中温脱脂,现有的涂装厂 不具备这种条件,而且工艺管控的难度较大;3)喷砂和 酸洗比较容易控制,也容易达到,但是酸洗需要重新增 加设备,另外酸洗液对环境的污染大,也不利于操作者 的身体健康。 综合各方面的情况,喷砂比较容易实现,也容易 保证质量。 4 结语 1)同一种底漆采取不同的处理方式,其附着力的 测试结果相近,保证标准的前处理工艺条件就能满足 前处理的质量要求。结合现有产品的结构特点、外形尺 寸及现有的设备能力等方面的因素综合分析,采取喷 砂处理方式较为适合现有的不锈钢制件。 2)底漆的配套性选择对不锈钢制件的整体涂装质 量影响较大,5 种底漆中 D 类和 E 类底漆与不锈钢基 材的配套性良好,其中 E 类底漆更适合工作环境相对 比较恶劣的不锈钢制件的涂装。 从测试结果来看,在中温脱脂处理后的试板上喷 涂不同的底漆,其附着力的测试结果不同。C 类、D 类 和 E 类底漆的附着力偏高,符合客户的要求;A 类和 B 类底漆的附着力偏低,没有达到客户的指标要求。 3 结果分析 3.1 前处理方式对附着力的影响 从前处理方式选择工艺试验的结果来看,5 种前 参考文献: [1] 宋玉苏,姚树人.涂层与基体金属附着力的研究进展[J].材料 保护,1999,32(9):21-22. [2] 王金鑫. 浅谈表面预处理对钢结构防护涂层附着力的影响 [J].中国涂料,2008,23(5):66-68. —— — — —— —— —— —— ———— —— — 收稿日期:2013-01-18 MPF2013 年 5 月 第 16 卷 第 5 期 41