金属表面前处理与粉末涂料配套性
发布时间:2016-10-23 23:47:33
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金属表面无油、无锈，以及所形成的转化膜（磷化膜）能使粉末涂料大分子极性基团与基体充分“靠近”，不仅增强了粉末涂料与基体的结合力，而且还将磷化膜的防腐功能与粉末涂料的防腐性能联合起来（不是简单的迭加），这将大大促进粉末涂层的防腐功能。
1、引言
金属表面前处理是为了增加基体与涂层的结合力。因此，进行前处理时必须彻底除去表面的油污、锈蚀，并形成一层致密的转化膜，这样涂层的物理和化学性能以及使用寿命才有所提高，粉末涂装的优越性可以充分体现出来。下面我们将讨论不同前处理（磷化）工艺与粉末涂料的配套性差别，以及对整个涂层质量的影响。
2、试验方法
试验用材料为宝钢生产的电镀锌板，试板尺寸150×750×0.8mm。所用前处理剂为广东省江门诚信化工厂产品，所用粉末涂料是杜邦华佳公司提供的耐候纯聚酯粉末。
2.1工艺流程选定
要充分发挥粉末涂层的防腐性能，金属表面前处理的磷化工序是关键。为此，我们根据实际生产线的具体情况，选用如下工艺流程：
热水洗→脱脂→水洗→表调→磷化→水洗→纯水洗→水分烘干→静电喷涂→粉末固化。
2.2转化膜的筛选及确定
我们知道，金属表面的转化膜按化学转化膜类型可分为下列三种：氧化铁-磷酸盐膜，它是无定形膜。这种膜孔洞较多，耐蚀性稍差，处理后需再进行铬酸盐处理，涂层结合力较好，膜厚约0.3g/m2。
磷酸盐锌膜（锌系，锌-钙系，锌-锰系，锌-镍系，锌-锰-镍系等），它是结晶型膜。这种膜是多孔的，具有良好的涂装性能，涂层结合力较好，膜厚1.0～2.0g/m2。
复合金属氧化物膜，它是无定形膜。这种膜主要由锌的氧化物组成，其中含有铁、钴和镍。复合金属氧化虽有较佳的涂装性能，但其耐蚀性较差，处理后需再进行铬酸盐处理。完整的复合金属氧化物膜通常含钴或镍约5.4～18.0mg/m2；含铬约6.5～16.0mg/m2。
对于耐候性纯聚酯粉末涂料，采用磷酸盐锌膜较为合适。因此我们选用3种不同锌系磷化液进行相关工艺试验，即锌系、锌-锰系和锌-锰-镍系。
2.3涂层附着力的测试
经上述三种不同前处理（磷化工艺）之后，对涂装后的试板进行相关项目的测试，其中包括涂层附着力、抗冲击性以及涂层的外观质量等。
采用第一种前处理工艺（普通锌系磷化）的试板，表面经静电粉末喷涂（以下简称“喷塑”），按百格法（间距1mm）测得的表面涂层附着力差，结果达到3级以上（大于35%脱落）。
采用第二种前处理工艺（锌-锰系磷化）的试板，表面经喷塑后按百格法（间距1mm）测试得到的表面涂层附着力较好，结果达到1级（5%脱落）。
采用第三种前处理工艺（锌-锰-镍系磷化）的试板，表面喷塑后按百格法（间距1mm）测试得到的表面涂层附着力好，结果达到0级（无脱落）。
这一测试结果表明：采用锌-锰-镍系磷化能很好地与耐候性纯聚酯粉末涂料配伍，它的涂层性能（耐蚀性、抗冲击性等）都优于其它两种磷化体系。
3、试验结果与分析
3.1不同体系磷化膜的晶相分析
三种磷化体系的磷化膜结构电镜分析图见图1。
金属表面前处理与粉末涂料配套性
从图1可以得出，磷化膜结晶的主要金属离子成分为锌、锰、镍等。
镀锌表面形成的普通锌系磷化膜主要是磷酸锌结晶，在“活化中心”处结晶呈松枝状平面辐射展开，孔隙率高，见图1a。
在镀锌表面形成的锌锰系磷化膜主要是磷酸锌和磷酸锰的结晶，结晶呈多面块体状，由于结晶方向无序，致使磷化膜较厚，空隙较大，见图1b。
在镀锌表面形成的锌锰镍系磷化膜主要是磷酸锌、磷酸锰和磷酸镍的结晶，结晶呈针状或树叶状，结晶方向大部分有序，少量无序，致使磷化膜结晶细致，见图1。
3.2与粉末涂料配套性
普通锌系磷化的结晶孔隙率高，容易吸收空气或环境中的水分，使涂层与基体结合力降低。因此此类磷化膜与粉末涂料的配套性较差。
锌锰系磷化的结晶膜较厚，也会影响涂层与基体的结合力。特别是经过一段时间后涂层附着力会出现局部变差现象。因此，此类磷化膜与粉末涂料的配套性不稳定。
锌锰镍系磷化的结晶孔隙率适中，膜结晶细致，粉末涂料固化时涂料分子能渗入到磷化膜中，增加涂层与基体的结合力。因此，此类磷化膜与粉末涂料的配套性较好。
4、结语
在镀锌板表面涂装粉末涂料时，要确保涂层的防腐性能，金属表面前处理与粉末的配套性极其重要。磷化膜体系、结晶大小、孔隙率等因素都对粉末涂层有不同程度的影响。
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