提高聚氨酯磁漆涂层的结合力和外观质量

万 亭

(中航工业飞机起落架有限责任公司，陕西汉中 723200)

引 言

聚氨酯磁漆涂层能给零件提供良好的抗磨性和耐蚀性，适合于大部分钢铁件和铝件的涂覆，尤其是飞机零件的涂覆。但不应简单的把涂漆保护看作是一种为了提高零件外观质量的方法;喷漆是一道非常重要的工序，正确的执行工艺，零件在使用中可得到良好的性能。本文通过在实际加工中的探索实验，找到了影响漆膜结合力和外观质量的因素并进行改进，对生产有着实际的指导意义。

1 工艺实验

1.1 试片及准备

基材为7075-T6铝合金试片，尺寸为110mm×90mm×2mm。试片喷涂前按照MIL-A-8625进行铬酸阳极氧化，按照工艺流程进行喷涂，漆膜固化后采用网格试验方法检测漆膜与试片的结合力，采用目视法检查外观。

1.2 喷涂工艺流程

零件喷漆前验收，合格后进行加工。喷漆前要检查压缩空气清洁度，操作间环境温、湿度，符合工艺要求后按照如下流程进行操作:

手工冷除油→蒸汽除油→30s水膜连续检查→屏蔽保护→漆料的搅拌(底漆)→漆料的调配(按体积比)→漆料的静置→漆料粘度测量→喷涂漆料(底漆)→固化→检验(外观、结合力)→活化底漆→漆料的搅拌→喷面漆。

1.3 漆膜结合力试验方法

漆膜与基体的结合力试验采用网格法:

1)在试验前，试片在θ为21～25℃、相对湿度为45%～55%的条件下放置16h;

2)将试片放置在坚硬、平直的工作台上，以防在试验过程中发生变形;

3)采用30°锐刃的硬质钢划刀，相距2mm划6根平行线;

4)在平行线的垂直方向划6根平行线形成网格式样，在划平行线时，以足够的压力确保穿过覆盖层切割到基体金属;

5)用软毛刷沿网格图形每一条对角线轻轻地向后扫几次，再向前扫几次。

6)按均匀的速度拉出一段粘附力≥67g/mm的3M 250胶粘带，除去最前面的一段，然后剪下长约75mm的3M 250胶粘带，把该胶粘带的中心点放在网格上方方向与一组切割线平行，然后用手指把3M 250胶粘带在网格区上方的部位压平，胶粘带长度至少超过网格20mm。

7)为了确保胶粘带与漆膜接触良好，用力压实胶粘带。透过胶粘带看到的漆膜颜色全面接触是有效的显示。

8)在贴上胶粘带5min内，拿住胶粘带悬空的一端，并在尽可能接近60°的角度在0.5～1.0s内平稳地撕离胶粘带。

9)未发现漆膜从基体上脱落现象，表明漆膜与基体结合紧密。

2 影响漆膜结合力和外观质量的原因分析

2.1 喷漆前处理

2.1.1 操作间环境温度和湿度检查

操作间环境中的相对湿度对油漆涂层的影响很大，被涂产品上的凝露会影响漆膜附着力和外观［1］。操作间相对湿度过高，会引发漆膜不干、发花、泛白、失光、起泡、附着力降低以及耐溶剂性变差等质量问题;操作间相对湿度过低，空气中飞扬的毛絮和灰尘比较多，容易直接落到零件上，并且溶剂挥发得太快，使涂料的流平性变差。

温度方面，如果操作间温度太高，漆料易挥发，喷涂到最后会由于漆料的雾化质量差而难以喷涂，导致零件外观有结块和异物;操作间温度太低，零件不易干燥，固化时间太长也会导致空气中的杂质落到零件上影响外观。实验表明，θ控制在15～35℃ ，相对湿度控制在35% ～75%喷涂效果较佳;如果在零件喷涂后刚开始干燥时，温度和相对湿度发生突然变化，对漆膜的干燥不利，可能引起漆膜发皱，影响漆膜与零件的结合力。所以在漆膜固化期间，喷漆间环境应保持相对稳定。

2.1.2 清洗除油

蒸汽除油的效果比冷除油的效果好，但在处理底层后周转过程中会沾到油污或附着物，这些物质在蒸汽除油时很难去除，容易导致漆膜起皮。因此，在进行蒸汽除油前尽可能使用航空汽油进行手工冷除油，然后再进行蒸汽除油。如果没有蒸汽除油的操作条件，而采用冷除油，经验表明使用甲基-乙基酮(MEK)获得的结果最佳。除油后必须用30s水膜连续检查。

2.1.3 漆料粘度测量

漆料粘度决定喷涂时的雾化质量［2］，如果漆料粘度值偏低，喷枪喷出来的漆雾稀薄，需喷涂时间长，漆膜容易流挂，如果漆料粘度值偏高，喷枪喷出来的漆雾粘稠，漆膜厚度不均匀。使用ISO4号粘度杯测量，粘度值控制在21～30s。

2.2 喷涂过程的影响

喷涂过程直接影响漆膜的结合力和外观，喷出的漆雾可根据实际情况通过喷枪调出扇形、圆形或其他需要的形状。每次喷涂应和前一次喷涂的条带边缘重叠三分之一;喷嘴应垂直待喷涂零件表面;喷枪压力 0.3～0.6Mpa;喷嘴和零件的距离150～300mm;行程次数2～3次;喷涂过程中，零件厚度应控制在规范规定的范围内，不能出现漆膜裸露、不连续区域或超过规范规定最大厚度的现象。

2.3 活化底漆

零件在喷涂面漆之前，要打磨清理底漆，底漆固化后一般都会有流挂，嵌入异物等缺陷，打磨清理底漆先使用d=180μm的氧化铝砂纸，根据底漆的光滑程度逐渐使用粒径小的氧化铝砂纸，最后使用d=45μm的氧化铝砂纸，以便给喷涂面漆打造良好的底层。底漆打磨清理后，使用有机溶剂擦拭试件，进行除油和除尘，待有机溶剂挥发完再喷涂面漆，以免产生漆膜起皮。

3 实验结果

通过上述因素分析，对各影响因素进行严格控制后，漆膜的结合力与以往相比有了很大改观。图1为按照优化方法喷涂的试片漆膜结合力试验结果，图2为优化前的漆膜结合力试验结果。可以看出，优化后，试样进行网格试验测试时，漆膜的结合力得到提高，无脱落现象。

图1 优化后的漆膜网格试验照片

图2 优化前的漆膜网格试验照片

4 结束语

聚氨酯磁漆由于其成分的特殊性，为了提高漆膜与基体的结合力和外观质量，喷涂整个过程中必须注意以下几点:

1)零件进行预处理时，一定要进行彻底的除油。

2)严格控制好操作间温度和湿度，漆料的粘度等在工艺规定的范围内。

3)调配好的漆料必须在使用有效期内用完，超过有效期的漆料绝对不能使用。

4)喷涂过程中，漆膜厚度应控制在规范规定的范围内，不能超过规范规定的最大厚度。

［1］王戈，郭鹏彬.空气及其流动形态对粉末涂装的影响［J］.电镀与精饰，2007，29(2):38.

［2］胡传炘.表面处理技术手册［M］.北京:北京工业大学出版社，1997:443.