淺談復(fù)合材料的涂漆

王榮

摘 要：本文通過(guò)闡述復(fù)合材料涂漆特點(diǎn)，對(duì)典型缺陷及涂漆過(guò)程控制要點(diǎn)進(jìn)行分析，得出了改善復(fù)材最終涂漆質(zhì)量的要點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期出現(xiàn)的零件涂漆后基體缺陷多、涂漆橘皮、失光等質(zhì)量問(wèn)題處理提供借鑒，特別是涂漆前的接收、預(yù)處理、表面準(zhǔn)備等工序，對(duì)基體缺陷的檢查和填充有著重要作用。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料;涂漆;缺陷;預(yù)處理;表面準(zhǔn)備

中圖分類號(hào)：TB33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）20-0077-02

0 引言

近年來(lái)，隨著復(fù)材零件在飛機(jī)上大量使用，復(fù)合材料零、組件涂漆任務(wù)越來(lái)越重，涂漆呈現(xiàn)出的問(wèn)題也愈見(jiàn)突出，基體表面質(zhì)量差、涂漆工序長(zhǎng)、保護(hù)要求高、施工環(huán)境要求高等因素直接影響最終涂漆質(zhì)量。而復(fù)合材料與金屬材料相比又有一些特殊之處。比如易腐蝕、零（組）件表面平整度不如金屬等。如何保證復(fù)材零、組件涂漆后的表面質(zhì)量，已成為涂裝行業(yè)至關(guān)重要的事情。

1 復(fù)合材料涂漆工藝特點(diǎn)

復(fù)合材料零（組）件涂漆工序復(fù)雜，尤其是前處理要求非常高、且難度大，涂漆前，必須采用膩?zhàn)踊蜥樋滋盍?、表面填料填充針孔、凹坑等缺陷，只有?duì)缺陷進(jìn)行了高質(zhì)量的修復(fù)，才能獲得完整、均勻、結(jié)合力良好的抗老化、耐沖擊和抗腐蝕涂層。

1.1 工序復(fù)雜、時(shí)間長(zhǎng)

復(fù)合材料零、組件涂漆工藝流程包括接收檢查，若存在大的缺陷，則返回復(fù)材廠。接收后便是清洗，清洗時(shí)要一邊清洗一邊檢查復(fù)合材料零、組件表面是否有凹坑、針孔及其它表面缺陷。若有凹坑，則需刮膩?zhàn)?，等膩?zhàn)庸袒?，打磨清洗。有針孔時(shí)，須填充針孔填料，待填料固化后，擦拭清洗。若還有缺陷，此時(shí)只能噴涂表面填料，填料固化，打磨清洗，噴涂底漆，固化，噴涂面漆等流程。大部分復(fù)合材料零、組件甚至?xí)娡坎恢挂环N底漆和面漆，底漆和面漆之間又存在著干燥、打磨清洗等工序，這就更增加了復(fù)合材料零、組件涂漆的復(fù)雜性和延長(zhǎng)了零、組件的交付時(shí)間。

1.2 工藝復(fù)雜，修復(fù)難度大

復(fù)合材料零（組）件涂漆常常涉及功能性涂層的涂敷、紫外線斑點(diǎn)檢測(cè)（UV檢查）等特殊要求，必須嚴(yán)格控制操作過(guò)程中產(chǎn)生的大量粉塵，防止污染環(huán)境以及危害人員健康。同時(shí)，復(fù)合材料表面涂層的缺陷修復(fù)難度大，目前只能采用手工打磨退除漆層，且修復(fù)過(guò)程中必須小心謹(jǐn)慎，避免損傷復(fù)合材料基體，返修難度較大。

1.3 易受損、保護(hù)要求高

由于復(fù)合材料在普通廠房環(huán)境下易老化、污染、受潮，被紫外線輻射概率大，一旦遭受影響，必將縮短復(fù)合材料零（組）件使用壽命并降低涂漆質(zhì)量，甚至引起零件報(bào)廢。

2 復(fù)合材料涂漆常見(jiàn)缺陷

復(fù)合材料零（組）件如含有以下：針孔、表面凹坑、小凹陷、不光滑、不平整等缺陷均應(yīng)進(jìn)行整平處理，否則會(huì)降低填充層或涂層的附著力及涂層的表面質(zhì)量。

2.1 針孔、表面凹坑

針孔，微孔狀態(tài)表面缺陷，一般直徑為0.25mm或更小。表面凹坑復(fù)合材料零（組）件表面的淺坑或凹陷，一般直徑大于0.25mm，小于0.8mm。出現(xiàn)此類缺陷，則需要進(jìn)行整平處理，需要用到填料、膩?zhàn)?。遇?jiàn)針孔，表面凹坑比較多時(shí)，填料、膩?zhàn)右矡o(wú)法全部整平，則需要用漆料來(lái)填充，之后的打磨，加大了漆層剝落的幾率，也會(huì)對(duì)復(fù)合材料的基體造成一定的損壞。造成涂漆后涂層表面這兩種缺陷的一個(gè)原因是復(fù)合材料零（組）件自身帶來(lái)的，在前處理時(shí)未完全整平;另一個(gè)原因是涂漆過(guò)程中稀釋劑過(guò)多造成的。

2.2 布紋

顧名思義，復(fù)材在鋪貼過(guò)程中原材料形成的紋路。此類缺陷深度較淺、連續(xù)，且貫徹整個(gè)零件，涂漆前用膩?zhàn)犹畛潆y度大，難修復(fù)，涂漆后影響漆層表面外觀質(zhì)量。只能在復(fù)材零件接收時(shí)，發(fā)現(xiàn)此缺陷并由復(fù)材廠刮膠、貧膠修復(fù)，涂漆時(shí)再用膩?zhàn)印⑻盍系忍畛漭^淺部位。

2.3 桔皮

涂層上出現(xiàn)類似桔皮狀的皺紋表層，稱之為桔皮?？赏ㄟ^(guò)目視和看反射光源的方法檢查。造成漆層表面這一缺陷的主要原因是：（1）噴涂時(shí)，漆料粘度過(guò)大，涂敷后，漆料的流平性較差;（2）噴槍口徑過(guò)大，噴槍與復(fù)合材料零（組）件之間的距離不合適;（3）噴漆房中溫度偏高，稀釋劑揮發(fā)較快;（4）涂層厚度不夠。

可以通過(guò)以下方法來(lái)緩解：（1）調(diào)整漆料粘稠度，溫度低時(shí)粘度可以大些，溫度高時(shí)粘度可以小些;（2）選擇合適的噴槍口徑及距離，使漆料的霧化效果達(dá)到最佳;（3）控制噴漆房的溫度，使其維持在最佳;（4）在不發(fā)生流掛的前提下，一次噴涂達(dá)到規(guī)定厚度。

2.4 失光

光澤度對(duì)漆膜外觀質(zhì)量的影響至關(guān)重要，特別是在外部零、組件裝飾漆上，涂層的光澤度達(dá)不到原本的要求，整個(gè)表面看上去暗淡。通常情況下，通過(guò)儀器進(jìn)行檢測(cè)，也可以用筆或其它任何物品，通過(guò)觀察投影反射圖像，若投影清晰可見(jiàn)，則光澤度可接收，若投影模糊或光散開(kāi)，則漆膜光澤不可接受。可通過(guò)一次性噴厚（確保在厚度范圍內(nèi)，且不噴流）的方法進(jìn)行改善。

2.5 流淌、流掛

流掛就是漆料在復(fù)合材料零（組）件的表面自上而下流動(dòng)使膜層產(chǎn)生不均勻的流痕或下邊緣較厚的一種涂層表面缺陷。而流淌就是零（組）件表面發(fā)生大面積流掛現(xiàn)象。這兩種缺陷主要與漆料的粘度以及涂層的厚度有關(guān)。漆料里的稀釋劑揮發(fā)過(guò)慢、漆層一次性噴涂太厚或是被噴涂表面過(guò)于光滑都容易造成以上缺陷。改進(jìn)方法有選擇正確的稀釋劑;涂漆時(shí)要控制好膜層厚度等。

2.6 漆層剝落

由于漆層在復(fù)合材料零（組）件表面或漆層與漆層之間黏著力變差，更甚著喪失了黏著力，造成膜層少量或大面積脫落。產(chǎn)生主要原因是復(fù)合材料零（組）件在前處理和表面準(zhǔn)備時(shí)沒(méi)有做到位，零（組）件表面上還附著著油污、脫膜劑等;二是因?yàn)樵诘灼崾褂靡欢螘r(shí)間后才涂敷面漆;三是漆層長(zhǎng)時(shí)間處于易腐蝕的惡劣環(huán)境下四是漆料本身黏著力不好。改善的方法有一加強(qiáng)待涂漆表面的預(yù)處理和表面準(zhǔn)備，要做到待涂敷的復(fù)合材料零（組）件表面均勻、平整平滑并無(wú)針孔、流掛、表面凹坑、貧膠區(qū)域和其他小凹陷等缺陷。二是在舊漆層涂敷面漆時(shí)，舊漆層要先做打磨活化處理已增加它的黏著力。三是依照使用環(huán)境的不同而選擇不同使用性能的涂料。四是選擇黏著力強(qiáng)的漆料，特別是在惡劣環(huán)境中使用的復(fù)合材料零（組）件。

復(fù)合材料零（組）件在漆層剝落后只能采用手工打磨活化來(lái)修復(fù)，這就增加對(duì)基體纖維損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

3 涂漆過(guò)程控制要點(diǎn)

3.1 涂漆前的預(yù)處理

預(yù)處理工序包括：接收、擺放、清洗、打磨、再清洗工序，該工序的目的是發(fā)現(xiàn)缺陷、去除基體表面脫膜劑，確保復(fù)合材料零、組件最終漆層結(jié)合力。我們主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行操控。

3.1.1 接收檢查

接收復(fù)合材料零、組件時(shí)要檢查零、組件表面是否存在凹坑、密集的針孔，在涂漆表面準(zhǔn)備工序中，無(wú)法填充，造成涂漆后影響外觀質(zhì)量。對(duì)于涂漆工序無(wú)法填充的缺陷，如復(fù)材“缺肉”、劃傷、大的凹坑等，必須及時(shí)聯(lián)系復(fù)材廠進(jìn)行修復(fù)。

3.1.2 復(fù)合材料零、組件的擺放

擺放零、組件時(shí)，應(yīng)注意，使用牛皮紙或針織布保護(hù)工裝、篩網(wǎng)，防止零、組件磕碰傷及篩網(wǎng)上堆積的漆膜對(duì)零、組件進(jìn)行二次污染。

3.1.3 清洗

用擦拭法或干蹭法去除大的臟物和油污，注意不要將臟物過(guò)度地?cái)U(kuò)展開(kāi)來(lái)，也不要?jiǎng)潅砻?。把少量溶劑倒到干凈的抹布上，決不能把抹布泡到裝有溶劑的容器里。擦拭時(shí)應(yīng)一塊小面積一塊小面積地擦，循序漸進(jìn)。要求所有表面都必須擦拭到。隨著清洗的進(jìn)行，隨時(shí)用干凈且干燥的抹布把溶劑趕在完全蒸發(fā)前擦干。目視檢查表面清潔度，到達(dá)水膜連續(xù)。避免清潔劑灑到零件表面或使蘸有清潔劑的抹布滯留在零件表面。

使用抹布、丁酮或清洗劑徹底清洗復(fù)合材料零、組件表面（推薦使用溶液揮發(fā)慢的清洗劑，可更容易在清洗零、組件時(shí)發(fā)現(xiàn)其表面缺陷）。使用抹布時(shí)，一定要折疊成規(guī)整的矩形，且毛邊折到矩形內(nèi)部，可有效的減少因?yàn)椴敛急旧砗械睦w維毛絮附著在基體表面上。清洗時(shí)，要從零、組件一端沿一個(gè)方向向另一個(gè)端頭擦拭，且使用“一手濕，一手干”清洗方法。注意：抹布要及時(shí)更換，確保最終清洗的抹布上無(wú)可見(jiàn)污物。

3.1.4 打磨

徹底打磨復(fù)合材料零、組件基體表面，有效去除脫膜劑，著重打磨上道工序?qū)w缺陷的修復(fù)處，得到光滑、平整的表面。邊打磨邊用針織布擦去零、組件表面的灰塵，以便更清晰的觀察打磨效果。打磨結(jié)束后，用壓縮空氣吹去附著在零、組件和工裝上的灰塵，稍微停頓（建議20分鐘后），待空氣中的灰塵被抽風(fēng)系統(tǒng)帶走后，或?qū)⒘?、組件移出噴漆室，再按清洗要求進(jìn)行下一步清洗工作，并用干凈的牛皮紙?zhí)鎿Q掉已破損、污染的牛皮紙和針織布。打磨時(shí)應(yīng)注意避免表1所列操作。

3.2 表面準(zhǔn)備

首先判斷復(fù)合材料零（組）件上有哪些缺陷。有凹坑時(shí)，采用刮涂方法施工膩?zhàn)?。用力將一薄層膩?zhàn)訅喝霃?fù)合材料表面凹坑和小凹陷中，從凹坑和小凹陷的不同方向刮涂。盡可能去除多余的膩?zhàn)右詼p少后續(xù)的打磨量。待膩?zhàn)痈稍锖蟠蚰ケ砻嬉匀コw上過(guò)量膩?zhàn)印Ｄ佔(zhàn)討?yīng)只能保留在凹坑和小凹陷局部或附近，而且盡可能薄，且不得相互形成連續(xù)涂層，否則可能影響后繼的漆膜附著力。

基體表面針孔可由放大鏡法、手電筒光照法和針孔填充法檢測(cè)。若檢測(cè)到針孔則需進(jìn)行填針孔填料，用合適的涂敷器（如彈性塑料刮板、刷子、海綿或奶酪布）在表面上涂敷針孔填料，將填料用手壓力將其壓入所有表面針孔中，讓填孔填料空氣干燥，然后用清潔的擦布擦去多余針孔填料。不能用溶劑擦，因在接觸溶劑時(shí)會(huì)去除填孔填料。在擦之前可用壓縮空氣吹掉疏松的填孔填料，在覆蓋涂層前用清潔粘性布揩掉灰塵。連續(xù)的針孔填料層對(duì)隨后的漆膜附著力有害，不得將填孔填料材料在表面連續(xù)涂敷。

若復(fù)合材料零（組）件表面還有未完全填充的缺陷，可噴涂表面整平劑，以獲得表面平整性。表面平整劑完全干燥后用砂紙打磨表面，以去除基材上過(guò)量表面平整劑，表面平整劑應(yīng)只能保留在缺陷局部或附近，而且應(yīng)盡可能薄，且不得相互形成連續(xù)涂層。否則可能影響后繼的漆膜附著力。用沾有溶劑的清潔擦布擦洗，不待溶劑在表面揮發(fā)干，用擦布擦干，去除打磨殘留物的最后痕跡。打磨殘留物痕跡沒(méi)有除盡的話，將引起后繼涂敷的涂層附著力下降。

此時(shí)復(fù)合材料零（組）件表面應(yīng)是均勻、平整光滑并無(wú)針孔、表面凹坑、貧膠區(qū)域和其他小凹陷等缺陷。

3.3 涂漆

施工方法可采用噴涂、刷涂和輥涂（滾涂）等方法，采用噴涂方法容易獲得更好的涂層性能。涂敷環(huán)境必須干凈并有防灰塵措施。零件上無(wú)缺陷（坑、微泡等），零件必須徹底的干燥。

涂料準(zhǔn)備：涂敷之前，漆料應(yīng)有充分的誘導(dǎo)時(shí)間;向噴槍的容器中加入混合的涂料前，涂料應(yīng)通過(guò)濾織物、奶酪布或相當(dāng)?shù)倪^(guò)濾設(shè)備過(guò)濾混合的涂料。

涂漆過(guò)程：涂漆時(shí)，復(fù)合材料零（組）件盡可能懸空，穩(wěn)定擺放，噴槍應(yīng)一直保持與零件垂直，并始終保持相同的距離，噴槍移動(dòng)時(shí)也要保持相同的速度。噴涂方法應(yīng)遵循寧可噴兩遍薄的，不噴一次厚的原則?？赏瑫r(shí)對(duì)多個(gè)零件進(jìn)行循環(huán)噴涂或刻意增加兩次噴涂的間隔時(shí)間，以上次漆膜用手觸摸粘手但是手上沒(méi)有漆時(shí)為宜。涂漆時(shí)，可通過(guò)在零件表面上50%搭疊噴涂至要求的厚度。以確保最終得到的漆膜應(yīng)是無(wú)凹坑、流淌、桔皮、顆粒等缺陷，表面光滑，光澤度好。

涂漆后：若環(huán)境不佳，建議將零、組件停在噴漆室表干，待其表面漆膜達(dá)到不粘手的狀態(tài)時(shí)，再進(jìn)行加溫干燥（加溫時(shí)，溫度不能超過(guò)60℃），這是由于加溫時(shí)，烘箱內(nèi)的灰塵會(huì)被抽風(fēng)揚(yáng)起，若漆膜未達(dá)到表干狀態(tài)，則灰塵會(huì)吸附到上面形成顆粒、夾雜，一旦噴完的面漆上有顆粒、夾雜，則打磨修復(fù)后容易形成色差，特別是光亮面漆返工修復(fù)時(shí)，色差明顯會(huì)嚴(yán)重影響最終涂漆質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)典型缺陷及涂漆過(guò)程控制要點(diǎn)進(jìn)行分析，得出了改善復(fù)材最終涂漆質(zhì)量的要點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期出現(xiàn)的零件涂漆后基體缺陷多、涂漆橘皮、失光等質(zhì)量問(wèn)題的處理起借鑒作用。特別是涂漆前的接收、預(yù)處理、表面準(zhǔn)備等工序，對(duì)基體缺陷的檢查和填充有著重要作用。

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