最新自泳涂装工艺的介绍

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自泳涂装是一种新的水性涂装方法，在国内其工业化应用刚刚起步，我国虽然已有近十条涂装线采用自泳涂装工艺，但由于对自泳涂装机理及施工工艺认识不足，多半处于报废和半停产状态，但因为自泳涂装工艺节能、降耗、环保，漆膜具有良好耐腐蚀性能等优点一直被涂装界重视，其使用范围已从对小零件的涂装扩展到对载货汽车的发动机罩、减震器、挡泥板、车架等较大零件的涂装，因此本文在了解自泳涂装原理的基础上进行了自泳涂装工艺与不同底材的配套性研究及自泳涂装工艺参数的研究。

1自泳涂装原理及工艺
1．1自泳涂装原理
自泳涂装为被涂物浸入自泳漆中，自泳漆中的氧化剂如HF、FeF3等与被涂物铁件发生反应，腐蚀被涂物表面，其中的一部分铁离子（Fe2+）和自泳漆树脂反应，在被涂物表面，形成有一定致密性，可用低压水冲洗或用水浸洗的漆膜。自泳成膜是一个动态的化学平衡过程，其反应方程式如下：2FeF3 + Fe → 3 Fe2+ + 6F-(主反应)
2HF + Fe → Fe2+ + H2 + F-（副反应）         Fe2++(P.B)→ FeP.B(漆膜)                2Fe2++ H2O2 + 2HF → 2Fe3+ + 2H2O + 2F-     
2Fe3+ + 6F- →2FeF3
1．2自泳涂装工艺
由于自泳涂装是自泳漆中的氧化剂HF、FeF3与基材铁的反应，因此要得到良好的漆膜，基材表面在涂漆前，应无油无锈，试验中除锈工艺我们采用酸洗和抛丸两种方式，其主要涂装工艺过程如下：
碱洗----水洗----酸洗----水洗----中和----水洗----去离子水洗----自泳----水洗:---- 反应水洗（有光或无光反应水洗）----烘干

2．试验部分
2．1试验样品：
上海汉高表面技术有限公司生产的自泳漆800系列（包括start300、自泳漆866、氧化剂24#、添加剂34#、无光反应水洗、有光反应水洗）
2．2槽液配制：
自泳漆 866: 1.582L   start300:0.72 L         纯水: 11.718 L   配制14L槽液。
2．3槽液工艺参数测定：
氧化还原电位(ORP) （用铂电极和参比电极测试,pH计读数）.：374mV
游离F-含量（用汉高的Lineguard 101测定）：180uA
固体含量：5.5%
2．4试验用试板
为了确定自泳漆涂装工艺的适用范围及与不同底材的配套性，在性能检测试验过程中使用试板底材为冷轧板（酸洗除锈处理）、热轧板（酸洗除锈处理、抛丸除锈处理；）、铸钢板（酸洗除锈处理）等三种底材，对于自泳漆漆膜基本性能检验只在冷轧板上进行，而耐盐雾试验在三种底材上进行。
2．5漆膜性能检测
2．5．1自泳漆漆膜基本性能检验
试验在按自泳漆涂装工艺制作的冷轧板上进行，结果见表1。
表1  漆膜基本性能检验结果
检验项目        检验结果        检验方法
漆膜厚度(um)        22-25        GB1764-79
漆膜外观        平整、致密        GB1729-79
划格附着力（级）（1mm格）        0        GB1720-79
铅笔硬度        ＞2H        GB6739-86
冲击强度（cm）        >50        GB1732-79
杯突性能(mm)        >7        GB9753-88
耐酸性(24h)        板面无变化        GB9274-88
耐碱性（24h）        板面无变化        GB9274-88
耐水性（240h）        板面无变化        GB5209-85
耐湿热（500h）        板面不起泡、不生锈        GB1740-79
耐汽油   120# 4h        板面无变化        GB1734-79
耐机油     QC—30机油 24h        板面无变化        GB9274-88

从表1可以看出自泳漆按其涂装工艺在冷轧板上可以形成良好的漆膜，漆膜的外观及附着力、机械性能等性能良好。
2．5．2自泳漆涂层的耐盐雾性能试验：
自泳涂装工艺是在不采用漆前磷化工艺的前提下进行涂装，并能得到耐腐蚀性能优良的漆膜。本试验在按自泳漆涂装工艺制作的不同底材的试板上进行。试验结果见表2。
表2三种底材、不同除锈工艺的自泳漆漆膜耐盐雾试验结果
底材  
性能        冷轧板        热轧板        铸钢板
        酸洗除锈        抛丸除锈        酸洗除锈        酸洗除锈
漆膜厚度(um)        19-26        30-38        20-25        46-56
自泳后漆膜粗糙度Ra（um）        ＜1        5.7—7.4        2.5-3.3
        ＞6
24小时        无变化        无变化        无变化        板面锈蚀，沿叉单侧无变化
300小时        板面无变化，沿叉单侧扩蚀＜1.5mm        板面起泡（6个小泡）沿叉单侧扩蚀<1.5mm        板面无变化，沿叉单侧扩蚀<1.5mm        /
413小时        板面无变化，沿叉单侧扩蚀＜2mm        /        板面起泡（6个小泡）沿叉单侧扩蚀≤2mm        /
500小时        板面无起泡，漆膜沿叉单侧扩蚀≤2mm        /        /        /

从表2可以看出：
a.酸洗除锈冷轧板底材自泳漆漆膜耐盐雾最佳，耐盐雾达500小时；其次是热轧板耐盐雾达300小时以上；对于铸钢板，由于槽液参数不太适合铸钢板涂装，因而形成的自泳漆膜不致密露底，其耐盐雾性能只有几十小时。
b.对于采用不同除锈工艺的热轧板底材，在不考虑板面粗糙度的情况下，其耐盐雾性能相当；若考虑板面粗糙度，则酸洗除锈热轧板底材其耐盐雾性好，能达400小时以上，说明抛丸除锈对热轧板的耐盐雾性能有一定的影响。
c.冷轧板、热轧板两种底材、采用不同的除锈工艺，均适用于自泳漆涂装；铸钢板还需进一步试验。
2．6自泳漆涂装工艺试验
自泳涂装工艺为一新的涂装工艺，在国内还没有大量采用，为进一步探讨各种工艺参数对涂装质量的影响，以冷轧板为底材，进行了自泳时间、槽液温度、槽液搅拌速度以及有无                                                                                                后反应水洗对涂装质量影响的实验。
2．6．1自泳涂装时间(槽液温度为20℃)对膜厚及外观的影响
根据自泳涂装原理，自泳涂装是化学反应成膜过程，在一定的槽液温度下，自泳涂装时间对涂膜膜厚及外观有较大的影响，时间太短形成漆膜不完整或者厚度较薄，时间太长，则厚度太厚，可能造成漆膜粗糙。实验结果见表3。
表3 自泳涂装时间对漆膜厚度及外观的影响
自泳时间（min）        1        2        3        4        5
漆膜厚度（um）        7-9        13-15        21-23        23-25        29-31
漆膜外观        露底        平整        平整        平整        平整
漆膜粗糙度Ra（um）        ＞1        ＜1        ＜1        ＜1        ＞1
从表3可知，在相同的槽液温度及其它条件相同的情况下，可选择不同的自泳涂装时间以保证漆膜厚度。随着自泳涂装时间延长，漆膜厚度增加，在槽液温度为20℃下，自泳时间小于2分钟、大于5分钟，漆膜粗糙度增加，为保证漆膜的防腐性能，自泳涂装漆膜厚度在20-25um较为合适，因此自泳涂装时间为3-4分钟较为合适。
2．6．2自泳涂装槽液温度对膜厚及外观的影响
自泳涂装工艺过程是一化学反应平衡过程，在不同的平衡可逆反应过程中，温度起着一定作用，温度太低，化学反应过程缓慢，不利于成膜，温度太高成膜较快，反应剧烈，漆膜粗糙值变大，影响耐腐蚀性能，本项试验在自泳时间为4min及其它槽液参数不变的前提下进行，实验结果见表4。
表4自泳漆槽液温度对膜厚及外观的影响
槽液温度（℃）        10        17        20        23        30        33
漆膜厚度（um）        6-8        20-22        22-24        23-25        29-31        29-31
漆膜外观        露底        平整        平整        平整        平整        平整
漆膜粗糙度Ra（um）        ＞1        ＜1        ＜1        ＜1        ＞        ＞1

从表4可知，随着槽液温度升高，在其它工艺参数不变的情况下，膜厚增加；但当温度大于30℃后漆膜厚度增加不明显，漆膜平整性下降，为保证漆膜厚度，保证漆膜防腐性能，槽液温度控制在17-30℃为宜。
2．6．3槽液搅拌强度对膜厚及外观的影响
为保证槽液均匀性，保证厚度的均匀性，自泳涂装过程中槽液需要进行搅拌，表5为在其它条件一定的状况下，槽液搅拌强度对漆膜厚度、外观影响。
表5  槽液搅拌强度对漆膜厚度、外观的影响
搅拌器速度（rpm）        0        62        400        620        860
漆膜厚度（um）        6-8        15-17        23-25        25-27        29-30
漆膜外观        露底        平整        平整        边缘收缩变薄局部露底        边缘收缩变薄、露底严重
从表5可知，在自泳涂装过程中，随着槽液的搅拌强度增加，漆膜厚度增加，但当槽液搅拌强度增加到一定程度时影响湿漆膜边缘附着性，易造成露底等弊病，因此搅拌速度为400rpm左右比较适宜。
2．6．4 后反应水洗对涂膜质量的影响
为探讨自泳涂装后反应水洗工艺的重要性，进行了有反应水洗和无反应水洗两种工艺对涂膜的主要性能影响实验，结果见表6
表6自泳涂装反应水洗对漆膜性能的影响
漆膜性能        有反应水洗        无反应水洗
外观        平整        平整
附着力（级）（1mm格）        0        ＞3
耐盐雾性        500小时板面无变化，沿叉单侧扩蚀≤2mm        2小时板面起泡，沿叉单侧扩蚀＞2mm
从表6可知：自泳涂装工艺中的后反应水洗工序非常重要，无后反应水洗工序的自泳涂装漆膜附着力、耐盐雾性能极差。

3结束语
通过对自泳涂装工艺应用研究表明：自泳涂装工艺适合以冷轧板、热轧板为底材的零部件涂装，其耐腐蚀性能（与阳极电泳漆涂层相比）优良，耐盐雾达300小时以上，其施工工艺简单，维护方便，具有良好的涂层性能和施工性能。