提高聚氨酯磁漆涂層的結(jié)合力和外觀質(zhì)量

萬 亭

(中航工業(yè)飛機起落架有限責任公司，陜西漢中 723200)

引 言

聚氨酯磁漆涂層能給零件提供良好的抗磨性和耐蝕性，適合于大部分鋼鐵件和鋁件的涂覆，尤其是飛機零件的涂覆。但不應(yīng)簡單的把涂漆保護看作是一種為了提高零件外觀質(zhì)量的方法;噴漆是一道非常重要的工序，正確的執(zhí)行工藝，零件在使用中可得到良好的性能。本文通過在實際加工中的探索實驗，找到了影響漆膜結(jié)合力和外觀質(zhì)量的因素并進行改進，對生產(chǎn)有著實際的指導(dǎo)意義。

1 工藝實驗

1.1 試片及準備

基材為7075-T6鋁合金試片，尺寸為110mm×90mm×2mm。試片噴涂前按照MIL-A-8625進行鉻酸陽極氧化，按照工藝流程進行噴涂，漆膜固化后采用網(wǎng)格試驗方法檢測漆膜與試片的結(jié)合力，采用目視法檢查外觀。

1.2 噴涂工藝流程

零件噴漆前驗收，合格后進行加工。噴漆前要檢查壓縮空氣清潔度，操作間環(huán)境溫、濕度，符合工藝要求后按照如下流程進行操作:

手工冷除油→蒸汽除油→30s水膜連續(xù)檢查→屏蔽保護→漆料的攪拌(底漆)→漆料的調(diào)配(按體積比)→漆料的靜置→漆料粘度測量→噴涂漆料(底漆)→固化→檢驗(外觀、結(jié)合力)→活化底漆→漆料的攪拌→噴面漆。

1.3 漆膜結(jié)合力試驗方法

漆膜與基體的結(jié)合力試驗采用網(wǎng)格法:

1)在試驗前，試片在θ為21～25℃、相對濕度為45%～55%的條件下放置16h;

2)將試片放置在堅硬、平直的工作臺上，以防在試驗過程中發(fā)生變形;

3)采用30°銳刃的硬質(zhì)鋼劃刀，相距2mm劃6根平行線;

4)在平行線的垂直方向劃6根平行線形成網(wǎng)格式樣，在劃平行線時，以足夠的壓力確保穿過覆蓋層切割到基體金屬;

5)用軟毛刷沿網(wǎng)格圖形每一條對角線輕輕地向后掃幾次，再向前掃幾次。

6)按均勻的速度拉出一段粘附力≥67g/mm的3M 250膠粘帶，除去最前面的一段，然后剪下長約75mm的3M 250膠粘帶，把該膠粘帶的中心點放在網(wǎng)格上方方向與一組切割線平行，然后用手指把3M 250膠粘帶在網(wǎng)格區(qū)上方的部位壓平，膠粘帶長度至少超過網(wǎng)格20mm。

7)為了確保膠粘帶與漆膜接觸良好，用力壓實膠粘帶。透過膠粘帶看到的漆膜顏色全面接觸是有效的顯示。

8)在貼上膠粘帶5min內(nèi)，拿住膠粘帶懸空的一端，并在盡可能接近60°的角度在0.5～1.0s內(nèi)平穩(wěn)地撕離膠粘帶。

9)未發(fā)現(xiàn)漆膜從基體上脫落現(xiàn)象，表明漆膜與基體結(jié)合緊密。

2 影響漆膜結(jié)合力和外觀質(zhì)量的原因分析

2.1 噴漆前處理

2.1.1 操作間環(huán)境溫度和濕度檢查

操作間環(huán)境中的相對濕度對油漆涂層的影響很大，被涂產(chǎn)品上的凝露會影響漆膜附著力和外觀［1］。操作間相對濕度過高，會引發(fā)漆膜不干、發(fā)花、泛白、失光、起泡、附著力降低以及耐溶劑性變差等質(zhì)量問題;操作間相對濕度過低，空氣中飛揚的毛絮和灰塵比較多，容易直接落到零件上，并且溶劑揮發(fā)得太快，使涂料的流平性變差。

溫度方面，如果操作間溫度太高，漆料易揮發(fā)，噴涂到最后會由于漆料的霧化質(zhì)量差而難以噴涂，導(dǎo)致零件外觀有結(jié)塊和異物;操作間溫度太低，零件不易干燥，固化時間太長也會導(dǎo)致空氣中的雜質(zhì)落到零件上影響外觀。實驗表明，θ控制在15～35℃ ，相對濕度控制在35% ～75%噴涂效果較佳;如果在零件噴涂后剛開始干燥時，溫度和相對濕度發(fā)生突然變化，對漆膜的干燥不利，可能引起漆膜發(fā)皺，影響漆膜與零件的結(jié)合力。所以在漆膜固化期間，噴漆間環(huán)境應(yīng)保持相對穩(wěn)定。

2.1.2 清洗除油

蒸汽除油的效果比冷除油的效果好，但在處理底層后周轉(zhuǎn)過程中會沾到油污或附著物，這些物質(zhì)在蒸汽除油時很難去除，容易導(dǎo)致漆膜起皮。因此，在進行蒸汽除油前盡可能使用航空汽油進行手工冷除油，然后再進行蒸汽除油。如果沒有蒸汽除油的操作條件，而采用冷除油，經(jīng)驗表明使用甲基-乙基酮(MEK)獲得的結(jié)果最佳。除油后必須用30s水膜連續(xù)檢查。

2.1.3 漆料粘度測量

漆料粘度決定噴涂時的霧化質(zhì)量［2］，如果漆料粘度值偏低，噴槍噴出來的漆霧稀薄，需噴涂時間長，漆膜容易流掛，如果漆料粘度值偏高，噴槍噴出來的漆霧粘稠，漆膜厚度不均勻。使用ISO4號粘度杯測量，粘度值控制在21～30s。

2.2 噴涂過程的影響

噴涂過程直接影響漆膜的結(jié)合力和外觀，噴出的漆霧可根據(jù)實際情況通過噴槍調(diào)出扇形、圓形或其他需要的形狀。每次噴涂應(yīng)和前一次噴涂的條帶邊緣重疊三分之一;噴嘴應(yīng)垂直待噴涂零件表面;噴槍壓力 0.3～0.6Mpa;噴嘴和零件的距離150～300mm;行程次數(shù)2～3次;噴涂過程中，零件厚度應(yīng)控制在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，不能出現(xiàn)漆膜裸露、不連續(xù)區(qū)域或超過規(guī)范規(guī)定最大厚度的現(xiàn)象。

2.3 活化底漆

零件在噴涂面漆之前，要打磨清理底漆，底漆固化后一般都會有流掛，嵌入異物等缺陷，打磨清理底漆先使用d=180μm的氧化鋁砂紙，根據(jù)底漆的光滑程度逐漸使用粒徑小的氧化鋁砂紙，最后使用d=45μm的氧化鋁砂紙，以便給噴涂面漆打造良好的底層。底漆打磨清理后，使用有機溶劑擦拭試件，進行除油和除塵，待有機溶劑揮發(fā)完再噴涂面漆，以免產(chǎn)生漆膜起皮。

3 實驗結(jié)果

通過上述因素分析，對各影響因素進行嚴格控制后，漆膜的結(jié)合力與以往相比有了很大改觀。圖1為按照優(yōu)化方法噴涂的試片漆膜結(jié)合力試驗結(jié)果，圖2為優(yōu)化前的漆膜結(jié)合力試驗結(jié)果?？梢钥闯?，優(yōu)化后，試樣進行網(wǎng)格試驗測試時，漆膜的結(jié)合力得到提高，無脫落現(xiàn)象。

圖1 優(yōu)化后的漆膜網(wǎng)格試驗照片

圖2 優(yōu)化前的漆膜網(wǎng)格試驗照片

4 結(jié)束語

聚氨酯磁漆由于其成分的特殊性，為了提高漆膜與基體的結(jié)合力和外觀質(zhì)量，噴涂整個過程中必須注意以下幾點:

1)零件進行預(yù)處理時，一定要進行徹底的除油。

2)嚴格控制好操作間溫度和濕度，漆料的粘度等在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)。

3)調(diào)配好的漆料必須在使用有效期內(nèi)用完，超過有效期的漆料絕對不能使用。

4)噴涂過程中，漆膜厚度應(yīng)控制在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)，不能超過規(guī)范規(guī)定的最大厚度。

［1］王戈，郭鵬彬.空氣及其流動形態(tài)對粉末涂裝的影響［J］.電鍍與精飾，2007，29(2):38.

［2］胡傳炘.表面處理技術(shù)手冊［M］.北京:北京工業(yè)大學(xué)出版社，1997:443.