影响卷钢彩涂产品质量的因素

liu_1981

影响卷钢彩涂产品质量的因素
擒要列举了影响卷钢彤潦产品质量的主要因素，并详扣介绍了预处理、辊潦、烘烤固化工
艺、试验参敷和结果。 ‘
关键词潦装善钢∥彩涂
目前世界各国卷钢彩豫生产线大小不一，单机
、
构造干变万化．但其工艺流程基本包括三大部分：1．
带钢基材的化学预处理：2．辊涂藿膜；3．烘烤固化。
影响产品质量的困素除工艺条件外，还有基材和涂
料的选用等等。本文就这几方面分别怍些讨论。
一
、基 材
用于卷钢彩涂的基材一般是冷轧带钢．热浸锌
和电镀锌带钢．而未经镀锌处理的玲轧带钢通常是
沸腾钢或镇静钢。在彩涂工艺中预先对带钢进行清
洗和磷化处理，但如果带钢表面污染严重，仅靠潦珐
工艺中的清冼并不能完垒解决同题。已有试验证明．
冷轧钢基板表面质量不良对潦层附着力和防腐性带
来极坏后果。当表面为有机碳沉积物所污染时．就形
成质量不好的磷化层。而近来研究又发现碳质污染
程度与砖轧带钢寰面的氧化屠厚度之问存在一定关
系。此时，可通过测定带铜表面的润湿张力来预计污
染层对腐蚀性的影响．带钢礴化前的润温张力大于
8×1 0一N／c,．。磷化涂壤后．盐雾腐蚀试验额定靛可
达l 0。磷化所获磷酸锌晶体具有良好的防腐蚀性能。
当澜湿张力从26×10‘变化到 ×i0一 ／盯 时．磷
酸盐晶体颗粒增大，孔隙宰和未防护的金属面积增
大。当润湿张力下降时，棘过溱的试样经盐雾腐蚀，
其性能从6下降到0．在暴露的金属上形成细的厚而
多孔性氧化铁层．所以冷轧带钢表面的污染影响着
完整磷化膜形成．而使涂层产品质量下降．
热浸锌的基材应形成小锌花，表面平整．设有
渣、尘和孔{同等缺陷．由千目前涂层都趋向薄蛩+经
二次涂层后的总涂层干腠厚度仅在20pro左右．因而
基材的表面要高度平整光洁-否则产品含漏涂或有
孔洞、凸头出现。
当然不论冷轧带钢、热授锌霜电镀锌带钢作法
屠楹，基材均不能有浪边 齿形边 鱼骨形凸纹或严
重的轧制印。它不但影响产品质量，更严重的是对棘
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层腔辊损害极大。图1分别说明这些嗣题
●
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(a) 肜边_jl起的融 (b)锌花 l髓产生的孔fH
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一
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( ) 尘箍l盐成的缺 (d)辑【计花越成 涂和 孔
[霉l 基材 良_jI起的涂 缺 1×8O
二、涂 料
一般说米，任何种类的涂料只要适应涂层生产
线的工艺要求，其所古溶剂对聚氯脂舵辊没有损害
均可用于卷钢涂层。涂料的漉平性要适于基材在工
艺速度下辊馀施工。目前卷钢2；!层用涂料·以聚脂、
硅改性聚脂 丙烯醵 环氧树脂、塑料溶破 及最近
几年出现的汽车板用富锌涂料等占的比例较大。
l_ 涂料中的成奠物质—— 捌脂
树脂的分子量要适中．太大t涂膜的机械性能虽
好．但影响溶解性、混溶性和润湿性。其溶解性 混溶
性 成膜性．对颜料的润湿性和稳定性均要良好。
嗤2 诛辩I1· 油fj英掬踬×80
3 涂料·l F耵杂质x80
涂膜的性能取决于所用甜脂的结构及化学键的
类型和数量。如膜的交联密度大，则其硬度、耐浩 耐
热、耐化学腐蚀等性能均有提高．但弹性低I如古有
较多的投性基团，则与金属的附着力好，但耐水性欠
佳。通过不同官能团和化学结构的各种甜磨的配合t
可获得各种性能的涂膜。
2． 颤料
在涂料中树脂起着成膜的作用t而颜料却直接
影响涂料和壤膜的一系列性能。颜料本身具有遮蔽
着色 防腐 附着 调整粘度的能力并能调节涂膜的
硬度 光泽等性能．
在选用颜料时，首先要考查颜料在涂料巾的分
散度和稳定性．其影响因棠是颜料奉身的柱度、形
状、表面粗糙度 硬度 台水量，表面性质(极性和电
荷性)以及树脂对颜料的粘结力和颜料的流变性等。
涂料中的颜料用量是根据综合性能考虐的。通
常把涂料中既不缺少又不过度的量称为临界量
(CPVC)．当量用量超过临界值后，涂料的粘度，附着
力 抗张强度、抗冲击强度都增大 而抗湿性和光洁
度降低。
，． 粘度
涂料的粘度取决于涂料中各组份之问的相互作
用。作为触变性{瘦体．遵守在一定剪切速率下的表观
粘度随时间的推移而下降的规律．所以在使用前的
搅摔中要考虑涂料的这一特性。搅拌时速度不宜太
快，以免将空气带人涂料，降低撩层的附着力和防腐
蚀性能．
三、卷涂工艺
化学预处理 辊撩 烘烤固化对产品质量影响较
大．
1． 两处理
为了使棘层有良好的附着力，增加耐蚀性预处
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第23扛 6期 1
理后对带钢进行碱冼 磷化、钝他处理。影响磷化膜
质量的因素有许多．主要有：
(1)溶{戎中游离酸含量和总酸量
游离酸过高 铁溶解快，溶液中Fe蚪积累多．磷
化膜彤成缓慢。胰的结晶粗大疏松．泛黄、抗蚀性差，
有时反应不停止，气泡多．磷化膜的生成受阻．辩离
酸过低，形成的品核数量少．晶核生长快，容易生成
粉状磷化膜．
(2)氧化荆古量氧化荆可以缩短磷化时问改
苦磷化膜结晶。但若含量偏高．则氧化速度恨、晶核
生成致密．影响晶体生长。膜致密而薄．没有达到一
定的粗糙面。含量偏低，膜会加厚而疏松，导致诔膜
脱落．
加处理液温度使反应加快。当温度低时，磷化膜色偏
黄，结晶粗大．而温度偏高时则产生大量沉淀，磷化
膜出现 浮灰 ．
2． 辊澡
辊涂工艺是将涂覆辊表面延展了的涂料涂复到
带钢表面的过程．按涂覆辊与带钢运行方向而分为
顺涂和逆涂．无论-罘用哪种方式进行辊涂．首先必须
按机组运行的速度来调好辊速和涂料的粘度．当涂
料粘度偏高、偏低或豫覆辊辊速过慢，过快，均会在
带钢的涂层表面出现密度大小不一的条纹，生产上
称为漉线，当流线严重时，产品报废．
椽覆工艺中最重要的是要确保涂层达到所要求
的厚度、膜的厚度变化影响其光译和色差．豫层厚度
(3)磷化液温度在工艺速度高的条件下．应增 对色差影响的试验结果见表l
。 表l 各种津柑膜 对色差的影响
表 数据说明．当膜厚偏低时，无论什幺颜色的
产品均有较大色差 同时，厚度直接影响漆膜的光泽
值。当漆膜偏薄时，光泽低 当膜偏厚时，光泽偏高．这
是由于厚涂层遮住了基饭表面的粗糙不平部份的缘
故。见图4。
17 5 20 23 25
膜厚
d 涂层肛度对光{ 们搿响
3． 蚺烤固化
烘烤固化是涂爱在带钢表面的液体涂料经烘烤
完成固化的物理或化学过程 使之转变成所要求的干
膜，涂料中的溶剂，应尽日』钝快速地在没有气泡生成
的情况下挥发掉．让聚台体组分进一步交联、硬化、增
塑、凝结。掌握烘烤最佳效果无疑是控制好炉温和烘
烤时间。试验结果如下：
(I)烘烤温度对光泽的影响
① 试验表面聚脂类涂层的光泽随烘烤温度升高
而降低． t
@ 塑料溶胶在烘侍过程中，有些品种的光泽随
烘烤温度升高而升高．某些则出现不规则变化。
E2)烘烤温度对颜色的影响
① 某些浅色豫料随烘烤温度升高而趋向偏黄。
试验结果列入表2．
表2
基板 热镀锌
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M A T ER 1A LS PR O T EC T IO N
底壕}Hanna wy9Rl 3061
面壕：Hanna pw3RI 4238聚脂
颜色：白色
*金属表面最高温度
② 某些深色涂料随烘烤温度改变而出现无规则
变化．结果列于表3。
表3
基板：热镀锌
底漆：wy9Rl 3063
面潦：SL32 16010硅改聚脂
颜色：MORTON BLUE
正如前述+涂料组成千变万化。仅颜料就有I 0
多种．目前对各种情况的变化尚不能作理论解释．在
生产中只晚靠经验判断。
(3)烘烤温度对潦膜附着力的影响
当烘烤温度太低时．涂料中的溶剂挥发不充分，
没有完全干燥，不盹与基板或底沫充分结合牢固。这
种情况的漆膜可用M ·EK(J酮)溶剂检验出来．当烘
烤温度过高．潦膜变碎．出现过固化现象，耐冲击性和
耐弯曲性降低．可解释为烘烤中在溶剂挥发的同时，
涂膜体积收靖+在涂膜中产生了残余应力。所以当烘
烤温度过高时．涂膜内部应力变大，由此而弓I起附着
强度显著下降． 图5是笔者分别采用相同基板+预处
理，底漆潍得后+同一刮棒制膜，在不同温度下烘烤后
经T弯变形的试验结果。
■—● 一
圈
(a) (b)
嘲5
a．烘烤温度：390T
试样经2T弯曲后用胶带粘贴拉脱表面涂层 ×
8O
b．烘烤温度：500T
试样经2T弯曲后有胶带粘贴底壕面漆涂层一起
拉脱×80
四、结束语
卷钢彩涂工艺技术．集化工、冶金、机械、热工、化
学等多种学科为一体。要生产出优质的卷钢彩涂产
品．必蕊掌握各方面知识 平衡考虑多方面困索。美
国、日本 西德等国家在这一领域已有一套较成熟的
经验．技术发展也相当快。在巾国．卷钢聚涂还是近几
年刚兴起的新技术。要较好较全面的掌握还有待从理
论上作深^探索．在实践中不断摸索和总结．使我国
卷钢弗涂产品尽快跃进世界先进优质行列。