不銹鋼件涂裝前處理工藝的選擇

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

３.１.１   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。

３.１.２   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^(２)；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。

３.３.２ 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