趙 欣

(北京星航機(jī)電設(shè)備廠，北京 100074)

涂裝前處理

趙 欣

(北京星航機(jī)電設(shè)備廠，北京 100074)

涂裝前處理的質(zhì)量關(guān)系著涂層的附著力及壽命，為獲得性能優(yōu)良的涂層，介紹了鋼鐵件、鋁合金件及復(fù)合材料涂裝前常用的除油、除銹、磷化、弱腐蝕、氧化及除脫磨劑等預(yù)處理方法及特點(diǎn)，列舉了涂層常見(jiàn)的質(zhì)量缺陷與前處理的關(guān)系。

鋼鐵件;鋁合金件;復(fù)合材料;涂裝;預(yù)處理;涂層缺陷

引 言

涂裝前處理是涂裝的基礎(chǔ)工藝，關(guān)系著涂層的附著力及使用壽命。沒(méi)有優(yōu)質(zhì)的前處理作保證，即使獲得了外觀優(yōu)良的涂層，一旦受到外界的作用，就會(huì)起泡、脫落、由內(nèi)而外地銹蝕，由此帶來(lái)的返修比原始涂裝更復(fù)雜，更困難。選擇合理的前處理方法，切實(shí)做好前處理工作是產(chǎn)品涂裝的關(guān)鍵。

1 前處理的方法

涂裝前處理，可以使工件表面達(dá)到無(wú)油、無(wú)銹、無(wú)機(jī)械雜質(zhì)、有一定粗糙度，為下一步的涂裝作好準(zhǔn)備。處理方法的選擇與工件的材質(zhì)、表面狀態(tài)有關(guān)。常用的有鋼鐵件、鋁合金件及復(fù)合材料，鋼鐵件的處理包括除油、除銹及磷化;鋁材則采用除油、弱腐蝕和氧化處理;復(fù)合材料的預(yù)處理是清除表面的脫模劑。除銹則視表面狀態(tài)而定，工件表面無(wú)銹，則不需要處理。

1.1 鋼鐵件的前處理

1.1.1 除 油

鋼鐵件的除油通常采用有機(jī)溶劑或化學(xué)堿液兩種。

有機(jī)溶劑除油的實(shí)質(zhì)是利用有機(jī)溶劑溶解油污。常用的有機(jī)溶劑有120#汽油、丙酮或甲苯等，可以采用浸泡刷洗的方式也可以采用擦拭的方式。優(yōu)點(diǎn)是操作方便，效率高，尤其適用于金屬與非金屬的組合件。缺點(diǎn)是不能除去表面的無(wú)機(jī)鹽類及堿類污物，而且有機(jī)溶劑揮發(fā)后，會(huì)在表面留下一層極薄的油膜，影響涂層的附著力，因此只適用于要求不太高的涂裝。要想獲得高質(zhì)量的涂層，有機(jī)溶劑除油后再進(jìn)行有機(jī)溶劑蒸汽除油或是堿液除油。

從節(jié)約能源及環(huán)保的角度考慮，水基清洗劑將逐漸取代有機(jī)溶劑除油。化學(xué)堿液除油是利用堿液的皂化作用及乳化作用，將零件表面的油污溶解在堿溶液中。礦物油，如潤(rùn)滑油、凡士林等不與堿起反應(yīng)，需要在堿液中加入表面活性劑，以提高除油效果。清洗除油后的工件時(shí)，觀察零件表面的水膜可以判斷除油的效果，水膜連續(xù)，除油效果好?；瘜W(xué)堿液除油的典型配方及工藝條件如下:

1.1.2 除 銹

鋼鐵件的除銹通常采用機(jī)械或化學(xué)除銹兩種。

小面積的銹蝕，可以通過(guò)鋼絲刷、砂輪等工具手工打磨處理，這種操作方式勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低。在實(shí)際生產(chǎn)中，通常采用噴砂、噴丸處理。噴砂是利用壓縮空氣將細(xì)砂噴射到金屬表面，利用砂粒的沖擊力除去表面的銹蝕，分為干噴及濕噴兩種。噴丸與干噴砂類似，區(qū)別在于以金屬?gòu)椡璐嫔傲！Ｍ垦b前處理最好選擇濕噴砂，因?yàn)闈裆翱梢詼p少砂粒對(duì)金屬表面的沖擊作用，降低表面的粗糙度，提高涂層的美觀性。為了防止工件除銹后、涂漆前再次生銹，濕噴砂時(shí)，可在水中加入1% ～1.5%的防銹劑(磷酸鈉、亞硝酸鈉、碳酸鈉和乳化液)，這樣可使金屬表面鈍化，數(shù)天不生銹。

噴砂可以同時(shí)除去鋼鐵表面的油污及鐵銹，尤其適合鑄件表面的清理。因?yàn)殍T件表面多孔，滲入孔內(nèi)的酸、堿液不易清理，也難以中和。不足之處是只適用于構(gòu)造簡(jiǎn)單的零部件，形狀復(fù)雜的零件，必須在噴砂后配合手工打磨。

噴砂后的工件呈無(wú)光澤或半光澤的灰色，不宜再次觸摸。對(duì)于δ＜1 mm的薄壁件，不建議噴砂，以防止零件形變。噴砂不僅可作為除銹的方法，對(duì)于鑄件及盲孔，還可以采用噴砂的方式退漆。

噴砂時(shí)使用的砂粒尺寸及空氣壓力見(jiàn)表1［1］。

表1 噴砂用砂粒尺寸及空氣壓力

化學(xué)除銹是鋼鐵表面的氧化物與酸反應(yīng)，生成溶于水的鹽類，以達(dá)到除去銹蝕的目的。碳素鋼及低、中合金鋼、鑄件、不銹鋼應(yīng)選擇不同的溶液配方［1］，見(jiàn)表 2。

表2 鋼鐵化學(xué)除銹溶液配方及工藝條件

化學(xué)除銹后，工件表面，尤其是焊縫、小孔、深孔會(huì)殘留酸液，造成金屬的再次腐蝕，必須經(jīng)過(guò)碳酸鈉溶液中和處理。酸性除銹時(shí)，由于有氫的析出，會(huì)導(dǎo)致金屬材料出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象，因此涂裝前應(yīng)將材料在高溫下(180～200℃)脫氫2～3 h，以保證金屬材料的機(jī)械性能。

1.1.3 磷 化

磷化是將鋼鐵件浸泡在以磷酸鹽為主的溶液中，在一定溫度下，使其表面生成一層不溶的磷酸鹽保護(hù)膜。磷化膜是多孔的晶體結(jié)構(gòu)，能改善涂層與金屬的結(jié)合力，提高基體金屬的抗腐蝕性。作為涂裝的底層，一般選擇磷酸鋅系磷化液，以濃縮液配制，Y862鋅系磷化液配方［1］及操作條件如下:

磷化后應(yīng)進(jìn)行鈍化處理，這樣可以保證磷化膜的防腐蝕性能，避免在零件水洗及自然干燥過(guò)程中形成銹蝕。磷化處理后的工件24 h內(nèi)應(yīng)噴上底漆。

1.2 鋁合金件的前處理

1.2.1 除 油

鋁合金進(jìn)行化學(xué)堿液除油時(shí)，因鋁合金會(huì)受到強(qiáng)堿的過(guò)浸蝕，所以溶液的pH應(yīng)控制在9左右，常用鋁合金化學(xué)除油液的配方及操作條件如下:

1.2.2 弱腐蝕

鋁合金的弱腐蝕一般采用弱堿腐蝕，目的是為了進(jìn)一步除掉工件表面的污物，并將鋁合金表面天然的氧化膜Al2O3清除掉，使基體金屬裸露出來(lái)，以利于后序的氧化處理。弱堿腐蝕溶液的工藝配方及操作條件如下［2］:

1.2.3 氧化處理

鋁合金的氧化分為化學(xué)氧化及電化學(xué)氧化兩種。化學(xué)氧化的膜層質(zhì)軟不耐磨，δ為0.5～4 μm，有較好的吸附力，適用于陽(yáng)極氧化難以處理的工件，如細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)管、點(diǎn)焊件或鉚接件等。常用的方法有堿性溶液氧化法、磷酸-鉻酸鹽法及鉻酸鹽氧化法。其中磷酸-鉻酸鹽法形成的氧化膜質(zhì)量最佳，δ為3～4 μm，工件處理后尺寸無(wú)明顯變化。典型的磷酸鹽-鉻酸鹽氧化溶液配方及操作條件如下:

陽(yáng)極氧化膜實(shí)質(zhì)上是由兩層組成的，內(nèi)層是Al2O3，外層是Al2O3·nH2O，與基材結(jié)合牢固，膜層呈錐形毛細(xì)管狀，孔隙率可達(dá)到20%，與涂層有良好的結(jié)合力。常用的有硫酸陽(yáng)極氧化、鉻酸陽(yáng)極氧化及草酸陽(yáng)極氧化。硫酸陽(yáng)極氧化的膜δ為5～20 μm，厚度高，吸附能力強(qiáng)，抗腐蝕性能好，但不適用于松孔度較大的鑄件、點(diǎn)焊件及鉚接件。鉻酸陽(yáng)極氧化的膜δ為2～5 μm，能保護(hù)工件原有精度及粗糙度，質(zhì)軟彈性好，適合尺寸公差小和表面光度高的工件，但成本高，不適合w(銅)＞4%的鋁合金。草酸陽(yáng)極氧化的膜層性能與硫酸陽(yáng)極氧化類似，耐蝕性和耐磨性好，但成本高。

鋁合金硫酸陽(yáng)極氧化溶液配方及操作條件如下:

適用一般鋁及其合金

適用鋁鎂合金

鉻酸陽(yáng)極氧化溶液配方及操作條件［2］如下:

化學(xué)氧化處理后的工件要求6 h內(nèi)噴底漆，陽(yáng)極氧化后的工件要求24 h內(nèi)噴底漆。

1.3 復(fù)合材料的前處理

復(fù)合材料包括玻璃鋼、碳纖維等，這些材料在成型后表面附著一層脫膜劑，阻隔了涂層與基材的結(jié)合，一般采用機(jī)械打磨的方式清除?？捎盟みB續(xù)30 s的方法檢測(cè)前處理質(zhì)量，也可以目測(cè)檢查，要求工件表面發(fā)烏無(wú)光澤。脫膜劑未清理干凈時(shí)可用砂布蘸丙酮繼續(xù)打磨。

玻璃鋼制品在制造過(guò)程中，樹(shù)脂中易混有空氣，成型后形成氣泡。打磨掉脫模劑后，工件表面會(huì)出現(xiàn)凹坑，若是直接噴漆，會(huì)在涂層表面形成針孔，可以刮膩?zhàn)犹岣咄繉拥难b飾性。

1.4 其 它

手工打磨是前處理中經(jīng)常采用的，打磨砂布或砂紙型號(hào)根據(jù)涂層的厚度及質(zhì)量等級(jí)來(lái)確定。打磨過(guò)程中應(yīng)選用先粗后細(xì)的砂布或砂紙，打磨面漆應(yīng)該使用400#或更細(xì)的耐水砂紙。打磨要按同一方向，不能轉(zhuǎn)圈打磨，打磨碳纖維應(yīng)順著纖維的方向。打磨大型平板時(shí)，可用木塊墊著砂布操作。

工件經(jīng)過(guò)化學(xué)或電化學(xué)處理后，采用水膜連續(xù)法檢測(cè)表面質(zhì)量，一定要徹底干燥表面水分?？梢韵扔脽o(wú)油無(wú)水的壓縮空氣吹干，再用無(wú)布毛的棉布擦拭干凈，也可以待自然晾干后，放入烘干箱，50～80℃條件下烘30min。

2 涂層缺陷與前處理的關(guān)系

在涂裝及干燥過(guò)程中，涂層的許多缺陷都是由于前處理不當(dāng)造成的。

涂裝過(guò)程中涂層出現(xiàn)顆粒，可能是表面殘留機(jī)械雜質(zhì);涂層表面發(fā)花、收縮、凹坑，可能是表面殘留油污;涂層表面有針孔，可能是表面殘留水分。涂層干燥過(guò)程中不干返粘，可能是表面殘留油污;涂層起泡，可能是表面殘留鐵銹，在烘烤的過(guò)程中擴(kuò)散出氣體;如果是鑄件，可能是孔內(nèi)殘留清洗液;涂層有橫豎交錯(cuò)的痕跡，是砂紙選得粗或是打磨方向混亂。

3 結(jié)論

不同的材質(zhì)、不同的表面狀態(tài)適用于不同的涂裝前處理方法，在前處理過(guò)程中，選擇正確的前處理方法，才能保證涂層的質(zhì)量，使涂層發(fā)揮應(yīng)有的防護(hù)及裝飾作用。

［1］李國(guó)英.表面工程手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1997:1-4，17-18，22-30.

［2］國(guó)家機(jī)械工業(yè)委員會(huì)技工培訓(xùn)教材編審組.中級(jí)涂裝工藝學(xué)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1988:142，158，169.

［3］葉揚(yáng)祥，潘肇基.涂裝技術(shù)實(shí)用手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003:240，245.

Pretreatment for Painting

ZHAO Xin

TQ630.4

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2011-05-04