淺析農用機械便利型涂裝修復技術范文
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摘要：農機多是在在戶外作業，惡劣環境下易發生腐蝕。本文采用常用涂裝體系，在環氧涂料中添加稀土氧化物Y2O3對其改性作為底漆，并以丙烯酸聚氨酯涂料作為面漆，選擇磷化、銹蝕鋼板與丙烯酸聚氨酯涂層作為基體，進行涂裝。結果表明，添加Y2O3后涂層附著力、耐腐蝕性能與抗老化性能明顯提升。
引言
農機多是在在戶外作業，環境條件比較惡劣，其漆膜保護層容易發生破損，一旦不能及時進行修復，嚴重影響到農機美觀，且在陰雨天氣、酸霧環境中，破損處腐蝕極易擴展，造成大面積的破壞，對于農機整體壽命來說是非常不利的。漆膜修復是保證農機壽命的關鍵一環，但是在其修復過程存在著諸多不便，使得高質量的修復顯得非常不易：一是補漆工藝受到條件限制，雖然批量生產過程中開發出多種施工技術［1-5］，但是在分散作業過程中多是手工操作，有些位置根本無法借助電動工具，只能進行手工作業，基材上的殘留不能清除徹底，影響了涂層的修復效果；二是施工缺少統一的作業規范，質量波動較大。為提高修復漆膜與基體的結合狀況，已經開發出提高漆膜涂層附著力的途徑［6］，添加稀土元素鈰、釔或其氧化物對底漆進行改性在工程中已有應用［7-10］。本文立足于稀土元素對底漆的改性原理，選擇合適的底漆種類，合理的涂裝體系，以鋼鐵材料磷化、銹蝕鋼材與丙烯酸聚氨酯面漆舊涂層為基體進行涂裝，并測試漆膜性能，以期獲得良好的涂裝修復技術，為農機維修提供借鑒。
1實驗部分
1.1稀土元素選擇
稀土元素易失去電子，呈現正三價，其反應活性極高，是參加反應的活性劑與催化劑，一方面有助于環氧樹脂在基體表面定向吸附層的形成，另一方面有助于環氧樹脂與基體界面形成雙電子層，即帶正負電荷且距離很近的活性點，增加環氧樹脂中聚合物的極性基與被涂物極性基之間的相互作用。環氧樹脂是目前涂裝技術領域應用較多的底漆涂料，柔韌性、附著力及耐腐蝕性優良，但其耐酸性及耐有機溶劑性比較差、吸水率高等弱點限制其應用，可以加入一定量的酚醛樹脂對其改性，二者活性官能團發生交聯反應，膜層具有環氧樹脂附著力強、柔韌性大的優點、也具有酚醛樹脂耐水性、耐有機溶劑和耐酸的優點。在酚醛樹脂改性的基礎上進一步添加稀土元素，其將會與酚醛樹脂發生反應生成鍵合牢固的稀土-氧共價鍵，涂料的性能將進一步得到提高［11］。介于稀土元素在涂料中多表現出比較接近的性能，本文選擇最易獲得的三氧化二釔（Y2O3）對環氧樹脂底漆進行改性。
1.2實驗材料
基材為鋼鐵材料、銹蝕鋼材和丙烯酸聚氨酯面漆舊涂層，試片規格為（100mm×70mm×1mm）。涂裝體系為環氧樹脂底漆+丙烯酸聚氨酯面漆，其中采用Y2O3對環氧樹脂底漆進行改性，顆粒尺寸為7～12μm。
1.3實驗方案
涂裝施工作業規范，為保證實驗結果對常規補漆作業具有一定的借鑒意義，選用磷化、打磨作為前處理方式。原始基材進行磷化處理3件。原始基材銹蝕鋼材與丙烯酸聚氨酯面漆舊涂層選用乙醇清洗除去表面殘留的油污，再采用手動或者動力工具處理至St2級，即基材表面有斑點但表面鐵銹和雜質已除凈，各3件。原始基材酯面漆舊涂層選用徹底打磨除去舊涂層，3件。本文涂裝體系為兩種。常用體系（以下全文同）即：環氧樹脂底漆+丙烯酸聚氨酯面漆。本文研究的稀性體系（Y2O3）：改性的環氧樹脂底漆+丙烯酸聚氨酯面漆。底漆（不低于30μm）+面漆（不低于70μm），總厚度不低于100μm，同期測試涂層性能。需要特別指出的是本文研究的兩種涂裝體系，所述涂裝工藝制備涂層，最終比較兩種涂裝體系形成漆膜性能差別。
1.4性能檢測
涂層厚度，依據國標GB4956-2003，采用DP-2100膜層測量儀測試，首先測試底漆厚度，然后測試總體厚度。附著力，依據國標GB5120-2006，采用DeFels⁃koAT-A拉拔儀測試。耐腐蝕性能，依據國標GBT10125-2012，采用JST-120鹽霧腐蝕實驗箱測試，連續噴霧，5%NaCl溶液，pH為6.5～7.2，溫度為35±2℃，觀察周期24h，測量劃線處的銹蝕寬度。
2實驗結果
2.1底漆中Y2O3含量確定
實驗中，對于涂層的宏觀特征進行初步統計，以確定Y2O3較為合適的質量百分含量，以ω（Y2O3）表示。ω為0時，即常用涂裝體系，施工過程中存在漆豆；ω為0.02～0.05，施工過程中存在漆豆，效果不很明顯；ω為0.05～0.10時，漆豆、流掛有所減少，但不明顯；ω為0.10～0.20時，漆豆、流掛明顯減少；ω為0.20～0.40時，漆豆、流掛明顯減少，但是減少已經不很明顯。因為ω為0.10～0.20時，漆豆、流掛明顯減少，繼續添加漆豆、流掛已經不很明顯，且Y2O3價格比較昂貴，故選擇ω為0.10～0.20。
2.2涂層厚度測試
分別采用常用涂裝體系與添加Y2O3進行改性的常用涂裝體系，對經過前處理后的磷化、銹蝕鋼板與丙烯酸聚氨酯舊涂層等基體材料進行涂裝，需要注意的是丙烯酸聚氨酯舊涂層的前處理狀態分為打磨不徹底與打磨徹底，具體打磨程度見表1。獲得的涂層表面光滑，無漆豆、橘皮、流掛等缺陷。測試漆膜厚度結果如表3，底漆均處于同一級別厚度，約32～36μm之間，整體厚度也幾乎一致，約102～104μm之間，漆膜厚度相差不多，性能測試結果更加可靠。
2.3附著力
可以看出磷化與帶銹鋼板基材，添加稀土氧化物涂裝體系與常用的涂裝體系比較，附著力明顯升高，其中磷化狀態達到了10.4MPa，而常用的涂裝體系則為8.8MPa，銹蝕鋼材達到了9.3MPa，而常用的涂裝體系則為5.8MPa。其附著力升高的主要原因可以認為在底漆中稀土元素具有極高的反應活性，形成較多的活性點，有助于附著力性能的提升。對于丙烯酸聚氨酯舊有涂層打磨不徹底時，涂層與基體結合性能提升并不明顯，幾乎上處于同樣水平，需要指出的是如果基材打磨不徹底漆膜與基體結合不是很好，其附著力并不高，稀性的涂裝體系也沒有什么優勢。為了保證漆膜舊有涂層采用稀性體系涂裝修復效果，施工中需要把舊涂層處理徹底，其修復漆膜與基體附著力均值達到了9.4MPa，實現了大幅提升。
2.4鹽霧腐蝕實驗
2.4.1非劃線處起泡實驗結果
總體看來對底漆進行稀性之后，鹽霧實驗后非劃線處起泡比例較常用體系明顯減小。首先，對于磷化基體兩種涂裝體系均無起泡情況發生，對于銹蝕鋼板，在實驗結束時稀性涂裝體系涂層開始出現起泡，面積占比達到了1%，而常用體系起泡比例達到5%。實驗結果再次表明添加稀土之后，涂層起泡面積比例明顯降低，應該是稀土活性質點增多，增強了基體與涂層之間的附著力從而提高了涂層性能。對于丙烯酸聚氨酯舊有涂層打磨不徹底時進行涂裝獲得的漆膜起泡比較嚴重，兩種涂裝體系在實驗結束時涂層起泡面積均已達到100%，舊涂層一旦未能清除徹底，嚴重影響了基體與涂層之間的結合狀況。而舊有涂層徹底打磨處理后涂裝，其漆膜起泡情況顯著降低，如表中所示，在實驗結束時僅為1%。
2.4.2劃線位置腐蝕蔓延狀況
在實驗的起始階段約為48h時，劃線位置腐蝕均已經開始，磷化與銹蝕鋼材基體采用添加稀性涂裝體系或者常用涂裝體系涂層銹蝕均比較輕微，而丙烯酸聚氨酯舊涂層打磨不徹底采用兩種涂裝體系涂裝銹蝕均顯得比較嚴重。在實驗過程中，涂層變化的區別逐漸明顯，如在336h磷化處理基體銹蝕狀況在三種狀況的基體銹蝕最輕，而且添加稀土的體系已經明顯優于常用的涂裝體系，磷化處理后兩種涂裝體系涂層劃線處均無銹蝕擴展。銹蝕鋼材基體的涂裝腐蝕蔓延比較嚴重，但仍舊是添加稀性涂裝體系與常用涂裝體系比較仍舊具有一定優勢，稀性有1件樣品出現了較為明顯的銹蝕擴展，而常用涂裝體系已經有2件樣品出現銹蝕擴展。至實驗結束時，即實驗時間為1140h，磷化基體采用稀性涂裝體系獲得漆膜腐蝕蔓延擴展到1mm，磷化基體采用常用體系涂裝體系獲得漆膜腐蝕蔓延擴展約1.5mm。銹蝕鋼材基體的涂裝腐蝕蔓延比較嚴重，采用稀性涂裝體系獲得漆膜劃線處腐蝕蔓延約2.5mm，常用體系劃線處腐蝕蔓延2.9mm，二者綜合來看，仍舊是稀性涂裝體系具有一定的優勢。但是對于丙烯酸聚氨酯舊涂層基體，前處理打磨不徹底獲得的漆膜其劃線處腐蝕很快就出現了腐蝕，至實驗結束，涂層腐蝕已經非常嚴重。而采用徹底打磨后，其劃線位置腐蝕蔓延寬度非常小，從而表明其附著力大幅提高。通過以上性能測試，再一次表明稀性涂層的優點，但是在拖拉機維修過程中一旦是零部件存在舊涂層，一定要清除徹底。
2.5老化實驗
完成實驗測試1000h后，磷化處理基體試樣無論是采用稀性涂裝體系，還是常用涂裝體系進行涂裝均無出現起泡、剝落與裂紋等現象，稀性涂裝體系的試片變色比較輕微，漆膜與基體的附著力仍舊可以達到1級，但是常用涂裝體系的3塊試片明顯發生變色，涂層與基體的附著力可以達到2級。帶銹鋼板情況相比較而言情況比較嚴重，兩種涂裝體系均出現了一定程度的變色，但其劃線附著力測試結果仍舊存在一定的差別，稀性涂裝體系3塊試片涂層與基體的附著力可以達到2級，常用涂裝體系的3塊試片僅有1塊可以達到2級。對于丙烯酸聚氨酯舊涂層處理不徹底的3個試片則是變色非常嚴重，出現了起泡、粉化現象，但是對于舊涂層處理比較徹底的3個試片則是變色輕微，保持著較好的狀態，原因此處就不再贅述。
3結論
本文基于農機涂裝腐蝕的破壞狀況，采用稀土氧化物Y2O3對常用涂裝體系進行改性處理，對磷化、銹蝕鋼板與丙烯酸聚氨酯舊涂層進行涂裝，并且測試了漆膜的厚度、附著力與耐腐蝕性能，結果證明：
（1）稀性涂裝體系較常用涂裝體系性能具有很大的改進，其附著力、耐腐蝕性能較常用工藝技術均有較大提升。
（2）稀性涂裝體系比較適合磷化、銹蝕鋼材的表面處理，磷化可以在正常生產中使用，而銹蝕鋼板則在生產與現場維修均可以采用。
（3）對丙烯酸聚氨酯舊涂層，采用稀性涂裝體系一定要徹底清除才可以獲得比較理想的耐腐效果。
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作者:李紅艷 李增權 徐明磊 單位:河南質量工程職業學院