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一種鋼結構表面處理及塗裝的新工藝

鸿运来彩票:2015-08-27 09:08:41

  一種鋼結構表面處理及塗裝的新工藝

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、生产水平的要求也越来越高。产品升级换代成了各铁路机车车辆制造厂的当务之急。机车车辆用钢结构的設計越来越多地采用优质的高性能钢板,传统钢结构的表面處理塗裝工藝已经不能适应生产发展的要求,迫切需要找到一种满足設計和工艺要求的表面處理新工艺。 

  2 表面處理及塗裝工藝的要点钢结构涂装前,为了使涂层与基体具有良好的粘结性能,必须对待涂装的钢材表面及附近区域进行预处理。首先,其表面必须洁净,不允许有灰尘、油污、水渍或其它污垢和疏松氧化物。其次,噴塗时,涂层与基体的结合一般以机械结合为主,因此,在不影响噴塗質量的前提下,塗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塗膜附著力,延長塗層的壽命。有關資料介紹:醇酸塗料用于手工表面除鏽,其塗層的使用壽命爲2~3a,噴砂处理达Sa2.5级的使用寿命可为10a。钢材表面预处理質量直接影响涂装工程表观質量及涂层使用寿命,而钢结构表面處理的清洁度以及粗糙度直接影响到涂层的使用寿命。为尽可能增大涂层与基体的接触面积,一般采用机械粗化和噴砂粗化的方法。机械粗化包括喷丸处理、人工打磨和抛光处理。噴砂粗化是选用直径为1~2mm干燥且有棱角的黄砂或石英砂,利用压缩空气将砂粒从噴砂枪的枪嘴高速喷射到钢材表面,利用砂粒的冲击和摩擦作用,将钢材表面的氧化皮、铁锈、油漆膜、油脂等污物除去,同时获得具有一定粗糙度表面的工艺方法。一般来说,钢材等级越高,对其表面處理要求越高。经噴砂处理的钢结构表面,表面积约为不进行噴砂处理钢材表面积的90倍,大大增加了涂层与基体之间的接触面积。这对有些塗料涂膜,特别是无机富锌类塗料涂膜的附着力影响极大。 

  3 原工艺存在的问题以前,对机车车辆钢结构用钢材(包括板材和型材)进行表面處理的方法,一种是只进行简单的除锈,经冷、热加工后,组焊成钢结构,再对钢结构表面噴塗底漆。这种工艺方法经多种车型的現場應用,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(一般是磷化处理),之后直接噴塗底漆,然后再组焊成钢结构。其缺点是常常出现底漆与磷化膜配套性不好的问题,导致底漆附着力降低等现象。再有,近年来还采用一种工艺方法,钢材先进行噴砂处理,然后直接噴塗底漆,也存在防腐差的问题,甚至影响到下一道工序。

4 新工艺方案的确定针对原工艺存在的问题,为达到工艺、設計的要求,同时兼顾工艺的继承性和延续性,以上述理论为依据,通过试验,决定采用噴砂和预涂底漆相结合的表面處理及塗裝工藝。

  4.1 試驗材料

  (1) 底材样板:选择近年来常用的优质富铬钢板(N4003),规格为150mm×80mm×1.5mm,共24块。

  (2) 油漆:

  1預塗底漆:選用磁鐵環氧酯防鏽漆。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鏽漆作鋼材表面的預塗底漆。

  2底漆:选用磷酸聚氨酯底漆。钢结构组焊成形后,为了修补其表面缺陷,同时也为下一步刮腻子或涂面漆做准备,一般需要对钢结构再噴塗1遍底漆。要求该底漆与下道工序用的腻子和面漆配套性要好。经生产验证,磷酸锌聚氨酯底漆完全能够满足此项要求。 

  4.2 試驗過程

  4.2.1 样板的表面處理将样板分为A、B两组,各12块,其中A组采用噴砂处理,B组不经噴砂处理,仅用240#砂布打磨。用有机溶剂将两组样板表面清洗干净,冷风吹干,放入干燥器。

  4.2.2 样板漆膜的制备A、B组样板各取6块,噴塗1道磷酸锌聚氨酯底漆,干燥待用;再取A、B组另6块样板,先噴塗1道磁铁环氧酯防锈漆,干燥48h后,再噴塗1道磷酸锌聚氨酯底漆,干燥待用。

  4.2.3 性能试验(1)对制备好漆膜的A组、B组样板,分别测量厚度,然后做如下性能试验:1附着力测试:采用附着力测试仪测试,按GB/T1720进行。2耐盐水性能试验:用3%NaCl溶液,按GB/T1763进行试验。(2)将噴塗了2道底漆的试板做工艺配套性试验。

  (1) 附着力。

  涂装后的板材防腐能力取决于涂膜附着力的大小,附着力越大,板材防腐能力越强。由表1可以看出:漆膜厚度,经噴砂处理的样板比未经噴砂处理的厚;附着力,经噴砂处理的样板不小于未经噴砂处理样板的。

  (2) 耐盐水性。

  耐盐水性是指将样板浸入盐水,在规定的温度下浸泡,观察其被侵蚀的程度。耐盐水性是衡量漆膜以及材质防腐能力的一个重要指标。由表1可以看出:同样经噴砂处理和噴塗底漆,噴塗预涂底漆的样板比未噴塗预涂底漆的样板防腐能力强;同样噴塗2道底漆,经噴砂处理的样板防腐能力比未经噴砂处理的强。

(3) 工艺配套性。

油漆的工艺配套性是指两种油漆涂在一起时,层与层之间是否出现“咬底”、脱落、起泡、起皱等现象。不出现这些现象,就说明配套性良好。可以看出:不管是噴砂处理的样板还是未经噴砂处理的样板,不同漆种的磁铁环氧酯防锈漆与磷酸锌聚氨酯底漆工艺配套性良好,无起泡、“咬底”等现象。这说明:经过噴砂处理后,再噴塗磁铁环氧酯防锈漆作为预处理的钢材,组焊成钢结构后是可以再噴塗一层磷酸锌聚氨酯底漆的。
5 结论经过试验,最终确定了钢结构表面處理及涂装的新工艺,即采用噴砂和预涂底漆相结合的表面處理工艺:钢材首先进行噴砂处理,增大粗糙度,然后再噴塗1道磁铁环氧酯防锈漆作为预涂底漆,以防止钢材噴砂后的腐蚀,待钢结构组焊成形后,最后噴塗1道磷酸锌聚氨酯底漆。该工艺从1999年开始,已成功地应用于斯里兰卡动车组等几个车型上,未出现任何質量问题,表明该工艺完全符合設計和工艺要求,达到了预期效果。




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