涂料性能检测时基材的选用及表面处理

胡锦泽

天津市产品质量监督检测技术研究院 天津 300384

当前在基材选择上，为了达到涂层防腐性能，通常运用表面机械施工的方式，对涂层体系进行筛选。本文就结合铝合金等防腐蚀材料作为基础性材料在工业制造中的应用以及施工的案例，对基材涂层体系的筛选和相关施工工艺进行概述。

1 基材涂层体系的筛选

（1）作为一种两性金属，铝的化学性质是比较活泼的，由于这种特殊性质，我们把它加入到各类材料中都容易发生化学反应。.而铝合金是对铝的一种升级。这是因为铝是一种良性金属，这种金属能够在任何环境下发生化学反应。而铝合金的制造，遵循的原则是：进行金属材料的化学反应防治,加入量要达到各方面性能平衡。

基材的选择也非常重要，为了尽快对被喷涂的部位进行防腐，首先保证在涂料中不加入化学电位较高的金属材料，在进行涂装前，要加速铝材的腐蚀，需要在表面进行相关涂料施工处理，同时可以通过添加电位比铝低的金属材料来达到对材料的节约。在进行涂料涂装的时候，要处理漆膜上形成的很多微孔，不论是在酸性还是碱性环境中，可以在涂料中加装活性原铁材料，此时水分子容易渗入，按照碱性环境中和水解的形式，在铝材表面形成碱性环境，以提高喷涂部位的防腐能力。施工工艺是：为了防止涂层发生渗水，在涂料中添加活性填料，注意不应与铝发生氧化还原反应，加速铝的腐蚀，如铁红等[1]。

例如：在船舶制造中，考虑到船体处在腐蚀的环境里，可以在船底选用防污漆。由于铝质基材的影响，还要注意防污漆中不应含有氧化亚铜。

（2）对于铝合金防腐涂层的筛选，首先要考虑到防腐涂层所使用的环境。比如涂层应具有优良的机械和物理性能，良好的耐海水腐蚀性能。在实验中可以通过电化学反应对样板进行海水腐蚀性能实验。对于不同厂家的制造要求，应对防腐涂层体系进行评价。

为了推动铝合金的涂料作用，防止发生较大程度的腐蚀状况。采用对铝合金腐蚀性能进行实验优化的方式，确保涂层体系随着浸泡时间的增长，能够达到腐蚀的防护效果。经过实验表明，硫氢酸亚铜的含量在铝合金防水腐蚀的速度的影响上起到很大的作用，要小于10%方能达到施工要求[2]。

2 涂层体系的涂装工艺研究

（1）对于铝合金基材通常采用砂轮盘打磨或者是喷砂打磨的方式，对其表面进行处理后，通过高速飞射的方式对基材表面进行切割和撞击。在强度上铝合金材料要达到防止变形的程度，要对基材强度进行加强，防止铝合金表面处理不当造成的损伤，对于损伤程度还要采取评价的方式进行准确的评估，以提高材料的性能。

例如采用SEM对不同状态的铝合金表面进行观察和处理，观察不同状态下的铝合金界面，采用慢应变拉伸的方法，使得在特定环境中的试样能够承受逐渐增加的应变，测量材料的断裂时间，得到相应的延伸曲线数据。研究表明，铝合金表面经过表面机械处理后，出现了不同程度的损伤。从其断裂面和延伸面上可以看到损伤的程度，进行表面喷砂之后，发现延伸率可以降低，而打磨后延伸率降低得更多。采用机械处理，也就是砂轮盘打磨和喷砂打磨的方法，得到了实际应用中的相应的弥补，发现采用打磨的方式可以改变喷砂压力和材料磨损的情况[3]。

图1 不同表面处理状态下的铝合金表面SEM照片

（2）铝合金的常规化学性能受到施工操作的影响较大，针对砂轮盘打磨处理的方式，通过实验表明，为了避免损伤的发生，测试的项目采用表面处理的工艺，包括比例延伸、断裂伸长和拉伸强度。对于砂轮片还要考虑砂轮盘和喷砂，进行铝合金材料的打磨，不会存在较大的影响。目前，在铝合金的表面处理工艺上，进行打磨表面的处理。首先要使用喷砂处理。需要注意对磨料粒子的种类和粒径进行选择，破损面要及时上报，进行品种和打磨效率的考察，采用高压水冲洗的方式，是船舶制造中常用的方式。此时可以实现对船体微生物和松散气面的冲洗，对于船体表面可以进行油脂污垢尤其是附着物的处理，对于船体漆膜破损情况进行检查。同时有专门人员对于腐蚀创口和腐蚀性进行上报，确定需要修补的面积之后，采用砂轮打磨和喷砂打磨的方式处理船体。任何残留的痕迹都应该是条状物，并且带有轻微色斑。此时可以采用容易擦洗喷砂的表面，用压缩空气进行涂装表面的吹干，然后进行涂装。再就是进行喷砂处理的时候，同时要随时观察粗糙度的变化，磨料应控制在70M左右，将压力控制在1.8MPA以下，要注意喷砂机压力和磨料的选择，经过打磨处理的表面，表面粗糙度在50UM左右，进行喷砂处理后使用高功率的隐形磨砂轮进行手工处理,要在四小时内尽快进行涂装。

（3）喷砂打磨之后，表面处理的铝合金表面照片可以从上面图片看到。进行过准确评估后，对于基材表面进行切削和撞击，对铝合金的表面处理工艺研究表明，经在机械处理之后出现了一定的损伤，这是难以避免的。而表面机械处理对铝合金强度的影响，得到强度比较低的铝合金材料，高速撞击产生的变形程度，表现在通过高速飞转的磨料，可以避免高强度的损伤。可以采取铝合金优化表面处理工艺，观察不同处理状态，可以形成铝合金表面的基本样态，以此提高材料的性能，并且应对不同状态的铝合金截面，也要适应特定环境中具体要求，观察其逐渐变化的应变、采用不同的操作方法进行涂装施工。施加压力的选择，测量材料的撕裂时间，最终形成延伸取向数据[3]。

为了全面考察涂层的各方面性能，设计出各个环境下相关的涂层功能的评价体系。可以对使用性能的适用性进行对比，对于涂层配套体系的性能，采用分别测评的方式，对不同的种类的涂层及体系根据涂层的设计要求和实践中掌握的有关涂层性能的影响因素，将各个部分分别进行综合评价[4]。

表1 铝质船舶用耐腐蚀层体质性能综合

表1为设计的图层综合评价体系表，从下表可以看到，涂层的耐阴极进行剥离之后，使用寿命会增加，可以长期使用，而且对剥离倾向有关键性影响，例如在船舶具有阴极保护下的附着力的变化，需要对铝合金进行电化学测试，对其寿命进行预测。此时能够看到涂层的机械和物理性能也会对其综合性能造成影响。在评分体系中，表现优质的涂层配套体系，往往能得到综合的高分，而表现劣质的则很难得到高分。

3 结语

涂层基材的选择是装饰材料工艺中一个非常重要的环节，先进的涂装生产线往往要投入先进的管理，才能生产出高品质的产品。实践表明，对涂装基材进行预防性管理机制，能够更好的维持涂装工艺的科学施工，还需要技术人员通过时间积累和经验积累，同时强化涂中交流和合作，才能达到真正的施工技术要求。涂装体系中的涂装工艺研究，包括表面处理工艺，针对性喷砂处理，对于磨料粒子进行粒径种类筛选等等，要想选择有针对性的打磨处理方式，就必须要对其打磨效率和打磨效果进行考察。