涂装前处理

赵 欣

(北京星航机电设备厂，北京 100074)

涂装前处理

赵 欣

(北京星航机电设备厂，北京 100074)

涂装前处理的质量关系着涂层的附着力及寿命，为获得性能优良的涂层，介绍了钢铁件、铝合金件及复合材料涂装前常用的除油、除锈、磷化、弱腐蚀、氧化及除脱磨剂等预处理方法及特点，列举了涂层常见的质量缺陷与前处理的关系。

钢铁件;铝合金件;复合材料;涂装;预处理;涂层缺陷

引 言

涂装前处理是涂装的基础工艺，关系着涂层的附着力及使用寿命。没有优质的前处理作保证，即使获得了外观优良的涂层，一旦受到外界的作用，就会起泡、脱落、由内而外地锈蚀，由此带来的返修比原始涂装更复杂，更困难。选择合理的前处理方法，切实做好前处理工作是产品涂装的关键。

1 前处理的方法

涂装前处理，可以使工件表面达到无油、无锈、无机械杂质、有一定粗糙度，为下一步的涂装作好准备。处理方法的选择与工件的材质、表面状态有关。常用的有钢铁件、铝合金件及复合材料，钢铁件的处理包括除油、除锈及磷化;铝材则采用除油、弱腐蚀和氧化处理;复合材料的预处理是清除表面的脱模剂。除锈则视表面状态而定，工件表面无锈，则不需要处理。

1.1 钢铁件的前处理

1.1.1 除 油

钢铁件的除油通常采用有机溶剂或化学碱液两种。

有机溶剂除油的实质是利用有机溶剂溶解油污。常用的有机溶剂有120#汽油、丙酮或甲苯等，可以采用浸泡刷洗的方式也可以采用擦拭的方式。优点是操作方便，效率高，尤其适用于金属与非金属的组合件。缺点是不能除去表面的无机盐类及碱类污物，而且有机溶剂挥发后，会在表面留下一层极薄的油膜，影响涂层的附着力，因此只适用于要求不太高的涂装。要想获得高质量的涂层，有机溶剂除油后再进行有机溶剂蒸汽除油或是碱液除油。

从节约能源及环保的角度考虑，水基清洗剂将逐渐取代有机溶剂除油。化学碱液除油是利用碱液的皂化作用及乳化作用，将零件表面的油污溶解在碱溶液中。矿物油，如润滑油、凡士林等不与碱起反应，需要在碱液中加入表面活性剂，以提高除油效果。清洗除油后的工件时，观察零件表面的水膜可以判断除油的效果，水膜连续，除油效果好。化学碱液除油的典型配方及工艺条件如下:

1.1.2 除 锈

钢铁件的除锈通常采用机械或化学除锈两种。

小面积的锈蚀，可以通过钢丝刷、砂轮等工具手工打磨处理，这种操作方式劳动强度大，效率低。在实际生产中，通常采用喷砂、喷丸处理。喷砂是利用压缩空气将细砂喷射到金属表面，利用砂粒的冲击力除去表面的锈蚀，分为干喷及湿喷两种。喷丸与干喷砂类似，区别在于以金属弹丸代替砂粒。涂装前处理最好选择湿喷砂，因为湿砂可以减少砂粒对金属表面的冲击作用，降低表面的粗糙度，提高涂层的美观性。为了防止工件除锈后、涂漆前再次生锈，湿喷砂时，可在水中加入1% ～1.5%的防锈剂(磷酸钠、亚硝酸钠、碳酸钠和乳化液)，这样可使金属表面钝化，数天不生锈。

喷砂可以同时除去钢铁表面的油污及铁锈，尤其适合铸件表面的清理。因为铸件表面多孔，渗入孔内的酸、碱液不易清理，也难以中和。不足之处是只适用于构造简单的零部件，形状复杂的零件，必须在喷砂后配合手工打磨。

喷砂后的工件呈无光泽或半光泽的灰色，不宜再次触摸。对于δ＜1 mm的薄壁件，不建议喷砂，以防止零件形变。喷砂不仅可作为除锈的方法，对于铸件及盲孔，还可以采用喷砂的方式退漆。

喷砂时使用的砂粒尺寸及空气压力见表1［1］。

表1 喷砂用砂粒尺寸及空气压力

化学除锈是钢铁表面的氧化物与酸反应，生成溶于水的盐类，以达到除去锈蚀的目的。碳素钢及低、中合金钢、铸件、不锈钢应选择不同的溶液配方［1］，见表 2。

表2 钢铁化学除锈溶液配方及工艺条件

化学除锈后，工件表面，尤其是焊缝、小孔、深孔会残留酸液，造成金属的再次腐蚀，必须经过碳酸钠溶液中和处理。酸性除锈时，由于有氢的析出，会导致金属材料出现氢脆现象，因此涂装前应将材料在高温下(180～200℃)脱氢2～3 h，以保证金属材料的机械性能。

1.1.3 磷 化

磷化是将钢铁件浸泡在以磷酸盐为主的溶液中，在一定温度下，使其表面生成一层不溶的磷酸盐保护膜。磷化膜是多孔的晶体结构，能改善涂层与金属的结合力，提高基体金属的抗腐蚀性。作为涂装的底层，一般选择磷酸锌系磷化液，以浓缩液配制，Y862锌系磷化液配方［1］及操作条件如下:

磷化后应进行钝化处理，这样可以保证磷化膜的防腐蚀性能，避免在零件水洗及自然干燥过程中形成锈蚀。磷化处理后的工件24 h内应喷上底漆。

1.2 铝合金件的前处理

1.2.1 除 油

铝合金进行化学碱液除油时，因铝合金会受到强碱的过浸蚀，所以溶液的pH应控制在9左右，常用铝合金化学除油液的配方及操作条件如下:

1.2.2 弱腐蚀

铝合金的弱腐蚀一般采用弱碱腐蚀，目的是为了进一步除掉工件表面的污物，并将铝合金表面天然的氧化膜Al2O3清除掉，使基体金属裸露出来，以利于后序的氧化处理。弱碱腐蚀溶液的工艺配方及操作条件如下［2］:

1.2.3 氧化处理

铝合金的氧化分为化学氧化及电化学氧化两种。化学氧化的膜层质软不耐磨，δ为0.5～4 μm，有较好的吸附力，适用于阳极氧化难以处理的工件，如细长的导管、点焊件或铆接件等。常用的方法有碱性溶液氧化法、磷酸-铬酸盐法及铬酸盐氧化法。其中磷酸-铬酸盐法形成的氧化膜质量最佳，δ为3～4 μm，工件处理后尺寸无明显变化。典型的磷酸盐-铬酸盐氧化溶液配方及操作条件如下:

阳极氧化膜实质上是由两层组成的，内层是Al2O3，外层是Al2O3·nH2O，与基材结合牢固，膜层呈锥形毛细管状，孔隙率可达到20%，与涂层有良好的结合力。常用的有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化及草酸阳极氧化。硫酸阳极氧化的膜δ为5～20 μm，厚度高，吸附能力强，抗腐蚀性能好，但不适用于松孔度较大的铸件、点焊件及铆接件。铬酸阳极氧化的膜δ为2～5 μm，能保护工件原有精度及粗糙度，质软弹性好，适合尺寸公差小和表面光度高的工件，但成本高，不适合w(铜)＞4%的铝合金。草酸阳极氧化的膜层性能与硫酸阳极氧化类似，耐蚀性和耐磨性好，但成本高。

铝合金硫酸阳极氧化溶液配方及操作条件如下:

适用一般铝及其合金

适用铝镁合金

铬酸阳极氧化溶液配方及操作条件［2］如下:

化学氧化处理后的工件要求6 h内喷底漆，阳极氧化后的工件要求24 h内喷底漆。

1.3 复合材料的前处理

复合材料包括玻璃钢、碳纤维等，这些材料在成型后表面附着一层脱膜剂，阻隔了涂层与基材的结合，一般采用机械打磨的方式清除。可用水膜连续30 s的方法检测前处理质量，也可以目测检查，要求工件表面发乌无光泽。脱膜剂未清理干净时可用砂布蘸丙酮继续打磨。

玻璃钢制品在制造过程中，树脂中易混有空气，成型后形成气泡。打磨掉脱模剂后，工件表面会出现凹坑，若是直接喷漆，会在涂层表面形成针孔，可以刮腻子提高涂层的装饰性。

1.4 其 它

手工打磨是前处理中经常采用的，打磨砂布或砂纸型号根据涂层的厚度及质量等级来确定。打磨过程中应选用先粗后细的砂布或砂纸，打磨面漆应该使用400#或更细的耐水砂纸。打磨要按同一方向，不能转圈打磨，打磨碳纤维应顺着纤维的方向。打磨大型平板时，可用木块垫着砂布操作。

工件经过化学或电化学处理后，采用水膜连续法检测表面质量，一定要彻底干燥表面水分。可以先用无油无水的压缩空气吹干，再用无布毛的棉布擦拭干净，也可以待自然晾干后，放入烘干箱，50～80℃条件下烘30min。

2 涂层缺陷与前处理的关系

在涂装及干燥过程中，涂层的许多缺陷都是由于前处理不当造成的。

涂装过程中涂层出现颗粒，可能是表面残留机械杂质;涂层表面发花、收缩、凹坑，可能是表面残留油污;涂层表面有针孔，可能是表面残留水分。涂层干燥过程中不干返粘，可能是表面残留油污;涂层起泡，可能是表面残留铁锈，在烘烤的过程中扩散出气体;如果是铸件，可能是孔内残留清洗液;涂层有横竖交错的痕迹，是砂纸选得粗或是打磨方向混乱。

3 结论

不同的材质、不同的表面状态适用于不同的涂装前处理方法，在前处理过程中，选择正确的前处理方法，才能保证涂层的质量，使涂层发挥应有的防护及装饰作用。

［1］李国英.表面工程手册［M］.北京:机械工业出版社，1997:1-4，17-18，22-30.

［2］国家机械工业委员会技工培训教材编审组.中级涂装工艺学［M］.北京:机械工业出版社，1988:142，158，169.

［3］叶扬祥，潘肇基.涂装技术实用手册［M］.北京:机械工业出版社，2003:240，245.

Pretreatment for Painting

ZHAO Xin

TQ630.4

B

1001-3849(2011)09-0036-03

2011-05-04