基于水性纳米技术的某型武器表面自动浸涂装置及喷涂工艺流程研究

黄文胜++++田志强+++于鑫++++原瑞宏+++马威

摘 要： 某型武器装备为新型步兵武器的代表，在其表面防护中采用水性纳米技术，可大大提高防护层的附着力、硬度、耐磨、耐盐雾及热震等性能。同时，针对水性纳米技术特点，设计的自动浸渍提拉浸涂装置和喷涂工艺能有效能提高水性纳米膜层的性能。

关键词： 水性纳米喷 涂工 艺流程

某型武器装备被誉为陆军之基，数量多，应用范围广，使用环境涵盖了从低温高寒地区到高盐高湿海岛等所有地区，表面防护要求高。然而，一旦某型武器装备表面防护层遭到破坏，武器金属构件就会裸露在大气中，极易发生大气腐蚀，严重时还会造成金属构件失效，影响射击可靠性、稳定性及安全性，缩短武器的使用寿命。当前，部队对武器装备通常采用涂油防护，而武器表面维修方法主要采用高温氧化、磷化、喷胶、喷漆等工艺。这些工艺存在设备要求高、操作复杂、技术难度大、耗能高、环境污染大、涂层防腐耐磨性能差等问题，而且部队修理难以开展。水性纳米涂料，是涂料发展的主流方向，各方面性能优越，使之应用到某型武器装备表面防护现已有大量研究，涂料施工工艺是研究的重点。

本研究的主要目的是帮助普通连队解决实际问题，因此需要注重喷涂工作的简单性和实用性。为了方便一般战士掌握喷涂技能，喷雾罐包装的水性纳米涂料易于携带，使用方便，但是喷涂的效果不如浸涂效果好。本研究结合部队实际，设计了一种自动浸渍提拉浸涂设备，并依据该型装备的修理规程，制定了水性纳米涂料的喷涂工艺流程，为从事相关工作的部队维修技师提供参考。

一、自动浸渍提拉浸涂设备的设计

该自动浸渍提拉浸涂装置，按照浸渍、提拉、沉积、排水、干燥五个阶段进行，极大地提高了零件表面，尤其是狭小缝隙内金属表面的浸渍涂膜质量。

该装置包含步进电机控制系统（上下直线运动）、自动给液-温控-排水系统、超声振荡系统。

系统设计参数重点考虑的是影响薄膜厚度的因素，溶液黏度、重力、提拉速度、液体和蒸气之间的表面张力。

当基质的速度和液体的黏度不高时，薄膜的厚度可以由Landau和levich方程计算出：

h=■

其中U为提拉的速度，η为黏度，γLV为液体-挥发气间的表面张力。

对于系统而言，高分子膜的厚薄程度随着U2/3的变化而变化。这个方程假定黏度和牛顿常量不变，并且忽略dell蒸发的影响。蒸发的速率（m）：（3.2）m=k（pe-pi）。

本课题的研究表明，带液量上行速度控制在1.5-3mm/s时，得到的膜层质量较高；下行速度控制在2-5mm/s时，具有一定的预湿挂料作用，改善了涂料的浸涂速度。

二、喷涂工艺流程的制定

（一）表面处理工艺流程

1.条件要求

（1）场地：空旷车间（场地）20-50平方米。

（2）设施设备：工作台1-2张、台虎钳1-2个、枪架1-2个。

（3）电力：380V动力电、220V交流电、110V直流电。

（4）水源：自来水水源。

（5）设备工具：空气压缩机1台、烘烤箱1台、上壶式喷枪2把、塑料桶2个、毛刷4把、专用橡胶堵塞40个等。

2.人员要求

（1）技术员1人：负责处理工艺的全过程，检查质量，武器、设备和场地安全。

（2）修理工1人：负责钢制件、铝质件和塑料件表面喷涂。

（3）统计员1名：负责武器的登统计及武器分解结合和清洁武器零部件。

（4）警卫1名：负责安全警卫。

3.工作进度

第一阶段，技术培训：1小时。

主要进行人员培训，要求熟悉武器分解结合，掌握表面喷涂工艺技术。

第二阶段，展开工作期：3小时。

完成翻新某型武器10支。

（二）表面喷涂工艺流程

1.工艺流程

表面处理工艺有预备处理阶段、喷涂阶段、固化处理阶段。具体工艺流程如下：

2.操作步骤

（1）预备处理：应将武器零部件表面油污完全处理干净。

①分解

按操作规程及修理需求，对武器进行分解并分类，砂磨工件表面毛刺、碰伤，修复表面凹陷和刮伤部分，为喷涂做准备。

②喷涂前准备

喷涂前应对武器的机匣、导气箍孔、导杆、荧光点等不需喷涂的部位采取防护措施，用专用橡胶堵塞住气孔，用橡胶管套住导杆。

③除油

将分解的武器零件置于洗洁精溶液中，用毛刷清洗工件表面。

④清洗

用自来水冲洗武器零部件，清除掉武器零部件表面的残液和污物，清洗应彻底，注意武器零部件上的沟槽。

⑤晾干

（2）喷涂

①喷涂

用喷枪喷涂，操作步骤如下：

a.将配制好的涂料导入喷枪储液罐。

b.调节好喷枪的压力和喷雾量。

c.手持喷枪，对准需要喷涂部位，在20cm～30cm距离处轻轻按下控制阀，匀速移动喷枪。

两次喷涂效果俱佳。二次喷涂时，必须在第一次完全干透后，才能喷涂。喷涂厚度应控制在10um～15um。

②烘烤

将工件置于烘烤箱中烘烤。钢铁部件烘烤温度不得超过300°C，工程塑料部件烘烤温度不得超过60°C，烘烤时间持续10min即可。如果没有烘烤箱，则可以将喷涂后的工件，置于干燥、通风良好处自然晾干。涂料表干时间为30min，实干时间为60min。

③质量检验

涂层干燥后，应对其外观进行检查，如有局部不合格的膜层，则可用600#砂纸打磨原有膜层，然后用喷枪吹干净，对缺陷部分重新喷涂，无需整体喷涂。

质量要求：

（1）外观质量：漆膜应平整、无明显颗粒，不得有起皮、起皱和漏喷等疵病。（2）漆膜外观应有一定光泽。（3）检测质量：漆膜附着应牢固，附着力达到GB/T9286-1998规定的一级标准。（4）结合：按操作规程结合武器。

3.固化

武器结合后，将武器放入库房中常温干燥固化，固化时间为48h。

喷涂应注意以下事项：（1）喷涂场地应选择光线充足、通风良好的环境。（2）喷涂时，环境温度应在+10℃～+40℃之间，相对湿度低于80%。若环境温湿度超出要求，应停止喷涂或用烘烤箱烘烤。（3）喷涂前，武器零部件表面的铁锈、油渍和污垢必须处理干净。（4）喷涂武器零部件表面可用普通清洗剂清洁，不得用汽油或其他有机溶剂清洗除油。

表面喷涂常见问题和处理方法见下表。

表面喷涂常见问题和处理方法

三、技术特点

该喷涂工艺常温喷涂，操作简便，易于掌握，技术要求低，对工作环境无特殊要求，设备要求低，从根本上解决了传统工艺存在的工艺设备要求高、操作工艺复杂、技术难度大、耗能高、防腐耐磨效果差，部队基层修理单位难以开展的难题。

总之，采用本工艺防护性能优异，实现了武器钢铁件、铝合金件、工程塑料件等基材通用的表面处理工艺，可替代氧化、磷化、喷涂、喷胶、喷漆、烤漆等表面处理技术。

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