涂料性能檢測(cè)時(shí)基材的選用及表面處理

胡錦澤

天津市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)技術(shù)研究院 天津 300384

當(dāng)前在基材選擇上，為了達(dá)到涂層防腐性能，通常運(yùn)用表面機(jī)械施工的方式，對(duì)涂層體系進(jìn)行篩選。本文就結(jié)合鋁合金等防腐蝕材料作為基礎(chǔ)性材料在工業(yè)制造中的應(yīng)用以及施工的案例，對(duì)基材涂層體系的篩選和相關(guān)施工工藝進(jìn)行概述。

1 基材涂層體系的篩選

（1）作為一種兩性金屬，鋁的化學(xué)性質(zhì)是比較活潑的，由于這種特殊性質(zhì)，我們把它加入到各類(lèi)材料中都容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。.而鋁合金是對(duì)鋁的一種升級(jí)。這是因?yàn)殇X是一種良性金屬，這種金屬能夠在任何環(huán)境下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。而鋁合金的制造，遵循的原則是：進(jìn)行金屬材料的化學(xué)反應(yīng)防治,加入量要達(dá)到各方面性能平衡。

基材的選擇也非常重要，為了盡快對(duì)被噴涂的部位進(jìn)行防腐，首先保證在涂料中不加入化學(xué)電位較高的金屬材料，在進(jìn)行涂裝前，要加速鋁材的腐蝕，需要在表面進(jìn)行相關(guān)涂料施工處理，同時(shí)可以通過(guò)添加電位比鋁低的金屬材料來(lái)達(dá)到對(duì)材料的節(jié)約。在進(jìn)行涂料涂裝的時(shí)候，要處理漆膜上形成的很多微孔，不論是在酸性還是堿性環(huán)境中，可以在涂料中加裝活性原鐵材料，此時(shí)水分子容易滲入，按照堿性環(huán)境中和水解的形式，在鋁材表面形成堿性環(huán)境，以提高噴涂部位的防腐能力。施工工藝是：為了防止涂層發(fā)生滲水，在涂料中添加活性填料，注意不應(yīng)與鋁發(fā)生氧化還原反應(yīng)，加速鋁的腐蝕，如鐵紅等[1]。

例如：在船舶制造中，考慮到船體處在腐蝕的環(huán)境里，可以在船底選用防污漆。由于鋁質(zhì)基材的影響，還要注意防污漆中不應(yīng)含有氧化亞銅。

（2）對(duì)于鋁合金防腐涂層的篩選，首先要考慮到防腐涂層所使用的環(huán)境。比如涂層應(yīng)具有優(yōu)良的機(jī)械和物理性能，良好的耐海水腐蝕性能。在實(shí)驗(yàn)中可以通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)對(duì)樣板進(jìn)行海水腐蝕性能實(shí)驗(yàn)。對(duì)于不同廠家的制造要求，應(yīng)對(duì)防腐涂層體系進(jìn)行評(píng)價(jià)。

為了推動(dòng)鋁合金的涂料作用，防止發(fā)生較大程度的腐蝕狀況。采用對(duì)鋁合金腐蝕性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的方式，確保涂層體系隨著浸泡時(shí)間的增長(zhǎng)，能夠達(dá)到腐蝕的防護(hù)效果。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，硫氫酸亞銅的含量在鋁合金防水腐蝕的速度的影響上起到很大的作用，要小于10%方能達(dá)到施工要求[2]。

2 涂層體系的涂裝工藝研究

（1）對(duì)于鋁合金基材通常采用砂輪盤(pán)打磨或者是噴砂打磨的方式，對(duì)其表面進(jìn)行處理后，通過(guò)高速飛射的方式對(duì)基材表面進(jìn)行切割和撞擊。在強(qiáng)度上鋁合金材料要達(dá)到防止變形的程度，要對(duì)基材強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)，防止鋁合金表面處理不當(dāng)造成的損傷，對(duì)于損傷程度還要采取評(píng)價(jià)的方式進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估，以提高材料的性能。

例如采用SEM對(duì)不同狀態(tài)的鋁合金表面進(jìn)行觀察和處理，觀察不同狀態(tài)下的鋁合金界面，采用慢應(yīng)變拉伸的方法，使得在特定環(huán)境中的試樣能夠承受逐漸增加的應(yīng)變，測(cè)量材料的斷裂時(shí)間，得到相應(yīng)的延伸曲線數(shù)據(jù)。研究表明，鋁合金表面經(jīng)過(guò)表面機(jī)械處理后，出現(xiàn)了不同程度的損傷。從其斷裂面和延伸面上可以看到損傷的程度，進(jìn)行表面噴砂之后，發(fā)現(xiàn)延伸率可以降低，而打磨后延伸率降低得更多。采用機(jī)械處理，也就是砂輪盤(pán)打磨和噴砂打磨的方法，得到了實(shí)際應(yīng)用中的相應(yīng)的彌補(bǔ)，發(fā)現(xiàn)采用打磨的方式可以改變噴砂壓力和材料磨損的情況[3]。

圖1 不同表面處理狀態(tài)下的鋁合金表面SEM照片

（2）鋁合金的常規(guī)化學(xué)性能受到施工操作的影響較大，針對(duì)砂輪盤(pán)打磨處理的方式，通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，為了避免損傷的發(fā)生，測(cè)試的項(xiàng)目采用表面處理的工藝，包括比例延伸、斷裂伸長(zhǎng)和拉伸強(qiáng)度。對(duì)于砂輪片還要考慮砂輪盤(pán)和噴砂，進(jìn)行鋁合金材料的打磨，不會(huì)存在較大的影響。目前，在鋁合金的表面處理工藝上，進(jìn)行打磨表面的處理。首先要使用噴砂處理。需要注意對(duì)磨料粒子的種類(lèi)和粒徑進(jìn)行選擇，破損面要及時(shí)上報(bào)，進(jìn)行品種和打磨效率的考察，采用高壓水沖洗的方式，是船舶制造中常用的方式。此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)船體微生物和松散氣面的沖洗，對(duì)于船體表面可以進(jìn)行油脂污垢尤其是附著物的處理，對(duì)于船體漆膜破損情況進(jìn)行檢查。同時(shí)有專(zhuān)門(mén)人員對(duì)于腐蝕創(chuàng)口和腐蝕性進(jìn)行上報(bào)，確定需要修補(bǔ)的面積之后，采用砂輪打磨和噴砂打磨的方式處理船體。任何殘留的痕跡都應(yīng)該是條狀物，并且?guī)в休p微色斑。此時(shí)可以采用容易擦洗噴砂的表面，用壓縮空氣進(jìn)行涂裝表面的吹干，然后進(jìn)行涂裝。再就是進(jìn)行噴砂處理的時(shí)候，同時(shí)要隨時(shí)觀察粗糙度的變化，磨料應(yīng)控制在70M左右，將壓力控制在1.8MPA以下，要注意噴砂機(jī)壓力和磨料的選擇，經(jīng)過(guò)打磨處理的表面，表面粗糙度在50UM左右，進(jìn)行噴砂處理后使用高功率的隱形磨砂輪進(jìn)行手工處理,要在四小時(shí)內(nèi)盡快進(jìn)行涂裝。

（3）噴砂打磨之后，表面處理的鋁合金表面照片可以從上面圖片看到。進(jìn)行過(guò)準(zhǔn)確評(píng)估后，對(duì)于基材表面進(jìn)行切削和撞擊，對(duì)鋁合金的表面處理工藝研究表明，經(jīng)在機(jī)械處理之后出現(xiàn)了一定的損傷，這是難以避免的。而表面機(jī)械處理對(duì)鋁合金強(qiáng)度的影響，得到強(qiáng)度比較低的鋁合金材料，高速撞擊產(chǎn)生的變形程度，表現(xiàn)在通過(guò)高速飛轉(zhuǎn)的磨料，可以避免高強(qiáng)度的損傷?？梢圆扇′X合金優(yōu)化表面處理工藝，觀察不同處理狀態(tài)，可以形成鋁合金表面的基本樣態(tài)，以此提高材料的性能，并且應(yīng)對(duì)不同狀態(tài)的鋁合金截面，也要適應(yīng)特定環(huán)境中具體要求，觀察其逐漸變化的應(yīng)變、采用不同的操作方法進(jìn)行涂裝施工。施加壓力的選擇，測(cè)量材料的撕裂時(shí)間，最終形成延伸取向數(shù)據(jù)[3]。

為了全面考察涂層的各方面性能，設(shè)計(jì)出各個(gè)環(huán)境下相關(guān)的涂層功能的評(píng)價(jià)體系?？梢詫?duì)使用性能的適用性進(jìn)行對(duì)比，對(duì)于涂層配套體系的性能，采用分別測(cè)評(píng)的方式，對(duì)不同的種類(lèi)的涂層及體系根據(jù)涂層的設(shè)計(jì)要求和實(shí)踐中掌握的有關(guān)涂層性能的影響因素，將各個(gè)部分分別進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[4]。

表1 鋁質(zhì)船舶用耐腐蝕層體質(zhì)性能綜合

表1為設(shè)計(jì)的圖層綜合評(píng)價(jià)體系表，從下表可以看到，涂層的耐陰極進(jìn)行剝離之后，使用壽命會(huì)增加，可以長(zhǎng)期使用，而且對(duì)剝離傾向有關(guān)鍵性影響，例如在船舶具有陰極保護(hù)下的附著力的變化，需要對(duì)鋁合金進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，對(duì)其壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。此時(shí)能夠看到涂層的機(jī)械和物理性能也會(huì)對(duì)其綜合性能造成影響。在評(píng)分體系中，表現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的涂層配套體系，往往能得到綜合的高分，而表現(xiàn)劣質(zhì)的則很難得到高分。

3 結(jié)語(yǔ)

涂層基材的選擇是裝飾材料工藝中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，先進(jìn)的涂裝生產(chǎn)線往往要投入先進(jìn)的管理，才能生產(chǎn)出高品質(zhì)的產(chǎn)品。實(shí)踐表明，對(duì)涂裝基材進(jìn)行預(yù)防性管理機(jī)制，能夠更好的維持涂裝工藝的科學(xué)施工，還需要技術(shù)人員通過(guò)時(shí)間積累和經(jīng)驗(yàn)積累，同時(shí)強(qiáng)化涂中交流和合作，才能達(dá)到真正的施工技術(shù)要求。涂裝體系中的涂裝工藝研究，包括表面處理工藝，針對(duì)性噴砂處理，對(duì)于磨料粒子進(jìn)行粒徑種類(lèi)篩選等等，要想選擇有針對(duì)性的打磨處理方式，就必須要對(duì)其打磨效率和打磨效果進(jìn)行考察。