金屬表面前處理與粉末涂料配套性日期:2015-03-13     人氣:617


 周誼(江西工業工程職業技術學院)

北京快车计划     摘要:金屬表面無油、無銹,以及所形成的轉化膜(磷化膜)能使大分子極性基團與基體充分“靠近”,不僅增強了粉末涂料與基體的結合力,而且還將磷化膜的功能與粉末涂料的防腐性能聯合起來(不是簡單的迭加),這將大大促進粉末涂層的防腐功能。

    1、引言

    金屬表面前處理是為了增加基體與涂層的結合力。因此,進行前處理時必須徹底除去表面的油污、銹蝕,并形成一層致密的轉化膜,這樣涂層的物理和化學性能以及使用壽命才有所提高,的優越性可以充分體現出來。下面我們將討論不同前處理(磷化)工藝與粉末涂料的配套性差別,以及對整個涂層質量的影響。

    2、試驗方法

    試驗用材料為寶鋼生產的電鍍鋅板,試板尺寸150×750×0.8mm。所用為廣東省江門誠信廠產品,所用粉末涂料是杜邦華佳公司提供的耐候純聚酯粉末。

    2.1工藝流程選定

    要充分發揮粉末涂層的防腐性能,金屬表面前處理的磷化工序是關鍵。為此,我們根據實際生產線的具體情況,選用如下工藝流程:

    熱水洗→脫脂→水洗→表調→磷化→水洗→純水洗→水分烘干→→粉末固化。

    2.2轉化膜的篩選及確定

北京快车计划     我們知道,金屬表面的轉化膜按化學轉化膜類型可分為下列三種:氧化鐵-磷酸鹽膜,它是無定形膜。這種膜孔洞較多,耐蝕性稍差,處理后需再進行鉻酸鹽處理,涂層結合力較好,膜厚約0.3g/m2。

    磷酸鹽鋅膜(鋅系,鋅-鈣系,鋅-錳系,鋅-鎳系,鋅-錳-鎳系等),它是結晶型膜。這種膜是多孔的,具有良好的涂裝性能,涂層結合力較好,膜厚1.0~2.0g/m2。

    復合金屬氧化物膜,它是無定形膜。這種膜主要由鋅的氧化物組成,其中含有鐵、鈷和鎳。復合金屬氧化雖有較佳的涂裝性能,但其耐蝕性較差,處理后需再進行鉻酸鹽處理。完整的復合金屬氧化物膜通常含鈷或鎳約5.4~18.0mg/m2;含鉻約6.5~16.0mg/m2。

    對于耐候性純聚酯粉末涂料,采用磷酸鹽鋅膜較為合適。因此我們選用3種不同鋅系進行相關工藝試驗,即鋅系、鋅-錳系和鋅-錳-鎳系。

    2.3涂層附著力的測試

    經上述三種不同前處理(磷化工藝)之后,對涂裝后的試板進行相關項目的測試,其中包括涂層附著力、抗沖擊性以及涂層的外觀質量等。

    采用第一種前處理工藝(普通鋅系磷化)的試板,表面經靜電粉末噴涂(以下簡稱“噴塑”),按百格法(間距1mm)測得的表面涂層附著力差,結果達到3級以上(大于35%脫落)。

    采用第二種前處理工藝(鋅-錳系磷化)的試板,表面經噴塑后按百格法(間距1mm)測試得到的表面涂層附著力較好,結果達到1級(5%脫落)。

    采用第三種前處理工藝(鋅-錳-鎳系磷化)的試板,表面噴塑后按百格法(間距1mm)測試得到的表面涂層附著力好,結果達到0級(無脫落)。

    這一測試結果表明:采用鋅-錳-鎳系磷化能很好地與耐候性純聚酯粉末涂料配伍,它的涂層性能(耐蝕性、抗沖擊性等)都優于其它兩種磷化體系。

    3、試驗結果與分析

    3.1不同體系磷化膜的晶相分析

    三種磷化體系的磷化膜結構電鏡分析圖見圖1。

金屬表面前處理與粉末涂料配套性

北京快车计划     從圖1可以得出,磷化膜結晶的主要金屬離子成分為鋅、錳、鎳等。

北京快车计划     鍍鋅表面形成的普通鋅系磷化膜主要是磷酸鋅結晶,在“活化中心”處結晶呈松枝狀平面輻射展開,孔隙率高,見圖1a。

    在鍍鋅表面形成的鋅錳系磷化膜主要是磷酸鋅和磷酸錳的結晶,結晶呈多面塊體狀,由于結晶方向無序,致使磷化膜較厚,空隙較大,見圖1b。

    在鍍鋅表面形成的鋅錳鎳系磷化膜主要是磷酸鋅、磷酸錳和磷酸鎳的結晶,結晶呈針狀或樹葉狀,結晶方向大部分有序,少量無序,致使磷化膜結晶細致,見圖1。

    3.2與粉末涂料配套性

北京快车计划     普通鋅系磷化的結晶孔隙率高,容易吸收空氣或環境中的水分,使涂層與基體結合力降低。因此此類磷化膜與粉末涂料的配套性較差。

    鋅錳系磷化的結晶膜較厚,也會影響涂層與基體的結合力。特別是經過一段時間后涂層附著力會出現局部變差現象。因此,此類磷化膜與粉末涂料的配套性不穩定。

    鋅錳鎳系磷化的結晶孔隙率適中,膜結晶細致,粉末涂料固化時涂料分子能滲入到磷化膜中,增加涂層與基體的結合力。因此,此類磷化膜與粉末涂料的配套性較好。

    4、結語

北京快车计划     在鍍鋅板表面涂裝粉末涂料時,要確保涂層的防腐性能,金屬表面前處理與粉末的配套性極其重要。磷化膜體系、結晶大小、孔隙率等因素都對粉末涂層有不同程度的影響。

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