钢结构表面及涂装的新工艺

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1、种钢结构表面处理及涂装的新工艺摘要：一种钢结构表面处理及涂装的新工艺、尸、前言随着我国铁路运输几次大提速 , 对铁路机车车辆的设计、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设计越来越多地采用优质的高性能钢板 传统钢结构的表面处理及涂装工艺已经不能适应生产发展的要求 , 迫 切需要找到一种满足设计和工艺要求的表面处理新工艺。2 表面处理及涂装工艺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

2、,喷涂时, 涂层与基体的结合一般以机械结合为主 因此,在不影响喷涂质量的前提下 , 涂层与基体应尽可能地增大接触 面积, 适当的粗糙度有助于提高涂膜附着力 , 延长涂层的寿命。 有关资 料介绍：醇酸涂料用于手工表面除锈，其涂层的使用寿命为23a,喷 砂处理达Sa2.5级的使用寿命可为10a。钢材表面预处理质量直接影 响涂装工程表观质量及涂层使用寿命 , 而钢结构表面处理的清洁度以 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喷砂粗化的方法。机械粗化包括喷丸处 理、人工打磨和抛光处理。喷砂粗化是选用直径为1 2mn干燥且有棱角的黄砂或石英砂 ,

3、利用压缩空气将砂粒从喷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 ,对其表面处理要求越高。 经喷砂处理 的钢结构表面 , 表面积约为不进行喷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。这对有些涂料涂膜 , 特别是无机 富锌类涂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 ）进行表面处理的方法 , 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

4、面喷涂底漆。 这种工艺方法经多种 车型的现场应用 , 证明防腐效果欠佳。 另一种工艺方法是 , 钢材表面先 经过化学处理 （ 一般是磷化处理 ）, 之后直接喷涂底漆 , 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 喷砂处理,然后直接喷涂底漆 , 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、 设计 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, 决定采用喷砂和预涂底漆相结合的表面处理及涂装工艺。4.1 试验

5、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 1 50mM 80mM 1.5mm共 24 块。 油漆：1 预涂底漆 : 选用磁铁环氧酯防锈漆。由于经过预处理的钢材在组焊 成钢结构时 , 需要经过焊接和切割、 打磨等工序 , 其漆层表面不可避免 地存有大量划痕和脱落等缺陷 , 所以选择目前机车车辆钢结构常用的 耐高温、 受热影响小、 防腐性能强的磁铁环氧酯防锈漆作钢材表面的 预涂底漆。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喷 涂 1 遍底漆。要求该底漆与下道工序

6、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试验过程421 样板的表面处理将样板分为 A、B两组， 各12块,其中A组采用喷砂处理,B组不经喷砂处理，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。422 样板漆膜的制备A、B组样板各取6块， 喷涂1道磷酸锌聚氨酯底漆，干燥待用；再取A、B组另6 块样板，先喷涂1道磁铁环氧酯防锈漆，干燥48h后，再喷 涂 1 道磷酸锌聚氨酯底漆 ,干燥待用。423 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

7、仪测试，按GB/T1720进行。2耐盐水 性能试验：用3%NaC溶液，按GB/T1763进行试验。(2) 将喷涂了 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, 经喷砂处理的样板比 未经喷砂处理的厚 ; 附着力 , 经喷砂处理的样板不小于未经喷砂处理 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 : 同样经喷砂处理和喷涂底漆 , 喷涂预涂底漆的样

8、 板比未喷涂预涂底漆的样板防腐能力强 ;同样喷涂 2道底漆, 经喷砂 处理的样板防腐能力比未经喷砂处理的强。(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 : 不管是喷砂处理的样板还是未经喷砂处理的样 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 : 经过喷砂处理后 , 再喷涂磁铁 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喷涂一层 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处理及涂装的新工艺 , 即采用喷砂和预涂底漆相结合的表面处理工艺 : 钢材首先进行喷砂处 理, 增大粗糙度 , 然后再喷涂 1 道磁铁环氧酯防锈漆作为预涂底漆 , 以 防止钢材喷砂后的腐蚀 , 待钢结构组焊成形后 , 最后喷涂 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 , 未出现任何质量问题 , 表明该工艺完全符合设计和工 艺要求 , 达到了预期效果。