不銹鋼件涂裝前處理工藝的選擇

2019-03-15 00:00


1 引言

隨著(zhù)軌道交通行業(yè)的快速發(fā)展,綜合考慮到車(chē)輛的安全性、耐腐蝕性、工藝性等因素,不銹鋼材質(zhì)的應用越來(lái)越多,逐步成為主要材料之一。不銹鋼材質(zhì)有著(zhù)優(yōu)異的抗腐蝕性,但是不銹鋼部件在成形、焊接、打磨、焊縫檢查(如探傷、耐壓試驗)及施工標記等過(guò)程中會(huì )帶來(lái)油污、鐵銹、非金屬臟物、油漆、焊渣與飛濺物等。這些物質(zhì)影響了不銹鋼部件表面質(zhì)量,破壞了其表面的氧化膜,降低了不銹鋼的抗腐蝕性能(包括點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕),甚至會(huì )導致應力腐蝕開(kāi)裂,所以不銹鋼件在加工后需進(jìn)行表面防護處理。目前我們的城軌產(chǎn)品中使用的不銹鋼部件主要采用涂裝的方式進(jìn)行裝飾和防護。

2 涂裝前處理質(zhì)量對涂層防護性能的影響

涂層的裝飾和防護作用的好壞,不僅與金屬基體及防腐涂料本身的性質(zhì)有關(guān),而且與金屬的前處理工藝的選擇有著(zhù)直接的關(guān)系。涂裝前處理工藝和質(zhì)量決定了涂層與基材的附著(zhù)力,附著(zhù)力與涂層保護性能密切相關(guān)。有機涂層的附著(zhù)力主要包括兩方面:首先是有機涂層與基體金屬表面的粘附力,其次是有機涂層本身的本體強度。在涂層的有效期內,涂層都必須牢固地附著(zhù)在基體表面,附著(zhù)力強度越大越好;良好的附著(zhù)力能有效地阻擋外界的腐蝕介質(zhì)對基體的滲透,推遲界面腐蝕的產(chǎn)生;同時(shí)牢固的附著(zhù)力可以阻止腐蝕產(chǎn)物的擴散,進(jìn)一步減緩界面腐蝕的進(jìn)程。另外涂層的本體強度也是非常重要的,涂層必須形成致密牢固連續的膜層,才能起到很好的阻擋作用。兩個(gè)方面缺一不可,附著(zhù)力不好,再完好的涂層也起不到作用;而涂層本體強度差,涂層易受到破壞,也無(wú)法很好的抵抗外界的腐蝕介質(zhì)的滲入(1)。這兩者共同決定涂層的附著(zhù)力,構成決定涂層保護作用的關(guān)鍵因素。 所以選擇正確的前處理工藝和底涂層對保證整個(gè)涂層系統的防護和裝飾性能至關(guān)重要。

3 不銹鋼涂裝預處理工藝的選擇

不銹鋼涂裝前表面預處理方式有很多種方式,主要結合被涂物的結構特點(diǎn)、尺寸、產(chǎn)量等進(jìn)行選擇,我們公司的產(chǎn)品可以采用的預處理方式主要有:氣動(dòng)/電動(dòng)工具打磨處理、酸洗鈍化處理及砂砂清理等。預處理的主要目的就是清除基材表面的異物,同時(shí)獲取合適的表面粗糙度,以利于涂層更好的粘附。為了找出合適的涂裝前處理工藝,按照ISO 4624的要求制作工藝試板,材質(zhì)為SUS 304,分別選取了酸洗鈍化、脫脂、手工打磨、噴石英砂、噴玻璃珠5種涂裝前處理工藝進(jìn)行工藝試驗。每種前處理方式分別噴涂A、B、C、D、E類(lèi)5種底漆,然后按照ISO 4624進(jìn)行附著(zhù)力的測試。具體試驗結果如下:

3.1   酸洗鈍化處理

..1   酸洗鈍化工藝

工藝流程:脫脂→水洗→酸洗→水洗→鈍化→水洗→干燥。

不銹鋼通過(guò)酸洗使不銹鋼表面平均約10微米厚一層被腐蝕掉,酸液的化學(xué)活性使得缺陷部位的溶解率比其它表面高,因此酸洗可使不銹鋼件的整個(gè)表面趨于平衡,一些原來(lái)容易造成腐蝕的隱患被清除。更重要的是通過(guò)酸洗鈍化,可使鐵與鐵的氧化物比鉻與鉻的氧化物優(yōu)先溶解,去掉了貧鉻層,造成鉻在不銹鋼表面富集,提高了抗腐蝕的穩定性。但是酸洗前將工件表面的油脂去除干凈,否則會(huì )影響酸洗鈍化的質(zhì)量,從而影響基材與底涂層之間的附著(zhù)力。

..2   酸洗鈍化后附著(zhù)力的檢測

測試結果見(jiàn)表1。

    從測試結果來(lái)看,酸洗處理后的試板噴涂不同的底漆,附著(zhù)力的測試結果存在差異,其中C類(lèi)、D類(lèi)及E類(lèi)底漆的附著(zhù)力較高,A類(lèi)和B類(lèi)底漆的附著(zhù)力偏低。

3.2   噴石英砂

3.2.1   噴石英砂預處理工藝

用壓縮空氣將石英砂噴射到不銹鋼的表面,對表面進(jìn)行清理或修飾加工。采用噴砂的工藝可以除去不銹鋼表面上的銹蝕物、氧化皮以及焊渣等,同時(shí)可提高不銹鋼表面粗糙度,從而提高表面涂層的附著(zhù)力;同時(shí)還能消除部分焊接應力。噴砂之前先除油,再進(jìn)行噴砂處理。如果不除油,會(huì )影響噴砂的效果涂層的附著(zhù)力。表面粗糙度不僅對涂層附著(zhù)力、防腐性能和使用壽命有很大的影響,而且還影響到施工過(guò)程中涂料的用量,所以需正確選擇砂子的目數。粗糙度過(guò)大,波峰處涂料不能完全遮蓋底材表面,波峰的涂層厚度偏薄,防護性降低,同時(shí)也會(huì )導致涂料的損耗增大。另外波谷處還可能留有氣泡,這是涂層起泡的隱患();粗糙度太小,則涂層附著(zhù)力下降,涂層出現早期損壞,出現涂層脫落、起皮等現象。為此選定石英砂的型號為60目~80目,噴砂壓力:0.5Mpa~0.7Mpa。

3.2.1 噴石英砂處理后附著(zhù)力的檢查

測試結果見(jiàn)表2。

從測試結果來(lái)看,噴石英砂處理后的試板噴涂不同的底漆,附著(zhù)力的測試結果不同。D類(lèi)和E類(lèi)底漆的附著(zhù)力偏高,符合客戶(hù)的要求;A類(lèi)、B類(lèi)及C類(lèi)底漆的附著(zhù)力,沒(méi)有達到客戶(hù)的指標要求。

3.3   噴玻璃珠

3.3.1 噴玻璃珠預處理工藝

噴玻璃珠的原理和作用與噴砂基本相似,只是選用的磨料不同。由于玻璃珠的尺寸規格均勻一致,成圓性好,所以玻璃珠處理后的表面比較細膩,粗糙度均勻一致,特別適合于表面質(zhì)量要求較高的工件。噴玻璃珠可有效清除不銹鋼表面的焊接燒傷痕、打磨拋光痕、劃痕等缺陷,同時(shí)均化表面,從而提高不銹鋼表面涂層的附著(zhù)力。玻璃珠的型號為壓力為30目~40目,噴射壓力:0.5Mpa~0.7Mpa。

..2 噴玻璃珠處理后附著(zhù)力的檢查

測試結果見(jiàn)表3。

從測試結果來(lái)看,噴石英砂處理后的試板噴涂不同的底漆,附著(zhù)力的測試結果不同。C類(lèi)、D類(lèi)和E類(lèi)底漆的附著(zhù)力偏高,符合客戶(hù)的要求;A類(lèi)和B類(lèi)底漆的附著(zhù)力偏低,沒(méi)有達到客戶(hù)的指標要求。

3.4 手工打磨處理

3.4.1 手工打磨預處理工藝

    工藝流程:脫脂   →水洗干燥人工打磨(80#120#)→有機溶劑清洗。打磨前先去除不銹鋼表面的油脂和粉塵等異物,以免影響打磨質(zhì)量。然后采用圓盤(pán)式氣動(dòng)拋磨機進(jìn)行打磨粗化處理,砂紙型號為80#120#。打磨后在涂裝前還需進(jìn)行一次清潔,主要清除打磨過(guò)程中殘留的金屬粉塵、手指紋印等異物,進(jìn)一步確保涂層的附著(zhù)力。

3.4.2 手工打磨預處理后附著(zhù)力的檢查

測試結果見(jiàn)表4。

從測試結果來(lái)看,噴石英砂處理后的試板噴涂不同的底漆,附著(zhù)力的測試結果不同。C類(lèi)、D類(lèi)和E類(lèi)底漆的附著(zhù)力偏高,符合客戶(hù)的要求;A類(lèi)和B類(lèi)底漆的附著(zhù)力偏低,沒(méi)有達到客戶(hù)的指標要求。

3.5 中溫脫脂

3.5.1 中溫脫脂工藝

工藝流程:脫脂水洗干燥。

主要是除去殘留在銹鋼表面的油脂、灰塵、鹽分等異物。脫脂液的溫度40℃~50℃,時(shí)間為30min。處理后的工件充分干燥,然后分別噴涂五種不同的底漆。

3.5.2 附著(zhù)力的檢查

附著(zhù)力測試結果見(jiàn)表5。

從測試結果來(lái)看,中溫脫脂處理后的試板噴涂不同的底漆,附著(zhù)力的測試結果不同。C類(lèi)、D類(lèi)和E類(lèi)底漆的附著(zhù)力偏高,符合客戶(hù)的要求;A類(lèi)和B類(lèi)底漆的附著(zhù)力偏低,沒(méi)有達到客戶(hù)的指標要求。

4 結果分析

4.1 前處理方式對附著(zhù)力的影響

從前處理方式選擇工藝試驗的結果來(lái)看,五種前處理方式的附著(zhù)力測試沒(méi)有明顯的區別。同一種底漆分別采取不同的處理方式,其附著(zhù)力測試結果相近,所以這五種前處理方式在正確使用的情況下都能滿(mǎn)足要求。

4.2 底漆的配套性對涂層附著(zhù)力的影響

不同的底漆附著(zhù)力的測試結果相差比較大,不銹鋼涂裝用底漆的配套選擇非常重要。底漆與基材的附著(zhù)力決定了整個(gè)復合涂層的附著(zhù)力。其中A類(lèi)和B類(lèi)底漆的附著(zhù)力較差,D類(lèi)和E類(lèi)底漆的附著(zhù)力強。附著(zhù)力的大小順序為E>D>C>B>A。特別是E類(lèi)電泳底漆,涂層致密,附著(zhù)力優(yōu)異,同時(shí)電泳涂裝也特別適合結構復雜的零件,特別是對焊縫、棱邊、角落等部位的涂裝明顯優(yōu)于普通空氣噴涂,可顯著(zhù)提升涂層的整體防護性能。

4.3 其它影響因素

公司產(chǎn)品主要是焊接件,內部結構復雜,表面凹凸不平,外形尺寸較大。從加工過(guò)程中前處理質(zhì)量的保證程度來(lái)看:1)手工打磨無(wú)法保證徹底打到位,而且有些結構手工操作困難;2)目前涂裝廠(chǎng)的常溫脫脂的效果不是很好,而且脫脂的效果不便于檢查,要保證脫脂效果最好采取中溫脫脂,現有的涂裝廠(chǎng)不具備這種條件,而且工藝管控的難度較大;3)噴砂和酸洗比較容易控制,也容易達到,但是酸洗需要重新增加設備,另外酸洗液對環(huán)境的污染大,也不利于操作者的身體健康;所以綜合各方面的情況,噴砂比較容易實(shí)現,也容易保證質(zhì)量。

5 結語(yǔ)

     1)同一種底漆采取不同的處理方式,附著(zhù)力的測試結果相近,保證標準的前處理工藝條件就能滿(mǎn)足前處理的質(zhì)量要求。結合現有產(chǎn)品的結構特點(diǎn)、外形尺寸、現有的設備能力等方面的因素綜合分析,采取噴砂處理方式較為適合現有的不銹鋼制件。

    2)底漆的配套性選擇對不銹鋼制件的整體涂裝質(zhì)量影響較大,五種底漆中D類(lèi)和E類(lèi)底漆與不銹鋼基材的配套性良好,其中E類(lèi)底漆更適合工作環(huán)境相對較惡劣的不銹鋼制件的涂裝。

來(lái)源:現代涂料與涂裝








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