時(shí) 曉，馬新俠，吳雅茹，王曉麗，劉漢彬

（濰柴重機(jī)股份有限公司，山東濰坊 261001）

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保重視程度地不斷加強(qiáng)，各種環(huán)保政策發(fā)布，對(duì)中國(guó)涂料行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響。其中，禁止使用高VOCs 含量的溶劑型涂料，推廣水性等低VOCs 含量涂料等措施成為重點(diǎn)。2016 年發(fā)布的《國(guó)家鼓勵(lì)的有毒有害原料（產(chǎn)品）替代品目錄（2016 年版）》就提出各類(lèi)水性涂料替代溶劑型涂料。水性漆與油性漆相比，使用無(wú)色無(wú)毒的水作為溶劑，減少有機(jī)溶劑的使用，大大降低了涂料中VOCs 的排放量和環(huán)境污染，屬于綠色環(huán)保涂料[1]。

工業(yè)涂料領(lǐng)域，尤其是汽車(chē)領(lǐng)域更為強(qiáng)調(diào)使用水性涂料。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋鑄件在加工裝配前需要噴涂底漆進(jìn)行防銹，避免在加工過(guò)程中出現(xiàn)銹蝕，影響產(chǎn)品最終整機(jī)噴漆效果。如果底漆出現(xiàn)問(wèn)題，需要對(duì)鑄件進(jìn)行重新拋丸噴漆，造成人力和成本的浪費(fèi)。本文主要針對(duì)鑄件用水性底漆使用過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題包括閃銹、脫漆、漆面白點(diǎn)及漆渣等進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的解決措施。

1 漆渣

1.1 缺陷分析

漆渣主要表現(xiàn)為水性漆噴涂后表面有顆粒狀異物凸起于涂膜表面，漆面粗糙度大。其根本原因?yàn)閲娖犰F化過(guò)程中霧化不充分，存在大小不一的液滴或其中存在顆粒物，粘附于漆膜表面形成凸起，見(jiàn)圖1。

圖1 漆渣缺陷圖

1.2 漆渣來(lái)源分析

漆渣產(chǎn)生的根本原因是漆面存在顆粒度較大的雜質(zhì)，無(wú)論是漆塊或灰塵，影響其漆膜光潔度。

噴漆系統(tǒng)雖然流程較短，但其中雜質(zhì)來(lái)源及異常點(diǎn)較多。常見(jiàn)的空氣噴漆系統(tǒng)主要由空壓機(jī)、油水分離器、壓力控制器、涂料貯存罐以及噴槍組成（見(jiàn)圖2）。噴漆過(guò)程為空氣在通過(guò)空壓機(jī)及油水分離器后到達(dá)壓力控制器，受壓力控制器調(diào)節(jié)后輸出穩(wěn)定壓力的壓縮空氣，通過(guò)一條管路直接進(jìn)入噴槍?zhuān)硪粭l進(jìn)入涂料貯存罐為噴槍提供涂料，噴槍內(nèi)涂料在壓縮空氣作用下霧化噴出。壓縮空氣及涂料管路內(nèi)基本具備過(guò)濾環(huán)節(jié)。完成后，使用清洗劑沖洗涂料管路。以上多個(gè)環(huán)節(jié)都存在有雜質(zhì)或影響霧化的可能性。

圖2 噴漆系統(tǒng)示意圖

漆膜表面漆渣來(lái)源主要分為三個(gè)：一是噴漆系統(tǒng)中帶來(lái)的雜質(zhì)或液滴；二是噴漆霧化不充分產(chǎn)生的小液滴；三是鑄件表面清潔度差，表面存在浮灰雜質(zhì)。

1.3 漆渣解決方案

根據(jù)漆渣的來(lái)源，我們有以下解決方案。

一是排查鑄件表面是否存在較大顆粒浮灰或雜質(zhì)。噴漆施工前對(duì)鑄件進(jìn)行兩次及以上的清吹，有條件的可以進(jìn)行濕法清理，減少表面大顆粒雜質(zhì)。

二是排查噴漆工具霧化噴嘴霧化效果，如果霧化效果不好，極易在鑄件表面形成漆渣。

首先，檢查霧化噴嘴每次施工完成后是否清洗到位，是否存在漆渣殘留，避免影響霧化效果。

其次，水性漆本身特性問(wèn)題，對(duì)于單組分水性漆可能為水性漆粘度大或本身細(xì)度不足，導(dǎo)致霧化不良；對(duì)于雙組分水性漆可能為固化反應(yīng)速度快，在噴射霧化過(guò)程已經(jīng)固化，形成漆渣，以上兩個(gè)問(wèn)題均可以通過(guò)調(diào)整水性漆組分進(jìn)行解決。

三是排查噴漆系統(tǒng)中是否存在雜質(zhì)或影響霧化的大顆粒物。（1）涂料管清洗效果差，存在硬化漆渣?？梢哉{(diào)整清洗溶劑與水的比例、調(diào)整清洗溶劑溫度以及清洗方式進(jìn)行改善。采用清洗溶劑和壓縮空氣間隙式交替清洗效果較好[2]。（2）壓縮空氣中存在雜質(zhì)，隨漆一同被施工至鑄件表面。檢查壓縮控制過(guò)濾環(huán)節(jié)是否出現(xiàn)破損或過(guò)濾不良情況。（3）噴漆環(huán)境溫濕度控制不足，在水性漆施工窗口之外。過(guò)高的施工溫度和過(guò)低的濕度導(dǎo)致漆霧提前干燥固化，最終表現(xiàn)為漆面漆渣。

2 閃銹

2.1 缺陷表現(xiàn)

閃銹主要表現(xiàn)為水性漆噴涂后漆面短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)深紅黑色銹斑，通常形狀為直徑2mm～4mm的圓形，見(jiàn)圖3。鑄鐵類(lèi)鑄件，尤其是蠕墨鑄鐵鑄件在施工水性漆的過(guò)程中極易出現(xiàn)該缺陷。閃銹經(jīng)常發(fā)生在漆膜較厚或夾角凹槽處及其附近，一旦發(fā)生需將閃銹區(qū)域打磨光滑后重新補(bǔ)漆。

圖3 閃銹缺陷圖

2.2 缺陷原因分析

閃銹產(chǎn)生的根本原因是水性涂料與鑄件表面形成的微電流腐蝕。水性漆以水為主要分散介質(zhì)，屬于導(dǎo)體，與鑄件存在電位差的不同區(qū)域形成微小電池，同時(shí)水的比熱容較大，揮發(fā)速率慢，這樣在水性涂料成膜過(guò)程的短時(shí)間內(nèi)發(fā)生了電離腐蝕，形成閃銹。鑄鐵中的石墨作為有效陰極，能夠加速基體腐蝕，理論上石墨表面積越大，腐蝕情況越嚴(yán)重，因此石墨由片狀向蠕蟲(chóng)狀再向球狀過(guò)度，腐蝕程度會(huì)降低[3]。但實(shí)際生產(chǎn)中，蠕墨鑄鐵的閃銹率要高于片狀石墨，分析認(rèn)為，蠕墨鑄鐵中參與蠕化反應(yīng)的Mg 元素較為活潑，促進(jìn)了微電池的電化學(xué)腐蝕。

2.3 閃銹解決方案

根據(jù)閃銹問(wèn)題產(chǎn)生的原因分析，我們有兩方面的解決方案。

一是改進(jìn)水性漆配方，減少配方內(nèi)離子的引入，選擇對(duì)底材有鈍化作用的原料，從而減少微電池的形成，減少腐蝕源。我們可以與供應(yīng)商進(jìn)行溝通，避免使用陰離子型的分散劑以及引入有機(jī)雜環(huán)化合物類(lèi)防銹顏料，將水性漆pH 值控制在9.0～9.5 以上，通過(guò)強(qiáng)堿鈍化基材表面，保持防閃銹性能[4]。

二是提高水性漆表干速度，減少腐蝕時(shí)間。（1）使用揮發(fā)速率快的助劑，提高表干速度，減少閃銹可能性；（2）控制噴漆件溫濕度，水性漆施工最佳窗口溫度10～35℃，濕度在40%～70%，盡可能施工后立刻進(jìn)行高溫烘干[5]；（3）控制首次噴漆的漆膜厚度，如漆膜厚度要求較大，可分多次涂裝來(lái)滿足要求。

3 脫漆

3.1 缺陷表現(xiàn)

鑄件脫漆缺陷主要表現(xiàn)為鑄件漆面起皮脫落或在后續(xù)加工清洗過(guò)程中發(fā)生脫落。

3.2 脫漆原因分析

鑄件脫漆產(chǎn)生的根本原因是鑄件底漆本身原因或因外界因素（如切削液、清洗劑或機(jī)油）等造成的附著力下降或是沖擊力超出附著力情況。

根據(jù)脫漆區(qū)域與不脫漆區(qū)域的界限情況，界限明顯的通常是附著力低導(dǎo)致的成片脫落，界限不明顯的是由于本身附著力受外界因素降低或加工清洗力過(guò)大導(dǎo)致的漸進(jìn)式脫漆，見(jiàn)圖4。

圖4 脫漆缺陷圖

3.3 脫漆解決方案

根據(jù)脫漆缺陷的原因分析，重點(diǎn)解決附著力低以及可能導(dǎo)致附著力下降的外界因素。

一是確保鑄件漆面的附著力的措施。（1）做好鑄件清吹，提高鑄件表面清潔度，避免灰塵顆粒對(duì)附著力的影響。（2）選擇合適的漆膜厚度，滿足性能的前提下盡可能降低單次施工的漆膜厚度，避免起皮缺陷，降低成本。（3）如有條件，施工后高溫烘干可以有效提高漆膜附著力和質(zhì)量。

二是減少可能會(huì)導(dǎo)致附著力下降的外界因素。（1）調(diào)整水性漆組份或加工過(guò)程各類(lèi)試劑，避免漆膜與后續(xù)加工清洗過(guò)程各類(lèi)試劑發(fā)生反應(yīng)，造成的附著力降低。（2）及時(shí)更換加工切削液，避免切削液過(guò)度使用產(chǎn)生鹽分堆積，破壞漆膜。（3）加工清洗過(guò)程，盡可能采用旋轉(zhuǎn)式清洗設(shè)備，避免長(zhǎng)時(shí)間沖刷固定區(qū)域，同時(shí)控制清洗壓力和清洗溫度，可以有效避免脫漆問(wèn)題的發(fā)生。

4 白點(diǎn)

4.1 缺陷表現(xiàn)

白點(diǎn)主要表現(xiàn)為水性漆噴涂后漆膜表面有白色顆粒凸起于涂膜表面，使用工具打磨后可以去除且不再重復(fù)產(chǎn)生，見(jiàn)圖5。

圖5 白點(diǎn)缺陷圖

4.2 白點(diǎn)原因分析

通過(guò)對(duì)噴漆環(huán)境進(jìn)行144 天的溫濕度監(jiān)控，見(jiàn)圖6，發(fā)現(xiàn)白點(diǎn)缺陷通常出現(xiàn)在濕度大于80%的環(huán)境下，尤其是低溫高濕的環(huán)境下，極易出現(xiàn)白點(diǎn)情況。分析認(rèn)為白點(diǎn)缺陷為水性漆中鹽堿類(lèi)組分的非常規(guī)析出，低溫導(dǎo)致鹽堿類(lèi)組份在溶劑中的溶解度下降，同時(shí)高濕環(huán)境延長(zhǎng)了漆膜的干燥時(shí)間，使得鹽堿類(lèi)組份能充分聚集析出，形成白色顆粒。析出完成后或漆膜干燥后自然不再重復(fù)產(chǎn)生。

圖6 環(huán)境溫濕度監(jiān)控圖

4.3 白點(diǎn)解決方案

根據(jù)白點(diǎn)原因的分析，我們有以下解決方案。

一是調(diào)整水性漆組分配比。（1）調(diào)整水性漆中防銹助劑的比例，通常水性漆會(huì)使用鹽堿類(lèi)助劑調(diào)整pH 值至9.0 以上，來(lái)降低閃銹幾率，可以采用鐵紅等還原性物質(zhì)來(lái)取代鹽堿類(lèi)助劑。（2）提高干燥速度，減少析出時(shí)間。

二是控制噴漆環(huán)境溫濕度，將環(huán)境溫濕度控制在水性漆的施工窗口內(nèi)，對(duì)于異常天氣要有排風(fēng)除濕等措施。

5 結(jié)語(yǔ)

本文主要總結(jié)了水性漆在鑄鐵件上施工出現(xiàn)的常見(jiàn)問(wèn)題分析及解決措施，運(yùn)用因果鏈思維提供快速排查解決問(wèn)題的思路。

（1）漆渣問(wèn)題可以通過(guò)提高鑄件表面清潔度、改進(jìn)霧化效果以及系統(tǒng)排查噴漆系統(tǒng)內(nèi)雜質(zhì)進(jìn)行解決。

（2）閃銹問(wèn)題可以通過(guò)優(yōu)化水性漆成分、增加防閃銹助劑以及提高干燥速度來(lái)進(jìn)行解決。

（3）脫漆問(wèn)題可以通過(guò)提高鑄件表面清潔度、改進(jìn)漆膜施工厚度、提高干燥速度以及優(yōu)化加工清洗工藝來(lái)進(jìn)行解決。

（4）白點(diǎn)問(wèn)題可以通過(guò)優(yōu)化水性漆堿性助劑、提高干燥速度以及控制噴漆環(huán)境溫濕度進(jìn)行解決。