基于水性納米技術(shù)的某型武器表面自動(dòng)浸涂裝置及噴涂工藝流程研究

黃文勝++++田志強(qiáng)+++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(hù)中采用水性納米技術(shù)，可大大提高防護(hù)層的附著力、硬度、耐磨、耐鹽霧及熱震等性能。同時(shí)，針對(duì)水性納米技術(shù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的自動(dòng)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(guān)鍵詞： 水性納米噴 涂工 藝流程

某型武器裝備被譽(yù)為陸軍之基，數(shù)量多，應(yīng)用范圍廣，使用環(huán)境涵蓋了從低溫高寒地區(qū)到高鹽高濕海島等所有地區(qū)，表面防護(hù)要求高。然而，一旦某型武器裝備表面防護(hù)層遭到破壞，武器金屬構(gòu)件就會(huì)裸露在大氣中，極易發(fā)生大氣腐蝕，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成金屬構(gòu)件失效，影響射擊可靠性、穩(wěn)定性及安全性，縮短武器的使用壽命。當(dāng)前，部隊(duì)對(duì)武器裝備通常采用涂油防護(hù)，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(shè)備要求高、操作復(fù)雜、技術(shù)難度大、耗能高、環(huán)境污染大、涂層防腐耐磨性能差等問(wèn)題，而且部隊(duì)修理難以開展。水性納米涂料，是涂料發(fā)展的主流方向，各方面性能優(yōu)越，使之應(yīng)用到某型武器裝備表面防護(hù)現(xiàn)已有大量研究，涂料施工工藝是研究的重點(diǎn)。

本研究的主要目的是幫助普通連隊(duì)解決實(shí)際問(wèn)題，因此需要注重噴涂工作的簡(jiǎn)單性和實(shí)用性。為了方便一般戰(zhàn)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(jié)合部隊(duì)實(shí)際，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)浸漬提拉浸涂設(shè)備，并依據(jù)該型裝備的修理規(guī)程，制定了水性納米涂料的噴涂工藝流程，為從事相關(guān)工作的部隊(duì)維修技師提供參考。

一、自動(dòng)浸漬提拉浸涂設(shè)備的設(shè)計(jì)

該自動(dòng)浸漬提拉浸涂裝置，按照浸漬、提拉、沉積、排水、干燥五個(gè)階段進(jìn)行，極大地提高了零件表面，尤其是狹小縫隙內(nèi)金屬表面的浸漬涂膜質(zhì)量。

該裝置包含步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)（上下直線運(yùn)動(dòng)）、自動(dòng)給液-溫控-排水系統(tǒng)、超聲振蕩系統(tǒng)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)重點(diǎn)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(dāng)基質(zhì)的速度和液體的黏度不高時(shí)，薄膜的厚度可以由Landau和levich方程計(jì)算出：

h=■

其中U為提拉的速度，η為黏度，γLV為液體-揮發(fā)氣間的表面張力。

對(duì)于系統(tǒng)而言，高分子膜的厚薄程度隨著U2/3的變化而變化。這個(gè)方程假定黏度和牛頓常量不變，并且忽略dell蒸發(fā)的影響。蒸發(fā)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(shí)，得到的膜層質(zhì)量較高；下行速度控制在2-5mm/s時(shí)，具有一定的預(yù)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(chǎng)地：空曠車間（場(chǎng)地）20-50平方米。

（2）設(shè)施設(shè)備：工作臺(tái)1-2張、臺(tái)虎鉗1-2個(gè)、槍架1-2個(gè)。

（3）電力：380V動(dòng)力電、220V交流電、110V直流電。

（4）水源：自來(lái)水水源。

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

2.人員要求

（1）技術(shù)員1人：負(fù)責(zé)處理工藝的全過(guò)程，檢查質(zhì)量，武器、設(shè)備和場(chǎng)地安全。

（2）修理工1人：負(fù)責(zé)鋼制件、鋁質(zhì)件和塑料件表面噴涂。

（3）統(tǒng)計(jì)員1名：負(fù)責(zé)武器的登統(tǒng)計(jì)及武器分解結(jié)合和清潔武器零部件。

（4）警衛(wèi)1名：負(fù)責(zé)安全警衛(wèi)。

3.工作進(jìn)度

第一階段，技術(shù)培訓(xùn)：1小時(shí)。

主要進(jìn)行人員培訓(xùn)，要求熟悉武器分解結(jié)合，掌握表面噴涂工藝技術(shù)。

第二階段，展開工作期：3小時(shí)。

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(yù)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(yù)備處理：應(yīng)將武器零部件表面油污完全處理干凈。

①分解

按操作規(guī)程及修理需求，對(duì)武器進(jìn)行分解并分類，砂磨工件表面毛刺、碰傷，修復(fù)表面凹陷和刮傷部分，為噴涂做準(zhǔn)備。

②噴涂前準(zhǔn)備

噴涂前應(yīng)對(duì)武器的機(jī)匣、導(dǎo)氣箍孔、導(dǎo)桿、熒光點(diǎn)等不需噴涂的部位采取防護(hù)措施，用專用橡膠堵塞住氣孔，用橡膠管套住導(dǎo)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(lái)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(yīng)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(dǎo)入噴槍儲(chǔ)液罐。

b.調(diào)節(jié)好噴槍的壓力和噴霧量。

c.手持噴槍，對(duì)準(zhǔn)需要噴涂部位，在20cm～30cm距離處輕輕按下控制閥，勻速移動(dòng)噴槍。

兩次噴涂效果俱佳。二次噴涂時(shí)，必須在第一次完全干透后，才能噴涂。噴涂厚度應(yīng)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(guò)300°C，工程塑料部件烘烤溫度不得超過(guò)60°C，烘烤時(shí)間持續(xù)10min即可。如果沒(méi)有烘烤箱，則可以將噴涂后的工件，置于干燥、通風(fēng)良好處自然晾干。涂料表干時(shí)間為30min，實(shí)干時(shí)間為60min。

③質(zhì)量檢驗(yàn)

涂層干燥后，應(yīng)對(duì)其外觀進(jìn)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(duì)缺陷部分重新噴涂，無(wú)需整體噴涂。

質(zhì)量要求：

（1）外觀質(zhì)量：漆膜應(yīng)平整、無(wú)明顯顆粒，不得有起皮、起皺和漏噴等疵病。（2）漆膜外觀應(yīng)有一定光澤。（3）檢測(cè)質(zhì)量：漆膜附著應(yīng)牢固，附著力達(dá)到GB/T9286-1998規(guī)定的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。（4）結(jié)合：按操作規(guī)程結(jié)合武器。

3.固化

武器結(jié)合后，將武器放入庫(kù)房中常溫干燥固化，固化時(shí)間為48h。

噴涂應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）噴涂場(chǎng)地應(yīng)選擇光線充足、通風(fēng)良好的環(huán)境。（2）噴涂時(shí)，環(huán)境溫度應(yīng)在+10℃～+40℃之間，相對(duì)濕度低于80%。若環(huán)境溫濕度超出要求，應(yīng)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(jī)溶劑清洗除油。

表面噴涂常見(jiàn)問(wèn)題和處理方法見(jiàn)下表。

表面噴涂常見(jiàn)問(wèn)題和處理方法

三、技術(shù)特點(diǎn)

該噴涂工藝常溫噴涂，操作簡(jiǎn)便，易于掌握，技術(shù)要求低，對(duì)工作環(huán)境無(wú)特殊要求，設(shè)備要求低，從根本上解決了傳統(tǒng)工藝存在的工藝設(shè)備要求高、操作工藝復(fù)雜、技術(shù)難度大、耗能高、防腐耐磨效果差，部隊(duì)基層修理單位難以開展的難題。

總之，采用本工藝防護(hù)性能優(yōu)異，實(shí)現(xiàn)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(shù)。

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