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工程管理前沿【2020年第01期】

  • ID:271612
  • 浏览:1018
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-04-04 20:12:28
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

轨道客车钢铁制件喷涂前 处理工艺初探

2019/8/9 15:17:00 工程地质学 张汝鹏
资料简介

摘要: 本文以轨道客车钢铁制件喷涂前处理工艺为切入点,简述了不同钢铁制件前处理工艺对涂装质量的影响。同时,也简述了静电喷塑的前处理工艺。

轨道客车钢铁制件喷涂前 处理工艺初探

张汝鹏

中车长春轨道客车股份有限公司,吉林 长春 130062

摘要:本文以轨道客车钢铁制件喷涂前处理工艺为切入点,简述了不同钢铁制件前处理工艺对涂装质量的影响。同时,也简述了静电喷塑的前处理工艺。

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。

5e79d60c5b54a_html_5287fbf8954d4dc6.gif 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5e79d60c5b54a_html_e435bf509cfa77c0.gif 的补充和5e79d60c5b54a_html_1622976eb8f871ab.gif 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,5e79d60c5b54a_html_e435bf509cfa77c0.gif 不断地被消耗,生成的5e79d60c5b54a_html_8b345d7df4df7e53.gif 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,5e79d60c5b54a_html_185a24a48501e6d6.gif 浓度逐渐增大,微阳极区由于铁的溶解而生成的5e79d60c5b54a_html_1622976eb8f871ab.gif 大部分被转化成非晶态的混合磷酸盐5e79d60c5b54a_html_8f9bc88d4f862b66.gif ,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5e79d60c5b54a_html_1622976eb8f871ab.gif 氧化成5e79d60c5b54a_html_8d9ef2030654e897.gif 沉淀到槽底形成沉渣,便于清除。促进剂的主要成分为5e79d60c5b54a_html_163a8866bc59d734.gif ,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5e79d60c5b54a_html_163a8866bc59d734.gif 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5e79d60c5b54a_html_1622976eb8f871ab.gif 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