涂料性能檢測時基材的選用及表面處理

胡錦澤

天津市產品質量監督檢測技術研究院 天津 300384

當前在基材選擇上，為了達到涂層防腐性能，通常運用表面機械施工的方式，對涂層體系進行篩選。本文就結合鋁合金等防腐蝕材料作為基礎性材料在工業制造中的應用以及施工的案例，對基材涂層體系的篩選和相關施工工藝進行概述。

1 基材涂層體系的篩選

（1）作為一種兩性金屬，鋁的化學性質是比較活潑的，由于這種特殊性質，我們把它加入到各類材料中都容易發生化學反應。.而鋁合金是對鋁的一種升級。這是因為鋁是一種良性金屬，這種金屬能夠在任何環境下發生化學反應。而鋁合金的制造，遵循的原則是：進行金屬材料的化學反應防治,加入量要達到各方面性能平衡。

基材的選擇也非常重要，為了盡快對被噴涂的部位進行防腐，首先保證在涂料中不加入化學電位較高的金屬材料，在進行涂裝前，要加速鋁材的腐蝕，需要在表面進行相關涂料施工處理，同時可以通過添加電位比鋁低的金屬材料來達到對材料的節約。在進行涂料涂裝的時候，要處理漆膜上形成的很多微孔，不論是在酸性還是堿性環境中，可以在涂料中加裝活性原鐵材料，此時水分子容易滲入，按照堿性環境中和水解的形式，在鋁材表面形成堿性環境，以提高噴涂部位的防腐能力。施工工藝是：為了防止涂層發生滲水，在涂料中添加活性填料，注意不應與鋁發生氧化還原反應，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境里，可以在船底選用防污漆。由于鋁質基材的影響，還要注意防污漆中不應含有氧化亞銅。

（2）對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境。比如涂層應具有優良的機械和物理性能，良好的耐海水腐蝕性能。在實驗中可以通過電化學反應對樣板進行海水腐蝕性能實驗。對于不同廠家的制造要求，應對防腐涂層體系進行評價。

為了推動鋁合金的涂料作用，防止發生較大程度的腐蝕狀況。采用對鋁合金腐蝕性能進行實驗優化的方式，確保涂層體系隨著浸泡時間的增長，能夠達到腐蝕的防護效果。經過實驗表明，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%方能達到施工要求[2]。

2 涂層體系的涂裝工藝研究

（1）對于鋁合金基材通常采用砂輪盤打磨或者是噴砂打磨的方式，對其表面進行處理后，通過高速飛射的方式對基材表面進行切割和撞擊。在強度上鋁合金材料要達到防止變形的程度，要對基材強度進行加強，防止鋁合金表面處理不當造成的損傷，對于損傷程度還要采取評價的方式進行準確的評估，以提高材料的性能。

例如采用SEM對不同狀態的鋁合金表面進行觀察和處理，觀察不同狀態下的鋁合金界面，采用慢應變拉伸的方法，使得在特定環境中的試樣能夠承受逐漸增加的應變，測量材料的斷裂時間，得到相應的延伸曲線數據。研究表明，鋁合金表面經過表面機械處理后，出現了不同程度的損傷。從其斷裂面和延伸面上可以看到損傷的程度，進行表面噴砂之后，發現延伸率可以降低，而打磨后延伸率降低得更多。采用機械處理，也就是砂輪盤打磨和噴砂打磨的方法，得到了實際應用中的相應的彌補，發現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 不同表面處理狀態下的鋁合金表面SEM照片

（2）鋁合金的常規化學性能受到施工操作的影響較大，針對砂輪盤打磨處理的方式，通過實驗表明，為了避免損傷的發生，測試的項目采用表面處理的工藝，包括比例延伸、斷裂伸長和拉伸強度。對于砂輪片還要考慮砂輪盤和噴砂，進行鋁合金材料的打磨，不會存在較大的影響。目前，在鋁合金的表面處理工藝上，進行打磨表面的處理。首先要使用噴砂處理。需要注意對磨料粒子的種類和粒徑進行選擇，破損面要及時上報，進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。此時可以實現對船體微生物和松散氣面的沖洗，對于船體表面可以進行油脂污垢尤其是附著物的處理，對于船體漆膜破損情況進行檢查。同時有專門人員對于腐蝕創口和腐蝕性進行上報，確定需要修補的面積之后，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該是條狀物，并且帶有輕微色斑。此時可以采用容易擦洗噴砂的表面，用壓縮空氣進行涂裝表面的吹干，然后進行涂裝。再就是進行噴砂處理的時候，同時要隨時觀察粗糙度的變化，磨料應控制在70M左右，將壓力控制在1.8MPA以下，要注意噴砂機壓力和磨料的選擇，經過打磨處理的表面，表面粗糙度在50UM左右，進行噴砂處理后使用高功率的隱形磨砂輪進行手工處理,要在四小時內盡快進行涂裝。

（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。進行過準確評估后，對于基材表面進行切削和撞擊，對鋁合金的表面處理工藝研究表明，經在機械處理之后出現了一定的損傷，這是難以避免的。而表面機械處理對鋁合金強度的影響，得到強度比較低的鋁合金材料，高速撞擊產生的變形程度，表現在通過高速飛轉的磨料，可以避免高強度的損傷。可以采取鋁合金優化表面處理工藝，觀察不同處理狀態，可以形成鋁合金表面的基本樣態，以此提高材料的性能，并且應對不同狀態的鋁合金截面，也要適應特定環境中具體要求，觀察其逐漸變化的應變、采用不同的操作方法進行涂裝施工。施加壓力的選擇，測量材料的撕裂時間，最終形成延伸取向數據[3]。

為了全面考察涂層的各方面性能，設計出各個環境下相關的涂層功能的評價體系。可以對使用性能的適用性進行對比，對于涂層配套體系的性能，采用分別測評的方式，對不同的種類的涂層及體系根據涂層的設計要求和實踐中掌握的有關涂層性能的影響因素，將各個部分分別進行綜合評價[4]。

表1 鋁質船舶用耐腐蝕層體質性能綜合

表1為設計的圖層綜合評價體系表，從下表可以看到，涂層的耐陰極進行剝離之后，使用壽命會增加，可以長期使用，而且對剝離傾向有關鍵性影響，例如在船舶具有陰極保護下的附著力的變化，需要對鋁合金進行電化學測試，對其壽命進行預測。此時能夠看到涂層的機械和物理性能也會對其綜合性能造成影響。在評分體系中，表現優質的涂層配套體系，往往能得到綜合的高分，而表現劣質的則很難得到高分。

3 結語

涂層基材的選擇是裝飾材料工藝中一個非常重要的環節，先進的涂裝生產線往往要投入先進的管理，才能生產出高品質的產品。實踐表明，對涂裝基材進行預防性管理機制，能夠更好的維持涂裝工藝的科學施工，還需要技術人員通過時間積累和經驗積累，同時強化涂中交流和合作，才能達到真正的施工技術要求。涂裝體系中的涂裝工藝研究，包括表面處理工藝，針對性噴砂處理，對于磨料粒子進行粒徑種類篩選等等，要想選擇有針對性的打磨處理方式，就必須要對其打磨效率和打磨效果進行考察。