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涂装技术及涂料讲座

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  1. 涂装技术及涂料讲座 二003年2月

  2. 一、防腐蚀技术简介 • 1 腐蚀对国民经济的影响 • 2 防止腐蚀的途径: • 正确选择材料 • 进行正确的防腐蚀设计 • 电化学保护 • 缓蚀剂防腐蚀 • 保护性覆盖层防腐蚀:

  3. 3 涂层的破坏历程: • 泛白— 起泡—生锈—连续脱落 • 最主要的因素是漆膜能透过一定量的水分、氧和某些离子。水透过漆膜后,油相和水相互相渗透,并将底漆中的可溶物溶解,或生成腐蚀产物。

  4. 4 涂层防腐蚀的机理 • 1)隔离作用; • 2)电阻作用; • 3) 钝化作用。 • 所谓钝化是指涂料中的颜料对金属表面所形成的保护膜层,如铬酸盐防锈颜料

  5. 二、表面涂装技术 • 1 表面涂装技术的分类 • 浸涂 • 淋涂 • 刷涂 • 幕式涂装 • 喷涂 • 高压无空气喷涂 • 静电喷涂 • 粉末静电喷涂 • 流化床涂装 • 电泳涂

  6. 2 各种涂装方法的技术特点 • 1)涂装前处理 • A 黑色金属的前处理 • 除油— 热水洗—冷水洗—除锈—冷水洗——冷水洗—(表调)—磷化—水洗—涂装 • B 有色金属的前处理 • 铝及铝合金: • 除油—水洗—除锈—水洗— 铬酸盐处理—涂装

  7. 锌合金压铸件: • 除油—喷砂—铬酸盐处理—涂装 • 锌合金压铸件由于其组织特点,表面比较致密,近表面疏送,所以切不可将表面去除过多。

  8. 2 工业上常用涂装技术的特点: • 浸涂 • 将被涂物浸入涂料中,提起,滴尽多余涂料而获得涂层的方法。 • 特点:高效,涂料损失少,操作简便,适合形状复杂的工件。 可以是手工作业,也可自动化作业。 • 涂料的粘度是工艺的关键,一般控制在20-30秒。 • 被涂物的上、下部位涂层厚度不同,下边缘往往有积聚涂料。

  9. 淋涂: • 将涂料淋到工件上,随后滴尽多余涂料的涂装方法。 • 特点:用漆量少,高效,适合于中空的容器。但耗溶剂较多。 • 涂料粘度较高,有时接近100秒。温度应在20-25度。

  10. 幕式涂装:这是淋涂的一种改进。涂料呈连续的幕状流下,被涂件在漆幕下通过。幕式涂装:这是淋涂的一种改进。涂料呈连续的幕状流下,被涂件在漆幕下通过。 • 特点:适合平面涂装,涂料省,膜层外观好,厚度均匀,涂装效率高,但薄膜涂装较困难。

  11. 空气喷涂: • 利用压缩空气在喷枪嘴产生的负压将涂料带出,涂布于物体表面。 • 特点:快速有效,适应性广,涂膜平整美观。缺点是涂料和溶剂损耗大,有着火或中毒的危险。 • 目前应用仍较多。

  12. 设备组成: • 空气压缩机 喷枪 油水分离器 漆罐 喷涂室 等 • 喷漆室配有排风和捕集漆雾的装置。按照捕集漆雾的方式,可以分成干室喷漆室和湿式喷漆室。 • 干式喷漆室:由喷漆室、漆雾捕集装置、排风装置、风管等组成。构造简单,适合小批量生产,捕集效果不如湿式喷漆室好。

  13. 湿式喷漆室:用水捕集漆雾,因此效果较好。但相应要增加供水系统和形成水帘的设备。费用和能耗有所增大。湿式喷漆室:用水捕集漆雾,因此效果较好。但相应要增加供水系统和形成水帘的设备。费用和能耗有所增大。 • 正确使用喷枪: • 喷枪有几种不同的类型(压下式、压入式和吸上式)。要正确使用它们,须注意以下几点: • A 喷涂压力—喷涂压力大,涂料雾化好,所得漆膜细腻平滑。但过大,则涂料利用率低,还会产生流挂。若压力过小,涂料雾化差,涂层表面粗糙。喷涂压力主要取决于涂料粘度。

  14. B 喷涂距离—喷涂距离大,涂料利用率低。若太短,易产生流挂、起邹。大型喷枪,以200-300mm;小型喷枪以150-200mm为佳。 • C 走枪速度—要快慢一致。此外,还要注意喷涂搭接。 • D 喷枪角度—要垂直于喷涂表面。 • E 喷嘴大小—一般常选用1-2.5mm的.大件可选大的.

  15. 高压无空气喷涂: • 用高压泵将密闭容器内的涂料送出,压力约为10-15Mpa.这种高压漆液在经过特殊喷嘴时体积发生激烈变化而雾化成微粒,高速喷射到物体表面形成涂膜. • 特点:效率高,损失小,有利于环保,涂膜质量好.可喷涂粘度高的涂料.但不宜喷不薄涂层.

  16. 高压无空气喷涂的操作与空气喷涂基本一样.但喷涂距离为300-370mm.高压无空气喷涂的操作与空气喷涂基本一样.但喷涂距离为300-370mm. • 对涂料和压力有不同的要求,例如:

  17. 静电喷涂: • 在高压电场的作用下,从喷枪喷出的漆雾雾化得更加细小,并带电,受静电力的作用向带有相反电荷的被涂物运动,在其表面发生电荷中和而沉积成膜. • 特点:劳动生产率和涂料利用率都高,环保好,便于流水线连续生产.对涂料有一定要求,要注意防火防爆,且设备较复杂、昂贵.

  18. 静电喷涂按施工方式可分为固定和移动式二种.静电喷涂按施工方式可分为固定和移动式二种. • 固定式:在喷涂室中按照工件的大小、形状,把喷具以一定距离、方向布置。作业时,喷具不断喷出涂料,工件以一定的速度通过喷涂室而完成喷涂。

  19. 移动式:移动式静电喷涂使用手提喷枪。灵活方便,特别适合形状复杂的工件,也可作为固定式静电喷涂的补充喷涂。移动式:移动式静电喷涂使用手提喷枪。灵活方便,特别适合形状复杂的工件,也可作为固定式静电喷涂的补充喷涂。 • 静电喷涂对涂料的要求: • 易于带电; • 流平性和光亮度好; • 固体含量高; • 溶剂的沸点高,极性大,对树脂的溶解性好。

  20. 以下一些涂料比较适合静电喷涂: • 醇酸树脂漆;酚醛树脂漆;环氧树脂漆; • 丙烯酸树脂漆;氨基醇酸树脂漆;聚氨酯漆;聚酯树脂漆;其中氨基醇酸树脂漆更适合于钢铁制品。

  21. 粉末静电喷涂(又称为喷塑): • 粉末静电喷涂包括粉末涂料的供给和分散,以及使之带电。带负电的涂料粒子在高压电场力的作用下被吸附到带正电的工件表面。移动喷枪或转动工件就可使粉末涂料均匀地散布于工件表面。然后经再加热使涂料熔融、流平、固化成膜。 • 粉末静电喷涂包括表面处理,蔽覆,工件预热,粉末喷涂,固化,水淬,缺陷补救等工序。 • 表面处理与一般涂装要求相同。 • 蔽覆是为了蔽盖那些不需要涂装的部位。可用不导电

  22. 的硅橡胶溶液覆盖。工件预热的温度则要根据涂料的种类而定。如用环氧粉末涂料,工件预热到180-220℃。的硅橡胶溶液覆盖。工件预热的温度则要根据涂料的种类而定。如用环氧粉末涂料,工件预热到180-220℃。 • 喷涂后必须再加热使之流平。加热温度对环氧粉末涂料而言是180-200 ℃,时间20-30分钟。 • 固化后从炉内取出,立即投入到冷水中,目的是增加漆膜的坚韧性和结合力,并提高漆膜的光泽。 • 静电粉末喷涂因受预热炉容量的限制,处理大型工件比较困难。由于电场的影响,外型比较复杂的工件往往难以获得均匀的涂层。

  23. 流化床涂装: • 用经过预热的压缩空气将流化床内的粉末涂料流化,再把预热好的工件浸入其中,经过一段时间后取出,工件表面便形成一层均匀的涂层. • 特点:设备简单,操作方便,粉末利用率高,易获得厚涂层.但此法难以处理大和重的物件,且外观较差,涂层厚度不易控制.

  24. 流化床涂装后还要进行后热处理,目的是使热塑性粉末涂料能更好地熔融成膜,有助于涂层外观。若是热固性粉末涂料,则后热处理可使涂层固化完全,改善外观和防护性能。流化床涂装后还要进行后热处理,目的是使热塑性粉末涂料能更好地熔融成膜,有助于涂层外观。若是热固性粉末涂料,则后热处理可使涂层固化完全,改善外观和防护性能。 • 流化床粉末涂装对涂料粒子的大小有要求。如环氧粉末涂料,粒径为50-300微米。涂料的含水量要低。

  25. 电泳涂: • 电泳涂是应用胶体化学的电泳原理,即带电的漆粒在直流电场的作用下,向与它所带电荷相反的电极运动,并在电极上脱去电荷同时沉积成膜. • 特点:涂膜质量好,涂料利用率高,劳动条件好,从根本上消除了火患之忧. • 电泳涂一般不适宜于非金属及不能承受高温烘烤的金属制品.目前相对来说花色品种较少,主要用于涂底漆或涂一层面漆.对工件的预处理要求高. • 设备较昂贵.

  26. 电泳涂可分为阳极电泳涂和阴极电泳涂二种。 • 阳极电泳涂:由于被涂物接阳极,会因溶解而产生离子,不但使膜层色泽加深,并且物理、机械、耐腐蚀性下降。 • 阴极电泳涂:被涂物接阴极,不会因金属的溶解而污染涂液。

  27. 影响因素: • 电泳电压;溶液 • 溶液温度;电泳时间; • 搅拌; 阳极材料; • 阴阳极面积比; • 电极距离。

  28. 三、干燥技术 • 1 涂料的干燥与固化: • 1)自然干燥—一般适合于大型件或多品种、小批量;也适合于通过溶剂挥发成膜的硝基涂料、过氯乙烯涂料等;适合于既挥发溶剂,又氧化聚合的酯胶涂料、酚醛涂料、醇酸涂料;及加胺类固化的环氧涂料; • 2)热空气对流干燥—只适合需烘烤后聚合的涂料,如环氧-呋南、环氧-酚醛涂料。适合于批量生产,形状与厚度不受限制。 • 3)红外线加热—适于热固性树脂基涂料的固化,也可用于 油基-树脂基涂料的加速干燥。适合于批量生产,工件形状不过分复杂。

  29. 4)射线固化—目前主要用紫外线。适用于用聚酯树脂制成的容剂清漆,半透明漆,及其它含有滑石、重晶石等透明填料的底漆或平光漆。也可用于含有强烈吸收紫外线的钛白粉颜料;4)射线固化—目前主要用紫外线。适用于用聚酯树脂制成的容剂清漆,半透明漆,及其它含有滑石、重晶石等透明填料的底漆或平光漆。也可用于含有强烈吸收紫外线的钛白粉颜料; • 5)电子束固化—用于不饱和聚酯及环氧和酚醛涂料。 • 2 红外及远红外干燥—用一定数量的红外或远红外辐射器安装于室内组成的干燥室即是红外或远红外干燥室。 • 涂层吸收红外线,并转化为热能干燥涂层。这种红外线热能,升温快,热效率高。 • 根据红外线的波长,分为近红外和远红外。波长在5.6

  30. 微米以下并与可见光相邻的称为近红外;波长在5.6-25微米的称为远红外.微米以下并与可见光相邻的称为近红外;波长在5.6-25微米的称为远红外. • 各种物体对红外线的吸收是不一样的,同一物体对不同波长的红外线的吸收也是不一样的.从涂层干燥的角度来讲,最好选择能量最大限度地透过涂层而不透过基材的那种波长的红外线. • 红外线必须直射涂层表面才有最佳效果.对复杂的曲面,则难以均匀地干燥.

  31. 四、涂装质量评定及缺陷解决办法 • 1 前处理质量检测 • 前处理是影响涂层质量和涂装寿命的极为重要的因素,可以认为是第一位的因素。一般认为约占成因的50%-70%。 • 目前,国际上广泛采用的涂装预处理标准是瑞典标准SIS05-5900.我国的标准GB8923-88将钢材表面原始的锈蚀程度和表面除锈等级分为若干级别。

  32. 2 涂层质量检测 • 1)涂层基本性能检测 • 颜色与外观— 采用观察涂膜颜色及外观并与标准色板比较加以评定; • 厚度—厚度测量有湿膜测量和干膜测量。干膜厚度可用千分尺、磁性测厚仪测量。在非磁性金属表面可用涡流测厚仪。湿膜厚度可用湿膜测厚规测量。

  33. 硬度—划痕法;铅笔硬度法;压痕法;摆杆法 • 附着力—划圈法;划格法;拉开法; • 柔韧性—锥形轴弯曲法;园柱轴弯曲法; • 柔韧性多轴棒试验法 • 冲击强度—落锤法 • 2 涂层应用性能检测 • 抗磨性—即在一定的负载下经规定的磨转数后,测定膜层的失重。如可用M-200型磨损试验机

  34. 耐水性—将涂膜试片用1:1的石蜡、松香混合物封边,然后将试片面积的2/3浸入25±1℃的蒸馏水中,经规定时间后取出,用过滤纸吸干,在恒温恒湿条件下观察表面。如涂膜有剥落、起皱,则为不合格。如有起泡,生锈,失光,变色等现象,要记录产生时间,按技术要求判断是否合格。耐水性—将涂膜试片用1:1的石蜡、松香混合物封边,然后将试片面积的2/3浸入25±1℃的蒸馏水中,经规定时间后取出,用过滤纸吸干,在恒温恒湿条件下观察表面。如涂膜有剥落、起皱,则为不合格。如有起泡,生锈,失光,变色等现象,要记录产生时间,按技术要求判断是否合格。 • 蒸馏水也可是沸腾的。

  35. 耐化学性— • A 耐盐水性:按规定制备涂膜试片。盐水是3.5%的NaCl水溶液,温度25±1℃(或40±1℃).经规定时间后观察试片表面的变化判断其耐盐水性; • B 耐酸硷性: 将带孔的低碳钢试棒浸涂后,测量涂层厚度,以试棒长度的2/3浸入25±1℃的酸或硷液中,每24小时检查1次样品表面,根据产品标准判断是否合格.

  36. 耐湿热性— 按规定制备好涂膜试片,将其垂直悬挂在试验架上,置于调温调湿箱内,箱内维持47±1℃和RH96 ± 2%的条件,试片表面不应出现凝露。连续试验48小时检查1次,经二次检查后,改为每72小时检查1次。达到规定的试验次数后,进行表观检查,与标准试片对比评级(分三级)。

  37. 耐盐雾性—用3.5%的NaCl 水溶液,PH值6.5-7.2,温度35 ± 2℃.试片与盐雾沉降方向呈30度角.每周期喷15分钟,停45分钟.停喷时RH保持>90%.连续试验48小时后检查1次.经二次检查后,改为72小时检测1 次。达到试验周期后,把试片清洗干净 ,与标准对照评级(共分三级)。

  38. 耐汽油性— • 浸汽油试验:将按规定制备好的试片浸入25 ± 1℃的指定汽油中,(2/3面积)达到规定时间取出吸干,检测涂膜表面的各种情况,如皱皮、起泡、剥落、变软、变色、失光等; • 浇汽油试验:在涂膜表面,浇上指定汽油5ml使其布满表面。使试片呈45度放置30分钟。然后平放并且在表面放一块双层纱布,其上再放一个500克的砝码,保持1分钟取下,纱布不粘在膜面,或用手指轻弹试片反面即能自由落下为合格。

  39. 耐霉菌性—用喷涂法制备膜片,平放在无机盐培养基表面,在膜面上均匀细密地喷雾混合霉菌孢子悬浮液,晾干后盖上皿盖,放入保温箱中。温度29-30 ℃。三天后检查生霉情况。如生霉正常,可将培养皿倒置。七天后检查生霉程度。十四天后总检查,按标准评级。

  40. 评级标准共分5级。0级,无霉;1级,霉斑直径约1mm;2级,霉斑直径约2mm,分布量小于1/4的面积;3级,霉斑直径约2mm,分布量小于1/2的面积;4级,霉斑直径多数大于5mm,或布满整个表面。评级标准共分5级。0级,无霉;1级,霉斑直径约1mm;2级,霉斑直径约2mm,分布量小于1/4的面积;3级,霉斑直径约2mm,分布量小于1/2的面积;4级,霉斑直径多数大于5mm,或布满整个表面。 • 若不见霉菌生长,需重喷混合霉菌孢子悬浮液。

  41. 抗污气性—这是涂膜对CO、CO2、SO2等气体的抵抗能力。也是以涂膜表面的变化现象表示。抗污气性—这是涂膜对CO、CO2、SO2等气体的抵抗能力。也是以涂膜表面的变化现象表示。 • 耐候性—这是检查膜层在自然大气条件下的耐候性。一般在选定的暴晒环境中把试片放置在试验架上进行试验。这种试验时间长,前三个月每半月检查1次;

  42. 三个月到一年,每1 个月检查1次;一年后,每3个月检查1次。在雨季或天气剧变时应随时检查。通常当膜层表面的任一参数被破坏的程度达到评级标准中差的程度时即可终止试验。

  43. 人工老化试验—以上自然耐候试验时间很长。所谓人工老化即是在人为的苛刻条件下缩短试验时间。常用的人工老化试验机设有高强度紫外光源,控温、调湿装置等。人工老化试验—以上自然耐候试验时间很长。所谓人工老化即是在人为的苛刻条件下缩短试验时间。常用的人工老化试验机设有高强度紫外光源,控温、调湿装置等。 • 试验时按要求调整好温度、湿度,喷水周期,试片距灯源的距离等参数。

  44. 加速腐蚀试验—人工加速老化试验适宜于评定涂装体系本身在各种使用环境下的性能,但并不表征其防腐性能。为检验有机涂层的防腐蚀性能,一般常用SO2。加速腐蚀试验—人工加速老化试验适宜于评定涂装体系本身在各种使用环境下的性能,但并不表征其防腐性能。为检验有机涂层的防腐蚀性能,一般常用SO2。

  45. 3 涂层质量缺陷及解决办法 • 1)常见缺陷: • 桔皮—原因是:低沸点的溶剂用量过多;涂料粘度太高,漆膜太厚;溶剂不当,溶解力不好;喷涂时气体压力过大;喷枪距离不适当;烘烤升温太快;施工现场温度太高。 • 解决办法:采取相应的对策。

  46. 涂膜 流挂—原因是:喷涂时涂料粘度太低,膜层过厚;稀料沸点高,或加入量过多,挥发太慢;工件形状复杂,有较多深孔,使孔周围积漆;喷枪距离太近,或移动太慢,或移动轨迹呈弧形 ,导致漆膜有厚薄;喷枪嘴直径太大;工作是光照不好。 • 解决办法:采取相应的对策。

  47. 表面粗糙、突起—原因是:涂料粒度(颜料)过粗;涂料中混入尘土等杂物;涂料中混入漆皮;沉淀层在使用前未充分搅开;施工场地环境差;喷涂时喷枪离工作面太远;涂料粘度太大。表面粗糙、突起—原因是:涂料粒度(颜料)过粗;涂料中混入尘土等杂物;涂料中混入漆皮;沉淀层在使用前未充分搅开;施工场地环境差;喷涂时喷枪离工作面太远;涂料粘度太大。 • 解决办法:采取相应对策。 • 涂膜不盖底—原因是:漆料本身含颜料不足、颜料研磨不细、分散性差;涂料粘度太低;

  48. 涂层太薄。 • 解决办法:加强原料检验;加入粘度高的涂料,调整涂料粘度;使用前彻底搅拌;控制施工厚度。 • 涂膜起皱—原因是:涂料质量不好,如钴催干剂含量太高;漆膜过厚;烘烤不当;重复涂装涂料不配套;底层未完全干燥又涂第二层;施工时与酸硷气体接触。 • 解决办法:采取相应对策。

  49. 针孔—原因是:低沸点溶剂过多,使挥发太快;环境温度高,相对湿度大;工件加热太快、温度太高;工件表面有油污或灰尘;喷涂时气体压力过高;压缩空气含有油污和水。针孔—原因是:低沸点溶剂过多,使挥发太快;环境温度高,相对湿度大;工件加热太快、温度太高;工件表面有油污或灰尘;喷涂时气体压力过高;压缩空气含有油污和水。 • 解决办法:采取相应对策。