关键词：喷涂；前处理；静电喷涂
在轨道交通装备制造行业，不论喷漆还是喷塑过程，为了增强表面附着力，都要进行科学、合理的前处理。本文将围绕油漆喷涂与静电喷涂前处理工艺，分别进行探讨。
1钢铁喷涂前处理工艺
钢铁件在喷涂前，为增强漆膜与金属基体间的附着力、耐腐蚀性，必须进行除油、酸洗、表调、磷化等化学处理，统称为喷涂前处理，其工艺流程如下：
化学除油→热水洗→酸洗→水洗→表调→磷化→水洗→热水洗→干燥→检验
1.1前处理工艺注意事项
1.1.1冷轧无锈钢板不需酸洗
钢铁制件的主要化学成分是铁、碳合金，在酸洗过程中，其在酸溶液中发生如下置换反应：
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反应结果是钢铁制件表面的铁原子不断溶解，而碳只是充当反应电极，不与酸发生反应，导致工件表面结构不均匀，使生成的磷化膜粗糙多孔且耐腐蚀性差；而热板或有锈钢板在酸洗过程中分别是表层氧化皮或铁锈溶于酸，铁原子被包覆着几乎未发生反应，因此对工件的后续磷化影响不大。这一点在生产制造过程中应引起注意。
1.1.2磷化后工件的干燥方法
磷化后工件的干燥方法有自然晾干与烘干2种，尽量采用自然晾干。
从点滴试验中发现，自然晾干后磷化膜的耐腐蚀性明显高于烘干后磷化膜的耐腐蚀性。因为当工件离开磷化液主体溶液后，从磷化液中带出的液膜完全隔断了磷化液中的补充和向主体溶液中的扩散，而空气中的氧又很容易进入到工件的液膜中去，不断地被消耗，生成的不断地被蒸发。在自然晾干的过程中，随着金属界面液膜PH的升高，浓度逐渐增大，微阳极区由于铁的溶解而生成的大部分被转化成非晶态的混合磷酸盐，进入到磷化膜中，起到封闭磷化膜的作用。上述现象说明，工件从离开磷化液到自然晾干，金属界面液膜中的各种金属离子进行了一个复杂的界面过程。从交换重整、平衡、结晶水的离解到最终的磷化成膜，这一过程需要24h以上。磷化膜的耐腐蚀性也随着晾干时间的延长而增强。但是磷化膜应在干燥的环境中自然晾干，否则磷化膜表面会出现落灰、泛黄的现象。因此，工件磷化后，尽量在洁净、干燥的环境中自然晾干24h，这样喷涂效果较好，但不宜超过48h，以防磷化膜裸露在空气中而降低其耐腐蚀性。另外，自然晾干比烘干节约能源。若为自动生产线，磷化后必须烘干的工件，应注意烘干温度不宜过高，否则磷化膜耐蚀性降低较多。
1.1.3磷化前表面调整的必要性
要保证获得具有一定厚度且均匀致密的磷化膜，必须具备以下条件：⑴成膜速率必须快；⑵成膜时晶核生成速率必须大于晶核成长速率。表调剂又称晶核调整剂，其主要成分为磷酸钛盐，可使金属表面的晶核数量增加，从而获得致密的磷化膜。此外，表面调整液一般为弱碱性溶液，对酸洗过的工件表面残存的酸有一定的中和作用。因此，表调在钢铁件磷化前尤为重要，尤其是热板或有锈钢板。
1.1.4促进剂机理及添加原则
常温或低温磷化由于温度低，反应速率慢，因此磷化时需添加促进剂。促进剂还有2个作用：⑴使磷化反应生成的氢被氧化成水，避免氢脆的产生；⑵使氧化成沉淀到槽底形成沉渣，便于清除。促进剂的主要成分为，其用量低时，磷化膜形成的速率太慢；若用量过多，则生成大量的沉渣，加剧磷化液的消耗，需频繁清理设备；且在酸性溶液中易分解，因此使用时应勤加少加，其含量用氨基磺酸来测定。促进剂浓度应控制在一定范围内，建议常温磷化控制点数为3～6Pt；中温磷化控制点数为1.0～2.5Pt。
1.1.5磷化槽液调整
高、中、低温磷化对总酸度、游离酸度的要求各不相同。技术标准一般只规定总酸度、游离酸度的范围，却未提及酸比。实际上，酸比控制比总酸度、游离酸度控制更重要。初配槽或清理槽底沉渣后，由于溶液中浓度低，反应速率慢，可使总酸度、游离酸度大于等于规定的上限，只要控制酸比在15～20，磷化效果反而更好。这时如果加水或中和剂来降低总酸度、游离酸度至工艺要求范围，磷化效果反而不好，并且尽量不要使用中和剂。
1.2户外有缝隙产品喷涂前处理应注意的问题
对于车外部件来说，由于其使用工况较差，因此要求比车内部件苛刻。对于经过焊接、铆接及折弯等工序的部件，建议不进行化学处理。因为部件经过上述加工后不可避免的存在焊接、铆接、折弯等产生的缝隙，在化学处理过程中，这些缝隙中不可避免的有酸、碱、盐等电解质溶液渗入。即使部件在喷涂前经过烘干，也只是电解质溶液中的水分被蒸发，电解质在这些缝隙中结晶后仍吸附于部件上，在车外潮湿或雨水环境下，附着缝隙中的电解质又会形成电解质溶液，发生如下原电池反应：
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该反应导致部件从上述缝隙开始腐蚀。并且这类部件在后续静电喷塑固化过程中，缝隙中仍存在的少量电解质溶液经高温烘烤流出，流挂于漆膜表面，影响部件外观质量。因此，对车外部件的表面处理工艺一般是“有机除油→喷砂→喷涂”。需要注意的是，部件喷砂后24h内必须喷涂，且喷涂前必须保存在干燥、无腐蚀性气体的环境中以防生锈。工件喷砂后表面较粗糙，增强了其与涂层间的附着力。因此，喷砂是车外有缝隙产品首选的除锈、除氧化皮的方法。
2钢铁件静电喷塑工艺问题
静电喷塑工艺流程如下：
擦灰→吹灰→非喷防护→静电喷塑→固化→冷却→缺陷修补
2.1静电喷塑工艺注意事项
2.1.1工件厚度决定涂层厚度和固化时间
粉末涂料为热的不良导体，固化时热量传递方式是“涂层→金属”；冷却时，热量传递方式是“金属→涂层”。在工件厚度较大时，涂层散热慢，而工件较厚，涂层与工件的热膨胀系数相差较大，二者膨胀幅度相差悬殊，导致产生较大应力，使二者间的结合力减小，并且漆膜较脆。此种情况下工件固化后不宜快速冷却，应缓慢降温，避免较大应力的产生。适当增加涂层厚度也有助于减小冷却过程中产生的应力。但是增加涂层厚度后，由于涂料为热的不良导体，热量传递速率必然降低，热量从涂层外表面到达涂层内表面需较长时间，涂层内外表面固化不同步现象严重，因此固化时间应适当增加。
2.1.2 复合涂层
工件表面经喷塑、固化、冷却后，可在其外表面罩自干型清漆或面漆，以提高涂层的装饰性并起到修补缺陷的作用。但需注意，在溶剂型涂料表面不可喷涂粉末涂料。原因如下：⑴静电喷塑要求待喷工件有较好的导电性，而喷涂溶剂型涂料后使涂层不导电，工件电阻变大，影响静电喷塑质量；⑵在二者顺序颠倒的情况下，上层喷塑涂层易起泡脱落，因溶剂型涂料即使在干燥或固化后，涂层中仍含有少量溶剂，在上层粉末涂料受热固化过程中，下涂层中残存的溶剂抵抗上涂层阻力而挥发逸出，使上涂层起泡脱落。
2.2车外部件在喷涂中应注意的问题
⑴ 车外部件涂层厚度应比车内部件涂层稍厚。因涂层防腐有其局限性，无论多么致密、性能多么特殊的涂层，始终有一个致命的弱点，就是有渗水、渗氧、渗透离子的缺点，而这些缺陷是由涂料材质本身所决定的。车外环境较车内环境苛刻，增加涂层厚度，同时涂层的致密度也增加，其阻挡外界侵蚀的能力增加，延长了其使用寿命。
⑵ 车外部件复合涂层的选择。静电喷塑不可避免的存在工件与挂具接触部位无涂层现象。因此，对车外大型部件可采用喷复合涂层，即底涂层为静电喷塑，常用聚酯粉末涂料；上涂层可用各种防腐清漆。
参考文献：
1.于瀛浩.喷涂前处理工艺及控制[J].表面技术31（2）:59
论文作者:张汝鹏
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年1期
论文发表时间:2020/3/25
标签：涂层论文; 工件论文; 部件论文; 酸度论文; 促进剂论文; 溶液论文; 静电论文; 《工程管理前沿》2020年1期论文;