工艺技术_涂装工艺培训教材

热烈欢迎莅临的各位同仁 涂装工艺 涂装工艺 第一部分涂料 第二部分涂装工艺 第一部分涂料 涂料的作用和防护原理 涂料及其组成 涂层的防腐蚀性 1 2 3 1涂料的作用和防护原理 装饰作用 保护作用 标志作用 特殊作用 涂料的作用 1 1涂层的防护原理 屏蔽作用 缓蚀作用 电化学保护作用 1 3 2 1 1 1屏蔽作用 金属表面涂覆涂料经干燥获得涂层以后 就把金属表面和环境隔开 这种保护作用称为屏蔽作用 为了提高涂层的抗渗透性 防腐蚀涂料选用透气性小的成膜物质和屏蔽性大的固体填料 同时应增加涂覆层数 以使涂层达到一定厚度而致密无孔 1 1 2缓蚀作用 借助填料的内部组分 如红丹 锌铬黄等具有阻蚀性的颜料 与金属反应 使金属表面钝化或生成保护的物质以提高涂层的保护作用 1 1 3电化学保护作用 介质渗透涂层接触到金属表面下就会形成膜下的电化学腐蚀 在涂料中使用活性比铁高的金属做填料 如锌等 会起到牺牲阳极的保护作用 而且锌的腐蚀产物是盐基性的氯化锌 碳酸锌 它填满膜的空隙 使膜致密 而使腐蚀大大降低 2涂料及其组成 涂料概念 涂料组成 电化学保护作用 1 2 2 1涂料概念 涂料是一种有机高分子胶体的混合物或粉末 涂装在物体表面上 能形成附着坚牢的涂膜 2 2涂料组成 包括 1 油料 干性油和半干性油2 树脂 天然树脂和人造树脂 系指颜料 着色颜料 防锈颜料和体质颜料 1 稀料 溶剂 稀释剂 助溶剂2 其它 催干剂 乳化剂 润湿剂 消泡剂等 主要成膜物质 次要成膜物质 辅助材料 3涂层的防腐蚀性 1 涂层的透过性 2 涂层的起泡 3 层间附着力 4 成膜温度 5 丝状腐蚀 3 1涂层的透过性 2 6 4 5 透水性 透离子性 颜料的影响 吸水性 透氧性 玻璃转化温度 1 3 涂层的透过性 3 1 1透水性 钢铁的腐蚀可简单地以下式表示 4Fe O2 2H2O 2Fe2O3 H2O 3 1 1透水性 裸钢铁在不同自然下的腐蚀速率及相应需水量 3 1 1透水性 涂层越厚则透水率越低 膜厚25 100 m透水率90 1150g cm2 d 10 5膜厚70 150 m透水率33 653g cm2 d 10 6所以重防腐蚀涂料都是厚膜型 对于完整无缺陷小孔的漆膜 水是通过漆膜的自由体积的空穴在膜内穿行 但是实际的漆膜难免有小孔 这种微观的缺陷比自由体积的空穴大 使水 氧 离子容易透入 若是多道涂装 漆膜厚达400 m 缺陷小孔不会延伸到底板 则渗透必须通过自由体积的空穴 阻缓了渗透和腐蚀 3 1 2透氧性 通常自然环境下 氧是金属腐蚀阴极去极化剂 4e O2 2H2O 4OH 为了维持涂层下金属腐蚀的进行 阴极部位必须有足够的氧透过漆膜 漆膜的透氧率决定控制腐蚀的速度 附 在电解过程中 由于金属离子的浓度愈来愈小 因此阴极愈来愈负 同样 阳极电位愈来愈正 为了保持阴极电位不致负到有还原反应或阳极有氧化反应产生所加的试剂 称为 去极化剂 它在阴极上优先被还原 或者在阳极上优先被氧化 以稳定电极电位 如在电解硫酸铜溶液时 为防止阴极上放出氢气 常加硝酸或硝酸铵等试剂 称为 阴极去极化剂 如在盐酸溶液中电解铜时 为防止在阳极上产生氯气 常加入盐酸羟胺或硫酸肼等试剂 称为 阳极去极化剂 3 1 3透离子性 在电化学腐蚀过程中必须有离子参加反应 涂层的电阻可阻挡离子的通过而阻缓了腐蚀 离子透过漆膜比水和氧透过漆膜氧缓慢得多 因而阻缓了腐蚀 大多数漆膜浸水后 其所含羧基离解 使漆膜带负电 因而会选择性地吸引阳离子透入漆膜 一般漆膜透入阳离子 而透入阴离子的量极微 即对配方正常的漆膜一般阴离子 如Cl 不易透入 3 1 3透离子性 实验证明 水和氧的透过率均远远超过计算所需值 而离子透过漆膜的迁移率则是漆膜阴极脱层的决定因素 所以漆膜对离子运动的高度屏蔽性 降低了腐蚀电流 使涂料能防止腐蚀 3 1 4吸水性 漆膜的吸水会引起肿胀 降低附着力 此外 漆膜的吸水量也与氧 离子等的渗透有关 因为氧可溶入水中而透入 25 时每升蒸馏水中可溶解氧约5ml 吸水量与漆膜树脂的极性 所含颜料等有关 离子透过漆膜中水的渠道而透入 漆膜含水量高则透氧量高 水使漆膜增塑 增大了自由体积 3 1 5玻璃转化温度 漆膜是一种高聚物 具有玻璃转化温度Tg 漆膜的Tg与其渗透性有关 当环境温度超过Tg时 高聚物链节使自由体积空穴增大 使腐蚀因子容易透过 漆膜的Tg越高 则耐蚀性越好 所以一般烘烤漆的耐蚀性比气干漆好 另一方面 漆膜的Tg越高则透氧率越低 附 玻璃转化温度是聚合物的特有属性 当环境温度高于Tg时聚合物成橡胶 塑 态 柔软而有弹性 当环境温度低于Tg时聚合物成玻璃态 硬而缺乏弹性 3 1 6颜料的影响 漆膜所含颜料若水溶性较高 如锌黄 则漆膜浸水后会因渗透压而吸水 大多数颜料 填料基本上不溶于水 水和氧不能透过颜料颗粒本身 片状颜料 如铝粉 云母粉 云母氧化铁 玻璃鳞片 不锈钢鳞片 在漆膜中常能与底板呈平行取向排列 互相交叠覆盖 水 氧 离子不能透过鳞片 只能绕道渗透 延长了渗透路线 起迷宫效应 3 1 6颜料的影响 但采用某些片状颜料 如云母粉 玻璃鳞片等硅酸盐填料时 虽然它们是片状颜料 但其表面极性大 对水亲和力强 其漆膜浸水后 透入的水易沿鳞片和树脂之间的界面渗入 漆膜的阻水性并不好 所以这些填料必须经表面处理 降低亲水性 才能收到良好效果 3 2涂层起泡 漆膜由于局部丧失附着力而从底材表面升起呈圆顶状突起称为起泡 起泡通常是漆膜防腐蚀能力不足的最先的外观表征 是对防腐蚀涂料极为重要的课题 3 2涂层起泡 2 气体起泡 3 渗透压 4 电渗透 5 划伤处起泡 涂层起泡 1 吸水肿胀 3 2 1吸水肿胀 漆膜在浸水或凝露 高湿度环境下 会吸水膨胀使体积增大时 如产生的应力大于附着力 则会起泡 3 2 2气体起泡 由气体积聚而产生起泡 主要是由于生成氢气 若涂漆的钢板浸于酸性介质中 氢离子若透过毛细孔的损处则在阴极产生氢气 2H 2e 2H H2 防腐蚀涂料力求避免这种酸性介质的析氢腐蚀 此时漆膜不是靠缓蚀颜料 而是靠良好的屏蔽作用阻挡离子的透过 漆膜要有足够厚度而完整无毛孔 因为一旦出现析氢 往往腐蚀速度很快 另一种因析氢而起泡常见于阴极保护之不当 3 2 3渗透压 漆膜是一种半透膜 水可以透过 而对一些溶质则不易透过 因而会产生渗透压 实验也证明漆膜的起泡在大多数情况下是由于存在渗透压 在金属与漆膜界面的可溶性物质 如工业大气 含SO2 所形成的硫酸盐 某些水溶性太高的颜料 手接触底材残留下皮脂分泌物质等均可引起渗透压 促使漆膜起泡 对于渗透压引起的漆膜起泡 蒸馏水或去离子水的活度高 而自来水 盐水的活度底 所以往往有些漆膜浸在盐水中尚未起泡 而浸在 3 2 3渗透压 蒸馏水中容易起泡 类似的情况是潮湿试验漆膜上的凝露 近