基于拋丸鋼板油漆附著力分析與研究

李慧娟，吳麗霞

(咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 咸寧 437100)

基于拋丸鋼板油漆附著力分析與研究

李慧娟，吳麗霞

(咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 咸寧 437100)

經(jīng)過拋丸后的鋼板，如果獲得適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙葎t能保證鋼板對(duì)油漆有較大的附著力。油漆的附著力越大，產(chǎn)品在室內(nèi)、室外越經(jīng)久耐用。本文主要通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析研究拋丸之后鋼板的表面粗糙度和油漆附著力的關(guān)系。

油漆附著力;表面粗糙度;拋丸技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)材料的拋丸技術(shù)是一種常見的材料表面處理技術(shù)，利用高速飛行的彈丸，對(duì)工件表面進(jìn)行沖擊、刮削以達(dá)到清除工件表面的銹蝕、氧化皮和污物，使工件表面具有一定的清潔度和一定的粗糙度，同時(shí)能消除零件表面殘留的張應(yīng)力，產(chǎn)生壓應(yīng)力從而提高零件的疲勞強(qiáng)度。

拋丸后的鋼材主要用于起重機(jī)的主梁，起重機(jī)工作的環(huán)境往往較惡劣，所以對(duì)鋼材表面涂層的質(zhì)量要求較高。本文是基于拋丸處理后的鋼板表面粗糙度的研究，繼而分析研究拋丸后鋼板表面粗糙度與涂層質(zhì)量之間的關(guān)系，即分析研究表面粗糙度對(duì)油漆附著力的影響。

一、層與鋼板

1.涂層在鋼板表面的結(jié)合方式

涂料在鋼板表面的附著結(jié)合方式常見的有三種方式，一是主價(jià)鍵結(jié)合，即涂料的化學(xué)基團(tuán)與基材表面基團(tuán)的化學(xué)結(jié)合，它是最強(qiáng)的結(jié)合方式;二是極性結(jié)合，即涂料中的正負(fù)電子相對(duì)于基材極性的吸引;三是機(jī)械結(jié)合，即涂料與基材表面粗糙度或表面輪廓的物理聯(lián)結(jié)，表面粗糙度對(duì)涂層附著力的影響主要是通過影響機(jī)械結(jié)合的方式來討論的。鋼材表面處理質(zhì)量是影響涂層體系壽命的主要因素，要分析涂層的質(zhì)量，必須分析拋丸處理后鋼板的表面粗糙度與油漆附著力的關(guān)系。

2.油漆涂層質(zhì)量與鋼板表面質(zhì)量的關(guān)系

涂裝工藝的關(guān)鍵是鋼結(jié)構(gòu)涂裝前的表面質(zhì)量，為了使涂層與基體具有較好的粘結(jié)性能，必須對(duì)涂裝的鋼板表面進(jìn)行一定的處理。首先，鋼板表面必須保持潔凈，不允許有灰塵、油污、水漬或其它污垢和疏松氧化物。其次，噴涂時(shí)，涂層與基體的結(jié)合一般以機(jī)械結(jié)合為主，因此，在不影響噴涂質(zhì)量的前提下，涂層與基體應(yīng)盡可能地增大接觸面積，適當(dāng)?shù)拇植诙扔兄谔岣咄磕じ街?，延長(zhǎng)涂層的壽命。

對(duì)鋼板進(jìn)行拋丸處理，其目的除了達(dá)到要求的表面清潔度之外，還使鋼板表面獲得一定的微觀不平整度，即表面粗糙度，如圖1所示。鋼板拋丸后的表面粗糙度通常以一些主要的波峰和波谷之間的高度值來表示。鋼板的表面粗糙度對(duì)漆膜的附著力，防腐蝕性能和保護(hù)壽命有很大的影響。鋼板表面具有合適的表面粗糙度有利于漆膜保護(hù)性能的提高，表面粗糙度過小，不利于漆膜保護(hù)性能的提高;鋼板表面粗糙度過大，如果漆膜用量一定時(shí)，會(huì)造成漆膜厚度分布不均，尤其在波峰處的漆膜的厚度不足而低于設(shè)計(jì)要求，引起鋼板的銹蝕。表面粗糙度過大，在較深的波谷處容易殘留氣泡，成為導(dǎo)致油漆因氣泡脫落的主要原因。該實(shí)驗(yàn)中采用的拋丸粒子是直徑1mm的鋼球，經(jīng)該拋丸粒子拋丸處理后鋼板所獲得的表面粗糙度值的理論范圍為35～65μm。

圖1 拋丸后鋼板的微觀形狀

二、實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)施

1.實(shí)驗(yàn)要求分析

根據(jù)拋丸技術(shù)實(shí)驗(yàn)方案要求，在不同的表面粗糙度的鋼板上，選用相同種類的涂料，做相同厚度的涂層，研究表面粗糙度與油漆附著力的關(guān)系;根據(jù)湖北三六重工有限公司現(xiàn)有的儀器和設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備情況

湖北三六重工有限公司擁有表面粗糙度檢測(cè)儀，油漆厚度檢測(cè)儀和油漆附著力檢測(cè)儀等相關(guān)的檢測(cè)儀表。油漆厚度的檢測(cè)直接采用油漆厚度檢測(cè)儀檢測(cè)讀數(shù);油漆附著力的檢測(cè)采用的方法是百格測(cè)試法進(jìn)行檢測(cè)分析。

3.表面粗糙度的測(cè)量

將拋丸后的同一鋼板，切割出5個(gè)10cm×10cm的試樣鋼板，在每塊鋼板上隨機(jī)測(cè)量十個(gè)點(diǎn)的表面粗糙度值，并取平均值，數(shù)據(jù)記錄見表1，將5個(gè)試樣鋼板的表面粗糙度值的平均值記錄下來分別為:37.6μm、54.1μm、51.2μm、44.9μm、60.4μm。將5個(gè)試樣鋼板放在一起，涂上相同類型和相同厚度的油漆，在相同的環(huán)境中放置一段時(shí)間，油漆晾干后進(jìn)行油漆附著力的檢測(cè)。

表1 表面粗糙度數(shù)據(jù)(單位:μm)

4.油漆起落面積的測(cè)量

測(cè)試方法:在該實(shí)驗(yàn)中測(cè)試油漆附著力采用百格測(cè)試法，用百格刀(加型號(hào))在測(cè)試樣的表面劃10×10個(gè)(100個(gè))1mm×1mm小網(wǎng)格，每一條劃線應(yīng)深及油漆的底層;用毛刷將測(cè)試區(qū)域的碎片刷干凈;用3M600號(hào)膠紙或等同效力的膠紙牢牢粘住被測(cè)試小網(wǎng)格，并用橡皮擦用力擦拭膠帶，以加大膠帶與被測(cè)區(qū)域的接觸面積及力度;用手抓住膠帶一端，在垂直方向(90°)迅速扯下膠紙，同一位置進(jìn)行2次相同試驗(yàn)，用放大鏡觀察并記錄油漆脫落的情況。油漆脫落面積越大，說明油漆附著力越小，反之，油漆附著力越大。

用百格刀按照上述方法，在每個(gè)試樣上取5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，用放大鏡觀察，并記錄油漆起落的情況，計(jì)算每次起落油漆面積所占比例并記錄，取平均值，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表2，并參照國(guó)家評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定試樣鋼板油漆涂層的質(zhì)量，將表2中各試樣的平均值與表3中的數(shù)據(jù)比較，可得試樣油漆涂層質(zhì)量可達(dá)ISO等級(jí)1級(jí)。

表2油漆起落試驗(yàn)數(shù)值

5.涂層附著力劃格法測(cè)試的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

按照上述測(cè)試方法獲得相關(guān)數(shù)據(jù)分析后，參照下列標(biāo)準(zhǔn)即可知道拋丸處理后的鋼板，涂層附著力是否達(dá)到使用要求和標(biāo)準(zhǔn)，見表3。

表3 參考標(biāo)準(zhǔn):《GBT9286－1998色漆和清漆漆膜的劃痕實(shí)驗(yàn)》

三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

1.實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的確定

本實(shí)驗(yàn)主要討論在拋丸處理后的鋼板取得不同的表面粗糙度值，選用相同種類的涂料，做相同厚度的涂層，通過直接分析表面粗糙度值大小與粘起油漆面積比例大小的關(guān)系，間接來確定表面粗糙度值大小與油漆附著力的關(guān)系，所以表面粗糙度和粘起油漆面積的大小為該實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)重要的指標(biāo)。

表4 表面粗糙度與粘起油漆面積%

2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

從表1所有數(shù)據(jù)分析可得，該鋼板拋丸處理后所獲得的表面粗糙度數(shù)值均在理論范圍35～65μm內(nèi)。表2中各試樣數(shù)據(jù)的平均值均小于5%，根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)比較可得:試樣油漆涂層質(zhì)量均可達(dá)ISO等級(jí)1級(jí)。將表1和表2中獲得的平均值總結(jié)并歸納見表4，從表4中可得表面粗糙度數(shù)值從小到大的排序?yàn)?試樣號(hào)1—試樣號(hào)4—試樣號(hào)3—試樣號(hào)2—試樣號(hào)5;粘起油漆面積從小到大的排序和表面粗糙度值從小到大的排序是一樣的，即表面粗糙度數(shù)值在35～65μm范圍內(nèi)，表面粗糙度值越小，粘起油漆面積越小，即油漆附著力越大，反之，則油漆的附著力越小。

四、結(jié)語(yǔ)

該實(shí)驗(yàn)在油漆種類相同，涂層厚度相同的情況下，通過分析鋼板拋丸后一定范圍內(nèi)表面粗糙度值的大小，直接得出油漆涂層起落面積的大小與表面粗糙度值大小的關(guān)系，即表面粗糙度值越小，粘起油漆面積越小，進(jìn)而間接得出表面粗糙度值大小與油漆附著力大小的關(guān)系，即表面粗糙度值越小，油漆附著力越大。本實(shí)驗(yàn)不足之處，因?qū)嶒?yàn)條件有限，鋼板拋丸所獲得的表面粗糙度值在35～65μm，只能得出在這一范圍內(nèi)表面粗糙度和油漆附著力的關(guān)系。如果表面粗糙度值小于35μm，甚至接近零的時(shí)候，是否還能滿足這一關(guān)系，滿足這一關(guān)系的臨界值應(yīng)該為多少，還有待研究與探索。

［1］嵇敬文.除塵器［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1981.

［2］成大龍.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［3］張殿印.除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［4］李宏亮，吳俊郊.復(fù)雜鑄件的拋丸清理［J］.鑄造工程，2002，26(2):13～15.

［5］李樹江.鋼丸(砂)的制取設(shè)備和工藝［J］.中國(guó)鑄造裝備與技術(shù)，1998，(3).

TG2

A

2095－4654(2015)09－0060－03

2015－06－19

咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)重點(diǎn)課題“起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)拋丸技術(shù)的研究”階段性成果(2012yja001)