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一種鋼結構表面處理及涂裝的新工藝

發布時間:2015-08-27 09:08:41

  一種鋼結構表面處理及涂裝的新工藝

1 前言


  隨著我國鐵路運輸幾次大提速,對鐵路機車車輛的設計、生產水平的要求也越來越高。產品升級換代成了各鐵路機車車輛制造廠的當務之急。機車車輛用鋼結構的設計越來越多地采用優質的高性能鋼板,傳統鋼結構的表面處理涂裝工藝已經不能適應生產發展的要求,迫切需要找到一種滿足設計和工藝要求的表面處理新工藝。 

  2 表面處理及涂裝工藝的要點鋼結構涂裝前,為了使涂層與基體具有良好的粘結性能,必須對待涂裝的鋼材表面及附近區域進行預處理。首先,其表面必須潔凈,不允許有灰塵、油污、水漬或其它污垢和疏松氧化物。其次,噴涂時,涂層與基體的結合一般以機械結合為主,因此,在不影響噴涂質量的前提下,涂層與基體應盡可能地增大接觸面積,適當的粗糙度有助于提高涂膜附著力,延長涂層的壽命。有關資料介紹:醇酸涂料用于手工表面除銹,其涂層的使用壽命為2~3a,噴砂處理達Sa2.5級的使用壽命可為10a。鋼材表面預處理質量直接影響涂裝工程表觀質量及涂層使用壽命,而鋼結構表面處理的清潔度以及粗糙度直接影響到涂層的使用壽命。為盡可能增大涂層與基體的接觸面積,一般采用機械粗化和噴砂粗化的方法。機械粗化包括噴丸處理、人工打磨和拋光處理。噴砂粗化是選用直徑為1~2mm干燥且有棱角的黃砂或石英砂,利用壓縮空氣將砂粒從噴砂槍的槍嘴高速噴射到鋼材表面,利用砂粒的沖擊和摩擦作用,將鋼材表面的氧化皮、鐵銹、油漆膜、油脂等污物除去,同時獲得具有一定粗糙度表面的工藝方法。一般來說,鋼材等級越高,對其表面處理要求越高。經噴砂處理的鋼結構表面,表面積約為不進行噴砂處理鋼材表面積的90倍,大大增加了涂層與基體之間的接觸面積。這對有些涂料涂膜,特別是無機富鋅類涂料涂膜的附著力影響極大。 

  3 原工藝存在的問題以前,對機車車輛鋼結構用鋼材(包括板材和型材)進行表面處理的方法,一種是只進行簡單的除銹,經冷、熱加工后,組焊成鋼結構,再對鋼結構表面噴涂底漆。這種工藝方法經多種車型的現場應用,證明防腐效果欠佳。另一種工藝方法是,鋼材表面先經過化學處理(一般是磷化處理),之后直接噴涂底漆,然后再組焊成鋼結構。其缺點是常常出現底漆與磷化膜配套性不好的問題,導致底漆附著力降低等現象。再有,近年來還采用一種工藝方法,鋼材先進行噴砂處理,然后直接噴涂底漆,也存在防腐差的問題,甚至影響到下一道工序。

4 新工藝方案的確定針對原工藝存在的問題,為達到工藝、設計的要求,同時兼顧工藝的繼承性和延續性,以上述理論為依據,通過試驗,決定采用噴砂和預涂底漆相結合的表面處理及涂裝工藝。

  4.1 試驗材料

  (1) 底材樣板:選擇近年來常用的優質富鉻鋼板(N4003),規格為150mm×80mm×1.5mm,共24塊。

  (2) 油漆:

  1預涂底漆:選用磁鐵環氧酯防銹漆。由于經過預處理的鋼材在組焊成鋼結構時,需要經過焊接和切割、打磨等工序,其漆層表面不可避免地存有大量劃痕和脫落等缺陷,所以選擇目前機車車輛鋼結構常用的耐高溫、受熱影響小、防腐性能強的磁鐵環氧酯防銹漆作鋼材表面的預涂底漆。

  2底漆:選用磷酸聚氨酯底漆。鋼結構組焊成形后,為了修補其表面缺陷,同時也為下一步刮膩子或涂面漆做準備,一般需要對鋼結構再噴涂1遍底漆。要求該底漆與下道工序用的膩子和面漆配套性要好。經生產驗證,磷酸鋅聚氨酯底漆完全能夠滿足此項要求。 

  4.2 試驗過程

  4.2.1 樣板的表面處理將樣板分為A、B兩組,各12塊,其中A組采用噴砂處理,B組不經噴砂處理,僅用240#砂布打磨。用有機溶劑將兩組樣板表面清洗干凈,冷風吹干,放入干燥器。

  4.2.2 樣板漆膜的制備A、B組樣板各取6塊,噴涂1道磷酸鋅聚氨酯底漆,干燥待用;再取A、B組另6塊樣板,先噴涂1道磁鐵環氧酯防銹漆,干燥48h后,再噴涂1道磷酸鋅聚氨酯底漆,干燥待用。

  4.2.3 性能試驗(1)對制備好漆膜的A組、B組樣板,分別測量厚度,然后做如下性能試驗:1附著力測試:采用附著力測試儀測試,按GB/T1720進行。2耐鹽水性能試驗:用3%NaCl溶液,按GB/T1763進行試驗。(2)將噴涂了2道底漆的試板做工藝配套性試驗。

  (1) 附著力。

  涂裝后的板材防腐能力取決于涂膜附著力的大小,附著力越大,板材防腐能力越強。由表1可以看出:漆膜厚度,經噴砂處理的樣板比未經噴砂處理的厚;附著力,經噴砂處理的樣板不小于未經噴砂處理樣板的。

  (2) 耐鹽水性。

  耐鹽水性是指將樣板浸入鹽水,在規定的溫度下浸泡,觀察其被侵蝕的程度。耐鹽水性是衡量漆膜以及材質防腐能力的一個重要指標。由表1可以看出:同樣經噴砂處理和噴涂底漆,噴涂預涂底漆的樣板比未噴涂預涂底漆的樣板防腐能力強;同樣噴涂2道底漆,經噴砂處理的樣板防腐能力比未經噴砂處理的強。

(3) 工藝配套性。

油漆的工藝配套性是指兩種油漆涂在一起時,層與層之間是否出現“咬底”、脫落、起泡、起皺等現象。不出現這些現象,就說明配套性良好??梢钥闯?不管是噴砂處理的樣板還是未經噴砂處理的樣板,不同漆種的磁鐵環氧酯防銹漆與磷酸鋅聚氨酯底漆工藝配套性良好,無起泡、“咬底”等現象。這說明:經過噴砂處理后,再噴涂磁鐵環氧酯防銹漆作為預處理的鋼材,組焊成鋼結構后是可以再噴涂一層磷酸鋅聚氨酯底漆的。
5 結論經過試驗,最終確定了鋼結構表面處理及涂裝的新工藝,即采用噴砂和預涂底漆相結合的表面處理工藝:鋼材首先進行噴砂處理,增大粗糙度,然后再噴涂1道磁鐵環氧酯防銹漆作為預涂底漆,以防止鋼材噴砂后的腐蝕,待鋼結構組焊成形后,最后噴涂1道磷酸鋅聚氨酯底漆。該工藝從1999年開始,已成功地應用于斯里蘭卡動車組等幾個車型上,未出現任何質量問題,表明該工藝完全符合設計和工藝要求,達到了預期效果。




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