涂裝前處理

趙 欣

(北京星航機電設備廠，北京 100074)

涂裝前處理

趙 欣

(北京星航機電設備廠，北京 100074)

涂裝前處理的質量關系著涂層的附著力及壽命，為獲得性能優良的涂層，介紹了鋼鐵件、鋁合金件及復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處理方法及特點，列舉了涂層常見的質量缺陷與前處理的關系。

鋼鐵件;鋁合金件;復合材料;涂裝;預處理;涂層缺陷

引 言

涂裝前處理是涂裝的基礎工藝，關系著涂層的附著力及使用壽命。沒有優質的前處理作保證，即使獲得了外觀優良的涂層，一旦受到外界的作用，就會起泡、脫落、由內而外地銹蝕，由此帶來的返修比原始涂裝更復雜，更困難。選擇合理的前處理方法，切實做好前處理工作是產品涂裝的關鍵。

1 前處理的方法

涂裝前處理，可以使工件表面達到無油、無銹、無機械雜質、有一定粗糙度，為下一步的涂裝作好準備。處理方法的選擇與工件的材質、表面狀態有關。常用的有鋼鐵件、鋁合金件及復合材料，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;復合材料的預處理是清除表面的脫模劑。除銹則視表面狀態而定，工件表面無銹，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溶劑或化學堿液兩種。

有機溶劑除油的實質是利用有機溶劑溶解油污。常用的有機溶劑有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。優點是操作方便，效率高，尤其適用于金屬與非金屬的組合件。缺點是不能除去表面的無機鹽類及堿類污物，而且有機溶劑揮發后，會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。要想獲得高質量的涂層，有機溶劑除油后再進行有機溶劑蒸汽除油或是堿液除油。

從節約能源及環保的角度考慮，水基清洗劑將逐漸取代有機溶劑除油。化學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，如潤滑油、凡士林等不與堿起反應，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，觀察零件表面的水膜可以判斷除油的效果，水膜連續，除油效果好。化學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械或化學除銹兩種。

小面積的銹蝕，可以通過鋼絲刷、砂輪等工具手工打磨處理，這種操作方式勞動強度大，效率低。在實際生產中，通常采用噴砂、噴丸處理。噴砂是利用壓縮空氣將細砂噴射到金屬表面，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，區別在于以金屬彈丸代替砂粒。涂裝前處理最好選擇濕噴砂，因為濕砂可以減少砂粒對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，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，數天不生銹。

噴砂可以同時除去鋼鐵表面的油污及鐵銹，尤其適合鑄件表面的清理。因為鑄件表面多孔，滲入孔內的酸、堿液不易清理，也難以中和。不足之處是只適用于構造簡單的零部件，形狀復雜的零件，必須在噴砂后配合手工打磨。

噴砂后的工件呈無光澤或半光澤的灰色，不宜再次觸摸。對于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，對于鑄件及盲孔，還可以采用噴砂的方式退漆。

噴砂時使用的砂粒尺寸及空氣壓力見表1［1］。

表1 噴砂用砂粒尺寸及空氣壓力

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

表2 鋼鐵化學除銹溶液配方及工藝條件

化學除銹后，工件表面，尤其是焊縫、小孔、深孔會殘留酸液，造成金屬的再次腐蝕，必須經過碳酸鈉溶液中和處理。酸性除銹時，由于有氫的析出，會導致金屬材料出現氫脆現象，因此涂裝前應將材料在高溫下(180～200℃)脫氫2～3 h，以保證金屬材料的機械性能。

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膜。磷化膜是多孔的晶體結構，能改善涂層與金屬的結合力，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:

磷化后應進行鈍化處理，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程中形成銹蝕。磷化處理后的工件24 h內應噴上底漆。

1.2 鋁合金件的前處理

1.2.1 除 油

鋁合金進行化學堿液除油時，因鋁合金會受到強堿的過浸蝕，所以溶液的pH應控制在9左右，常用鋁合金化學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，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氧化及電化學氧化兩種。化學氧化的膜層質軟不耐磨，δ為0.5～4 μm，有較好的吸附力，適用于陽極氧化難以處理的工件，如細長的導管、點焊件或鉚接件等。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量最佳，δ為3～4 μm，工件處理后尺寸無明顯變化。典型的磷酸鹽-鉻酸鹽氧化溶液配方及操作條件如下:

陽極氧化膜實質上是由兩層組成的，內層是Al2O3，外層是Al2O3·nH2O，與基材結合牢固，膜層呈錐形毛細管狀，孔隙率可達到20%，與涂層有良好的結合力。常用的有硫酸陽極氧化、鉻酸陽極氧化及草酸陽極氧化。硫酸陽極氧化的膜δ為5～20 μm，厚度高，吸附能力強，抗腐蝕性能好，但不適用于松孔度較大的鑄件、點焊件及鉚接件。鉻酸陽極氧化的膜δ為2～5 μm，能保護工件原有精度及粗糙度，質軟彈性好，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。草酸陽極氧化的膜層性能與硫酸陽極氧化類似，耐蝕性和耐磨性好，但成本高。

鋁合金硫酸陽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

鉻酸陽極氧化溶液配方及操作條件［2］如下:

化學氧化處理后的工件要求6 h內噴底漆，陽極氧化后的工件要求24 h內噴底漆。

1.3 復合材料的前處理

復合材料包括玻璃鋼、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合，一般采用機械打磨的方式清除。可用水膜連續30 s的方法檢測前處理質量，也可以目測檢查，要求工件表面發烏無光澤。脫膜劑未清理干凈時可用砂布蘸丙酮繼續打磨。

玻璃鋼制品在制造過程中，樹脂中易混有空氣，成型后形成氣泡。打磨掉脫模劑后，工件表面會出現凹坑，若是直接噴漆，會在涂層表面形成針孔，可以刮膩子提高涂層的裝飾性。

1.4 其 它

手工打磨是前處理中經常采用的，打磨砂布或砂紙型號根據涂層的厚度及質量等級來確定。打磨過程中應選用先粗后細的砂布或砂紙，打磨面漆應該使用400#或更細的耐水砂紙。打磨要按同一方向，不能轉圈打磨，打磨碳纖維應順著纖維的方向。打磨大型平板時，可用木塊墊著砂布操作。

工件經過化學或電化學處理后，采用水膜連續法檢測表面質量，一定要徹底干燥表面水分。可以先用無油無水的壓縮空氣吹干，再用無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系

在涂裝及干燥過程中，涂層的許多缺陷都是由于前處理不當造成的。

涂裝過程中涂層出現顆粒，可能是表面殘留機械雜質;涂層表面發花、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，在烘烤的過程中擴散出氣體;如果是鑄件，可能是孔內殘留清洗液;涂層有橫豎交錯的痕跡，是砂紙選得粗或是打磨方向混亂。

3 結論

不同的材質、不同的表面狀態適用于不同的涂裝前處理方法，在前處理過程中，選擇正確的前處理方法，才能保證涂層的質量，使涂層發揮應有的防護及裝飾作用。

［1］李國英.表面工程手冊［M］.北京:機械工業出版社，1997:1-4，17-18，22-30.

［2］國家機械工業委員會技工培訓教材編審組.中級涂裝工藝學［M］.北京:機械工業出版社，1988:142，158，169.

［3］葉揚祥，潘肇基.涂裝技術實用手冊［M］.北京:機械工業出版社，2003:240，245.

Pretreatment for Painting

ZHAO Xin

TQ630.4

B

1001-3849(2011)09-0036-03

2011-05-04