基于水性納米技術的某型武器表面自動浸涂裝置及噴涂工藝流程研究

黃文勝++++田志強+++于鑫++++原瑞宏+++馬威

摘 要： 某型武器裝備為新型步兵武器的代表，在其表面防護中采用水性納米技術，可大大提高防護層的附著力、硬度、耐磨、耐鹽霧及熱震等性能。同時，針對水性納米技術特點，設計的自動浸漬提拉浸涂裝置和噴涂工藝能有效能提高水性納米膜層的性能。

關鍵詞： 水性納米噴 涂工 藝流程

某型武器裝備被譽為陸軍之基，數量多，應用范圍廣，使用環境涵蓋了從低溫高寒地區到高鹽高濕海島等所有地區，表面防護要求高。然而，一旦某型武器裝備表面防護層遭到破壞，武器金屬構件就會裸露在大氣中，極易發生大氣腐蝕，嚴重時還會造成金屬構件失效，影響射擊可靠性、穩定性及安全性，縮短武器的使用壽命。當前，部隊對武器裝備通常采用涂油防護，而武器表面維修方法主要采用高溫氧化、磷化、噴膠、噴漆等工藝。這些工藝存在設備要求高、操作復雜、技術難度大、耗能高、環境污染大、涂層防腐耐磨性能差等問題，而且部隊修理難以開展。水性納米涂料，是涂料發展的主流方向，各方面性能優越，使之應用到某型武器裝備表面防護現已有大量研究，涂料施工工藝是研究的重點。

本研究的主要目的是幫助普通連隊解決實際問題，因此需要注重噴涂工作的簡單性和實用性。為了方便一般戰士掌握噴涂技能，噴霧罐包裝的水性納米涂料易于攜帶，使用方便，但是噴涂的效果不如浸涂效果好。本研究結合部隊實際，設計了一種自動浸漬提拉浸涂設備，并依據該型裝備的修理規程，制定了水性納米涂料的噴涂工藝流程，為從事相關工作的部隊維修技師提供參考。

一、自動浸漬提拉浸涂設備的設計

該自動浸漬提拉浸涂裝置，按照浸漬、提拉、沉積、排水、干燥五個階段進行，極大地提高了零件表面，尤其是狹小縫隙內金屬表面的浸漬涂膜質量。

該裝置包含步進電機控制系統（上下直線運動）、自動給液-溫控-排水系統、超聲振蕩系統。

系統設計參數重點考慮的是影響薄膜厚度的因素，溶液黏度、重力、提拉速度、液體和蒸氣之間的表面張力。

當基質的速度和液體的黏度不高時，薄膜的厚度可以由Landau和levich方程計算出：

h=■

其中U為提拉的速度，η為黏度，γLV為液體-揮發氣間的表面張力。

對于系統而言，高分子膜的厚薄程度隨著U2/3的變化而變化。這個方程假定黏度和牛頓常量不變，并且忽略dell蒸發的影響。蒸發的速率（m）：（3.2）m=k（pe-pi）。

本課題的研究表明，帶液量上行速度控制在1.5-3mm/s時，得到的膜層質量較高；下行速度控制在2-5mm/s時，具有一定的預濕掛料作用，改善了涂料的浸涂速度。

二、噴涂工藝流程的制定

（一）表面處理工藝流程

1.條件要求

（1）場地：空曠車間（場地）20-50平方米。

（2）設施設備：工作臺1-2張、臺虎鉗1-2個、槍架1-2個。

（3）電力：380V動力電、220V交流電、110V直流電。

（4）水源：自來水水源。

（5）設備工具：空氣壓縮機1臺、烘烤箱1臺、上壺式噴槍2把、塑料桶2個、毛刷4把、專用橡膠堵塞40個等。

2.人員要求

（1）技術員1人：負責處理工藝的全過程，檢查質量，武器、設備和場地安全。

（2）修理工1人：負責鋼制件、鋁質件和塑料件表面噴涂。

（3）統計員1名：負責武器的登統計及武器分解結合和清潔武器零部件。

（4）警衛1名：負責安全警衛。

3.工作進度

第一階段，技術培訓：1小時。

主要進行人員培訓，要求熟悉武器分解結合，掌握表面噴涂工藝技術。

第二階段，展開工作期：3小時。

完成翻新某型武器10支。

（二）表面噴涂工藝流程

1.工藝流程

表面處理工藝有預備處理階段、噴涂階段、固化處理階段。具體工藝流程如下：

2.操作步驟

（1）預備處理：應將武器零部件表面油污完全處理干凈。

①分解

按操作規程及修理需求，對武器進行分解并分類，砂磨工件表面毛刺、碰傷，修復表面凹陷和刮傷部分，為噴涂做準備。

②噴涂前準備

噴涂前應對武器的機匣、導氣箍孔、導桿、熒光點等不需噴涂的部位采取防護措施，用專用橡膠堵塞住氣孔，用橡膠管套住導桿。

③除油

將分解的武器零件置于洗潔精溶液中，用毛刷清洗工件表面。

④清洗

用自來水沖洗武器零部件，清除掉武器零部件表面的殘液和污物，清洗應徹底，注意武器零部件上的溝槽。

⑤晾干

（2）噴涂

①噴涂

用噴槍噴涂，操作步驟如下：

a.將配制好的涂料導入噴槍儲液罐。

b.調節好噴槍的壓力和噴霧量。

c.手持噴槍，對準需要噴涂部位，在20cm～30cm距離處輕輕按下控制閥，勻速移動噴槍。

兩次噴涂效果俱佳。二次噴涂時，必須在第一次完全干透后，才能噴涂。噴涂厚度應控制在10um～15um。

②烘烤

將工件置于烘烤箱中烘烤。鋼鐵部件烘烤溫度不得超過300°C，工程塑料部件烘烤溫度不得超過60°C，烘烤時間持續10min即可。如果沒有烘烤箱，則可以將噴涂后的工件，置于干燥、通風良好處自然晾干。涂料表干時間為30min，實干時間為60min。

③質量檢驗

涂層干燥后，應對其外觀進行檢查，如有局部不合格的膜層，則可用600#砂紙打磨原有膜層，然后用噴槍吹干凈，對缺陷部分重新噴涂，無需整體噴涂。

質量要求：

（1）外觀質量：漆膜應平整、無明顯顆粒，不得有起皮、起皺和漏噴等疵病。（2）漆膜外觀應有一定光澤。（3）檢測質量：漆膜附著應牢固，附著力達到GB/T9286-1998規定的一級標準。（4）結合：按操作規程結合武器。

3.固化

武器結合后，將武器放入庫房中常溫干燥固化，固化時間為48h。

噴涂應注意以下事項：（1）噴涂場地應選擇光線充足、通風良好的環境。（2）噴涂時，環境溫度應在+10℃～+40℃之間，相對濕度低于80%。若環境溫濕度超出要求，應停止噴涂或用烘烤箱烘烤。（3）噴涂前，武器零部件表面的鐵銹、油漬和污垢必須處理干凈。（4）噴涂武器零部件表面可用普通清洗劑清潔，不得用汽油或其他有機溶劑清洗除油。

表面噴涂常見問題和處理方法見下表。

表面噴涂常見問題和處理方法

三、技術特點

該噴涂工藝常溫噴涂，操作簡便，易于掌握，技術要求低，對工作環境無特殊要求，設備要求低，從根本上解決了傳統工藝存在的工藝設備要求高、操作工藝復雜、技術難度大、耗能高、防腐耐磨效果差，部隊基層修理單位難以開展的難題。

總之，采用本工藝防護性能優異，實現了武器鋼鐵件、鋁合金件、工程塑料件等基材通用的表面處理工藝，可替代氧化、磷化、噴涂、噴膠、噴漆、烤漆等表面處理技術。

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