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        工程机械表面涂层早期缺陷与防冶措施

        浏览次数: 日期:2015年5月28日 14:28

        引言 

        工程机械是我国发展最快的行业之一,表面涂层作为产品的外衣,极大地影响品牌和产品形象,因而越来越受到制造商、经销商和用户的重视。

        通常早期出现的表面缺陷和投诉主要包括:

        ——薄弱部位的涂层早期损坏和生锈

        ——涂层起泡

        ——涂层开裂

        1、薄弱部位涂层早期损坏和锈蚀

        我们发现,早期的涂层缺陷总是先从薄弱部位开始出现,工程机械上的这类薄弱部位常常包括:

          各种原因形成的缝隙;

          尖锐的边缘;

          不易进行涂装的内角,易积尘和积水的凹陷;

          一个部件上多种材质或表面的组合;

          其它:如螺栓连接、焊缝、易被油脂污染的表面、异种金属接触造成电偶腐蚀等等。

          这些薄弱部位出现的早期缺陷主要表现为涂层损坏和锈蚀。而且经常发生在工程机械产品投入使用之前,因而会受到经销商及客户的抱怨和投诉。即使大面积部位涂层仍然完好如新,但仍极大地影响产品和企业的形象。是工程机械制造商需要致力解决的问题。

        然而,这些薄弱部位通常难于进行有效的表面处理和涂装,或者在表面处理和涂装施工过程中易被忽视,从而留下隐患。所以,单靠提高涂料质量和涂装车间的努力,解决的效果往往有限。而如果从机械设计、选材、涂装、运输保护等多方面采取综合防治措施,更能收到良好的效果。

        ISO12944-3对于那些采用防护涂料体系进行涂装的钢结构,给出了一些有利于防腐蚀和涂装的基本结构设计准则,这些准则同样适用于工程机械的结构设计。通常,机械设计工程师更注重于机械强度、功能和加工工艺的考虑,如果涂装工程师能够通过与机械设计师的有效沟通,提醒注意对于防腐蚀与涂装保护的考虑,避免一些不合理的结构设计,则往往能够达到更好的效果。

        常见的不利于防腐蚀和涂装保护的设计有以下一些:

         1.1 缝隙

        缝隙和重叠连接处结合面无法进行表面处理和涂装,会因潮气和污垢的滞留而出现早期锈蚀,锈蚀产物的蔓延会极大地影响外观。不成熟的工程机械设计和加工中经常会发现这样的例子。涂装或外观负责人有必要提醒机械设计师,尽量避免缝隙的存在(尤其是在对外观有影响的外表面)。焊接时尽量采用满焊以避免缝隙,或者将缝隙设计成能够进行表面处理和涂装的形式。在不可能避免缝隙存在时,在涂装前采用密封胶填补缝隙,也是可行的方法。

         1.2 锐边

        由于涂料容易从尖锐边缘流开而形成边角效应,在尖锐边缘上的涂层无法获得足够的厚度,并且更容易受到破坏。因此,在设计与制作过程中,尽量避免锐边的存在,存在的所有尖锐边缘需要磨圆或倒角,孔沿和切割边缘的毛边也应该被去除。

        由于工程机械通常需要良好的外观,而单靠涂装前对锐边的动力工具打磨处理常常难以获得令人满意的效果,所以,从设计方面避免锐边和从加工工艺方面对锐边进行机械加工处理就显得更为重要。

        1.3 不易进行涂装的内角,易积尘和积水的部位

        水和污物的滞留部位是容易发生早期腐蚀,因而,从结构设计上应该避免因结构表面上水滞留和外来杂质增加而加大腐蚀应力的情况。防止水和污物滞留的适宜预防措施有:

          带有倾斜面或倒角面的设计;

          避免开口位于顶部,尽量把它们设计在倾斜坡面上;

          避免出现水和污物可以积存的凹坑和凹槽;

          水和腐蚀性液体的排放装置应远离钢构件。

        设计还应尽量避免工程机械出现外部可见且不易涂装的内角,涂装时对这些部位的表面处理和除污应格外注意,采用预涂以保证该部位的涂层厚度可以增强防腐蚀性。

         1.4 一个部件是多种材质或表面的组合

        我们注意到,有时一个工程机械部件,需要涂装的表面具有多种特性。假如某个体积并不大的部件上,存在经喷砂处理的粗糙碳钢表面、经机加工过的光滑碳钢表面、镀锌件表面、不锈钢表面、经磷化处理的碳钢表面、涂装了电泳漆的表面等等,这将会给涂装带来很大困难。由于不同类型表面对表面处理及底漆性能的要求都有差异,而实际涂装时往往顾此失彼而很难做到差异化处理,结果会造成各种表面涂层性能的不一致,难免某种类型表面出现涂层早期失效。

        设计尽量避免一个部件存在多种表面的组合,在装配前对各种表面进行有针对性的差异化防腐蚀处理,尽量选择能适用于多种类型表面的底漆和涂层体系,是解决此类问题的有效方法。

        2、涂层起泡

        这里说的起泡,区别于气泡,专指施工后正常,漆膜服役一段时间后出现的起泡现象,表现为涂层局部丧失附着力而脱离底层表面,呈圆顶状突起的现象。虽然涂层起泡的原因和表现形式多种多样,但工程机械涂层起泡多为典型的渗透压起泡现象,刺破泡后观察,内常有液体。追溯起泡的涂层,发现多是在恶劣的涂装环境中且没有强制干燥条件的情况下涂装完成的。

        分析起泡的原因,一方面是由于底材与涂层之间或内部涂层中存在可溶性/吸湿性物质,水汽透过漆膜,在内部形成相对浓缩的溶液,造成因渗透压引起的起泡,这种泡的典型特征是里面有液体。底材或涂层表面的可溶性/吸湿性物质,可由以下原因而存在:

          涂料中的可溶性颜料,尤其是一些采用缓蚀颜料的底漆;

          表面处理用磨料含盐量高;

          化学表面处理后(酰洗、磷化等)后的表面中和及清洗不倒位;

          使用过不恰当的缓蚀剂/防锈剂、清洗剂、表面处理剂等而未进行恰当后处理;

          涂层长期暴露于化学性污染大气环境,化学盐类及灰尘在表面积聚,而涂装后道漆前未进行适当的去污处理。

        另一方面,如果底材表面或涂层内部有水残留,水汽会在温度上升时向附着不良处积聚并顶出汽泡。

        以下情况会造成水份残留:

        在表面有水、冰及表面结露的情况下涂装。涂装时,表面温度不能满足高于涂装环境露点至少3这一条件。湿打磨原子灰时,在水份有残留情况下涂装后道漆;另外,表面油污、灰尘、石蜡等非吸湿性物质的存在会导致涂层附着力低的薄弱部位产生,潮气会向着这些地方渗透而起泡。防止涂层起泡,可从涂料和涂装两方面来进行。涂料方面,选择附着力(尤其是湿态附着力)强的底漆和涂层体系,通过涂层体系的耐湿热性实验室测试来评估起泡的可能性,从而选择起泡概率低的涂层体系。涂装方面,保证洁净干燥的涂装环境,避免可溶性/吸湿性物质的污染和积聚,保持待涂表面的干燥和洁净,是防止起泡的有效措施。

        3、涂层开裂

        调查中我们发现,工程机械表面涂层开裂均发生在刮有腻子的部位,测量开裂处涂层膜厚,多在1000μm以上,而且涂层越厚,开裂的现象越严重。尤其是靠近发动机的部位,由于存在温变,开裂现象更容易普遍发生。开裂的主要原因,在于厚的腻子层在固化过程中发生收缩,从而产生了内应力,以及在温变情况下,涂层与金属底材的热胀冷缩率不一致造成。因而,从以下几个方面可以预防开裂现象的发生:提高铸造件及钣金件的表面平整度,而尽量不采用腻子或者少刮薄刮腻子;选用抗裂性佳的柔性腻子;如果表面不得已需要厚刮腻子补平,应多分几次刮补,薄刮多道,避免一道刮涂太厚;避免在工件温度较高的情况下,热刮腻子。

        结语

        工程机械的涂装和防腐蚀是一项系统性的工作,从产品设计开始就要考虑。涂装工程师如果多和产品设计、制造装配等部门密切沟通,指出并改进不利于涂装和防腐蚀的设计与工艺,往往能收到更理想的效果。

         

         

        所属类别: 产品知识

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