水性浸漆涂装工艺以及发展方向

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刘腾，胡国辉
摘要：本文主要阐述水性浸漆涂装的前处理规范，浸涂施工工艺，以及发展方向。这类产品施工工艺简单，工人很容易掌握，设备投资少，生产效率高，生产成本低。该涂料属于水性化涂料，适合清洁生产的环保要求。已被广泛应用于汽车和摩托车零部件的防腐涂装处理，受到了外商的好评。  

    关键词：工艺磷化涂装涂料

    1前言

    有机溶剂性涂料含有大量的有毒有害溶剂，施工过程中溶剂容易挥发，即污染环境，又严重影响工人的身心健康。为保护劳动者权益和改善工作环境，许多科技工作者积极研究和发展水溶性涂料，并成功研究了可以进行浸涂施工的水溶性涂料。水溶性涂料用水作溶剂，含有较少的有机溶剂，不含苯类有毒有害溶剂，其抗蚀性和耐候性能都有较大提高，在摩托车、汽车部分配件涂装上应用广泛。

    2现状

    当前，我国人民的生活水平越来越高，工作节奏也越来越快，对交通工具摩托车、汽车的需求越来越大，摩托车、汽车的发展速度较以前不可同日而语。国家大力提倡摩托车、汽车配件国产化，涂装工艺技术就显得更重要，不仅要保证外观质量，还必须达到较高的耐候要求和良好的耐盐雾性。浸涂施工不仅使工件外部得到良好的漆膜，而且管件内壁也有一层涂料保护，不会生锈，从而提高整车使用寿命。摩托车、汽车的防腐性要求较高，应有优良的耐候性、耐湿热性。对于车架，过去传统的处理工艺喷漆(要求更高的用阴极电泳漆)，无论从工艺和技术方面都不能保证有管件配件在使用年限内的防腐要求。水性浸漆经表面调整、化学转化膜处理以及浸涂后，得到了具有良好的耐候性、耐湿热性、耐盐雾性。而且使用成本低，工艺稳定，能满足大批量生产需要，该工艺已在摩托车车架涂装上成功应用了五年多时间，效果很好。

    3工艺特点

    摩托车架的水性浸漆工艺流程如下：预脱脂(45～60℃，10min)→脱脂(45～60℃，15min)→热水洗→水洗→酸洗(室温)→水洗→水洗→表面调整(室温，0.5～1min)→磷化(40～50℃，10～15min）→水洗一水洗→烘干一浸涂(20～30℃，1.5～2min)→槽上沥漆(室温，2min)→沥漆(室温，30～60min)→收漆→烘干固化(180±5℃，25～30min)→修补→检验。

    作底漆的浸涂工艺，涂装前处理采用抛丸方式处理后直接浸涂。

    3.1脱脂

    摩托车的大架，由于管件较多，工艺孔是否合理极为重要，如果工艺孔不适当，不但不利于施工，还会污染后道工序。因此在不影响车架机械性能前提下，根据工件特点和形状开工艺孔，保证最大限度地利于槽液流出，最大限度地缩减沥滴点。

    两道脱脂工艺均采用ld-1136脱脂剂，该产品属无磷型脱脂剂，无毒、无味、不燃、不爆、不霉变，使用安全，对皮肤无刺激。属于环保型脱脂剂。

    使用方法与槽液配制(按1000升计)：

    将约80%自来水注入槽中；然后慢慢加入20kgld-1136，边搅边加；再加自来水至1000升，搅拌均匀，加热至工艺温度即可生产。

    生产工艺条件：

    游离碱度：6～15点；

    温度：45～60℃；

    时间：10～15min。

    调整与补加(按1000升计)：

    随着生产的进行，有效浓度将下降，应定期补加脱脂剂，并经常除净槽体表面的油污。浓度每升高0.1点，应补加脱脂剂2.3kg，也可根据生产量及脱脂效果的经验定期补加。

    工作液中油脂含量≥6g/l时应更换槽液，如不能检测油含量，也可作凭经验定期更换。

    3.2酸洗

    工件状态良好，无锈蚀时，尽量不使用该工序，若有抛丸工艺处理，效果更好。必须使用该工艺时，其后清洗要求清洗彻底干净，不能夹带残酸。

    3.3表面调整

    表面调整是一项很重要的工序，它将影响磷化膜的致密性，同时还能提高磷化成膜的速度，我们选用li)-1300表面调整剂，处理后生成的磷化膜更细密，可缩短磷化时间，能克服因酸洗、强碱性脱脂对磷化

    造成的缺陷。

    使用方法与槽液配制(以1000升计)：

    在搅拌的条件下将ld-1300表调剂2kg用热水溶解后，加入已盛有80%水的槽中，搅拌均匀，随后向槽内加水至1000l即可。

    生产工艺条件：

    总碱度：2.4～22点

    ph值：8～9.5

    温度：室温

    时问：0.5～1min。

    槽液维护：根据生产量，每天补加100～200g，必要时并酌情更换部分槽液。

    3.4磷化

    该磷化工艺是工件涂漆前磷化，能增强漆膜的附着力，提高漆膜的耐蚀性能。

    使用方法与槽液配制(按1000升计)：

    1、将约80%的水加入槽中；

    2、将2.6kg中和剂ld-100缓慢加入槽中，搅拌均匀；

    3、将50kgld-2210a缓慢加入槽中，边加边搅拌；

    4、补加水至总体积1000升，搅拌均匀，加热至工作温度，取样测定游离酸度和总酸度；

    5、开始工作前将0.5kg促进剂ld-200分次缓慢加入槽中，并边加边搅拌均匀。

    生产工艺条件：

    总酸度：20～30点：

   游离酸度：1.5～2.5点

    处理温度：40～50℃

    促进剂：3～4点(发酵管法)

    磷化时间：10～15min。

    维护与补充：(按1000升)

    1、补加1.8kg补加剂ld-2210b总酸度升高l点；

    2、补加0.16kg中和剂ld-100游离酸下降o.1点：

    3、补加0.15kg促进剂ld-200上升1点。

    3.5浸涂工艺

    车架浸涂工艺要求较高，要求产品表面漆膜表面光滑、平整，上下厚度差异不很大。由于该产品长期处于户外，所以要求其涂层有较高的防腐和耐候性能，而且要有一定的抗石击性，根据这些要求我们选择了ld-6081水性浸漆，该涂料用水溶性的丙烯酸改性树脂制成，其工艺范围广，使用方便，维护简单，具有优良的耐候性、耐湿热性、耐盐雾性。适用多种气候条件下防腐保护要求。其性能指标见表1：

    表1ld-6081水性浸漆质量指标

    序号  

    项目  

    技术指标  

    1  

    漆膜外观  

    黑色、平整光滑  

    2  

    冲击强度，kg·cm≥  

    50  

    3  

    硬度(铅笔)≥  

    h  

    4  

    厚度，(μm)  

    15～35  

    5  

    光泽(60°)≥  

    60  

    6  

    附着力，级  

    0  

    7  

    柔韧性，mm  

    1  

    8  

    漆膜耐中性盐雾性，h  

    240  

    9  

    漆膜耐酸性，

(0.05mol/l，h2s04)h  
    24  

    10  

    漆膜耐碱性，(0.1mol/l，naoh)h  

    4  

    11  

    漆膜耐水性，h  

    168  

     

    在浸涂作业中必要的设备和合理的工艺规程，是保证浸涂质量的必需条件。

    该水性浸漆是高固体份/高粘度施工涂料，漆液固体含量、温度、ph值对粘度的影响较大，在固体份一定条件下，ph值较大、温度较低时，粘度上升。在温度、ph值不变条件下，控制固体份可控制粘度。

    生产中可以选用的工艺参数：

    1)漆液固体份(%)：26～30

    2)ph值：8～9

    3)工作温度(℃)：20～30

    4)浸涂时间(s)：90～120

    上述工艺参数是根据生产线具体情况来选择最佳的工艺条件。一般来说：漆液工作温度控制在20～25℃，根据需要的漆膜厚度，调整槽液适当的ph值和固体份，保证一定施工粘度。

    工艺维护和管理

    生产线的环境条件决定采用具体的工艺参数，使用恰当施工工艺才能够得到质量优良的漆膜，但是，漆膜质量的好坏不但与浸漆本身的质量有关，而且还取决于前处理、工件外观状态、固体含量、ph值、固化温度河时间等各种因素的影响。只要控制和调整好各种工艺参数，才能获得满意的漆膜。

    1)前处理的影响：表面有油污或脱脂不彻底，涂装后可能出现缩孔，即使形成连续的漆膜，也会严重影响漆膜的附着力，使漆膜过早剥落。

    酸洗后清洗不彻底，若带入漆液中，会降低ph值，减小粘度，漆膜容易产生流挂、发花、变薄。

    磷化膜粗糙，漆膜外观状态极差、失光；磷化膜挂灰，轻者产生颗粒、麻点影响外观，重者还会在颗粒、麻点处形成腐蚀中心，降低漆膜的耐蚀性能。

    2)工件外观状态：工件表面有锈蚀、酸、碱、焊渣等污物，漆膜会出现发花、流痕、泛白、颗粒和麻点，而且失光、粗糙，得不到理想的漆膜。

    3)槽液温度：工艺要求20～30℃，温度低，漆液粘度较大，沥漆时间长，工件容易积漆。温度高，漆液的溶剂和水挥发较快，增加生产成本。

    4)ph值的影响：槽液ph值影响漆的溶解性，一定的ph值范围才能保证树脂完全溶于水，而且对粘度也有影响，当固体份一定时，ph值高粘度变大，ph值小粘度降低。

    5)固体含量的影响：工艺参数要求固体含量在26～30%之间，漆液固体含量最好控制在28±1%之间，在温度和ph值一定时，固体份越高，槽液粘度就大，沥漆时间长，漆膜就越厚，固体份降低，槽液粘度减小，漆膜容易流挂，透底，漆膜粗糙、变薄。

  6)沥漆的影响：任何浸漆，工件下端都会出现坠漆现象，如何减少这种情况，浸涂作业后，必须保证足够的沥漆时间，应有手动或自动的“抛洒”漆液的操作，烘烤前并用漆刷刷去下端的坠漆。最好在预烘后再刷去流下的坠漆。

    7)固化温度的影响：漆膜同化兼有溶剂和水分挥发等物理变化的同时，主要是成膜物质所含官能团必须经过一定温度，发生化学变化，交联固化成连续的大分子漆膜，因此固化温度一定要达到该漆的固化要求。固化温度不够，漆膜不能完全固化，降低漆膜耐蚀性和漆膜硬度，固化温度过高，漆膜发脆失光。升温时，开始要有一段低温区，保证部分溶剂和水分先挥发，然后上升到工艺要求。

    8)固化时问的影响：温度达到工艺范围，必须保证足够的保温时间，使漆膜充分固化，时间不够固化不完全。

    9)为了阻止颜料沉淀，必须连续搅拌。适当的搅拌能保证漆液各部分的均匀性，保证漆膜平整光滑。而且必须有过滤设备，将漆液中的颗粒过滤出来，有过滤能起到消泡的作用。

    4常见故障及解决方法

    工件在表面处理过程中，其质量受到各种因素的影响，如果运用维护和管理控制不当，会出现各种异常现象。常见故障及解决方法见表2：

    表2水性浸漆常见故障及解决方法

    常见故障  

    产生原因  

    解决方法  

    缩孔  

    1，前处理不当有油污  

    1，加强表面前处理  

    2，空气中含有硅类物质  

    2，控制空气质量  

    3，漆液中含有油  

    3，再生处理  

    桔皮  

    1，漆液粘度大，漆膜厚  

    1，控制漆的粘度  

    2，处理表面粗糙  

    2，改善表面质量  

    流痕  

    1，工件表面有水或浸后沾有水滴  

    1，工件可烘干  

    2，ph值太低  

    2，补加中和剂  

    3，固体份较低  

    3，提高固体份  

    漆膜粗糙  

    1，磷化膜粗糙或过厚  

    1，提高磷化膜质量  
    2，工件外观本身粗糙  

    2，改善工件外观质量  

    3，搅拌不均匀  

    3，加强搅拌  

    漆膜发花，失光  

    1，表面处理不彻底  

    1，加强表面前处理  

    2，工件表面有锈蚀  

    2，提高自件外观状态  

    3，磷化膜过厚或粗糙  

    3，改善磷化膜质量  

    4，固体份较低  

    4，提高固体份  

    颗粒  

    1，工件表面本身有锈点焊渣  

    1，加强前处理  

    2，漆液中有带入的颗粒  

    2，过滤处理  

    3，烘箱有灰尘  

    3，清洁烘箱  

    堆积  

    1，沥漆时间不够  

    1，保证沥漆时间  

    2，烘烤时上面余漆滴到工件表面  

    2，加强沥漆后的收漆，调整工件摆放位置  

    漆膜防腐性差  

    1，转化膜溶解、或质量较差  

    1，提高转化膜质量  

    2，固化不完全  

    2，保证工件固化温度和时问  

    3，漆膜太薄，不致密  

    3，增加漆膜厚度  

    4，漆液中杂质离子过多，混进漆膜中  

    4，再生处理  

    5结束语

    以上的所述可以看出，水性浸漆在摩托车架产品上应用已经较为成功，只要加强工艺管理，完全能满足其产品的技术要求。这类产品的在整过表面处理过程中。脱脂剂使用无磷、低表面活性剂；化学成膜剂采用的低锌磷化膜技术；水溶性的水性浸漆，不含苯类有毒有害溶剂。整个工艺体现了环保和清洁生产。

    但就生产而言，也存在一些问题：如前处理影响较大，特别是酸洗工序，水性浸漆对装饰性外观也有局限性，如有坠漆需要修补，工件上下厚度有差异，烘烤的温度也较高等，有必要开发研究低温烘烤或常温固化的水性浸漆。目前室温固化和140℃烘干的水性漆也已在使用，但作浸涂施工的水性漆，其耐蚀性没有该类水性浸漆的高，因此开发低温固化、具有优良耐蚀性的水性浸漆是以后研究的方向，同时还需要进一步的优化工艺。

kevintao

学习了，很有用，不过你上面说的耐中性盐雾240H，是划X后检测的还是完整漆膜？