浅析农用机械便利型涂装修复技术范文
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摘要：农机多是在在户外作业，恶劣环境下易发生腐蚀。本文采用常用涂装体系，在环氧涂料中添加稀土氧化物Y2O3对其改性作为底漆，并以丙烯酸聚氨酯涂料作为面漆，选择磷化、锈蚀钢板与丙烯酸聚氨酯涂层作为基体，进行涂装。结果表明，添加Y2O3后涂层附着力、耐腐蚀性能与抗老化性能明显提升。
引言
农机多是在在户外作业，环境条件比较恶劣，其漆膜保护层容易发生破损，一旦不能及时进行修复，严重影响到农机美观，且在阴雨天气、酸雾环境中，破损处腐蚀极易扩展，造成大面积的破坏，对于农机整体寿命来说是非常不利的。漆膜修复是保证农机寿命的关键一环，但是在其修复过程存在着诸多不便，使得高质量的修复显得非常不易：一是补漆工艺受到条件限制，虽然批量生产过程中开发出多种施工技术［1-5］，但是在分散作业过程中多是手工操作，有些位置根本无法借助电动工具，只能进行手工作业，基材上的残留不能清除彻底，影响了涂层的修复效果；二是施工缺少统一的作业规范，质量波动较大。为提高修复漆膜与基体的结合状况，已经开发出提高漆膜涂层附着力的途径［6］，添加稀土元素铈、钇或其氧化物对底漆进行改性在工程中已有应用［7-10］。本文立足于稀土元素对底漆的改性原理，选择合适的底漆种类，合理的涂装体系，以钢铁材料磷化、锈蚀钢材与丙烯酸聚氨酯面漆旧涂层为基体进行涂装，并测试漆膜性能，以期获得良好的涂装修复技术，为农机维修提供借鉴。
1实验部分
1.1稀土元素选择
稀土元素易失去电子，呈现正三价，其反应活性极高，是参加反应的活性剂与催化剂，一方面有助于环氧树脂在基体表面定向吸附层的形成，另一方面有助于环氧树脂与基体界面形成双电子层，即带正负电荷且距离很近的活性点，增加环氧树脂中聚合物的极性基与被涂物极性基之间的相互作用。环氧树脂是目前涂装技术领域应用较多的底漆涂料，柔韧性、附着力及耐腐蚀性优良，但其耐酸性及耐有机溶剂性比较差、吸水率高等弱点限制其应用，可以加入一定量的酚醛树脂对其改性，二者活性官能团发生交联反应，膜层具有环氧树脂附着力强、柔韧性大的优点、也具有酚醛树脂耐水性、耐有机溶剂和耐酸的优点。在酚醛树脂改性的基础上进一步添加稀土元素，其将会与酚醛树脂发生反应生成键合牢固的稀土-氧共价键，涂料的性能将进一步得到提高［11］。介于稀土元素在涂料中多表现出比较接近的性能，本文选择最易获得的三氧化二钇（Y2O3）对环氧树脂底漆进行改性。
1.2实验材料
基材为钢铁材料、锈蚀钢材和丙烯酸聚氨酯面漆旧涂层，试片规格为（100mm×70mm×1mm）。涂装体系为环氧树脂底漆+丙烯酸聚氨酯面漆，其中采用Y2O3对环氧树脂底漆进行改性，颗粒尺寸为7～12μm。
1.3实验方案
涂装施工作业规范，为保证实验结果对常规补漆作业具有一定的借鉴意义，选用磷化、打磨作为前处理方式。原始基材进行磷化处理3件。原始基材锈蚀钢材与丙烯酸聚氨酯面漆旧涂层选用乙醇清洗除去表面残留的油污，再采用手动或者动力工具处理至St2级，即基材表面有斑点但表面铁锈和杂质已除净，各3件。原始基材酯面漆旧涂层选用彻底打磨除去旧涂层，3件。本文涂装体系为两种。常用体系（以下全文同）即：环氧树脂底漆+丙烯酸聚氨酯面漆。本文研究的稀性体系（Y2O3）：改性的环氧树脂底漆+丙烯酸聚氨酯面漆。底漆（不低于30μm）+面漆（不低于70μm），总厚度不低于100μm，同期测试涂层性能。需要特别指出的是本文研究的两种涂装体系，所述涂装工艺制备涂层，最终比较两种涂装体系形成漆膜性能差别。
1.4性能检测
涂层厚度，依据国标GB4956-2003，采用DP-2100膜层测量仪测试，首先测试底漆厚度，然后测试总体厚度。附着力，依据国标GB5120-2006，采用DeFels⁃koAT-A拉拔仪测试。耐腐蚀性能，依据国标GBT10125-2012，采用JST-120盐雾腐蚀实验箱测试，连续喷雾，5%NaCl溶液，pH为6.5～7.2，温度为35±2℃，观察周期24h，测量划线处的锈蚀宽度。
2实验结果
2.1底漆中Y2O3含量确定
实验中，对于涂层的宏观特征进行初步统计，以确定Y2O3较为合适的质量百分含量，以ω（Y2O3）表示。ω为0时，即常用涂装体系，施工过程中存在漆豆；ω为0.02～0.05，施工过程中存在漆豆，效果不很明显；ω为0.05～0.10时，漆豆、流挂有所减少，但不明显；ω为0.10～0.20时，漆豆、流挂明显减少；ω为0.20～0.40时，漆豆、流挂明显减少，但是减少已经不很明显。因为ω为0.10～0.20时，漆豆、流挂明显减少，继续添加漆豆、流挂已经不很明显，且Y2O3价格比较昂贵，故选择ω为0.10～0.20。
2.2涂层厚度测试
分别采用常用涂装体系与添加Y2O3进行改性的常用涂装体系，对经过前处理后的磷化、锈蚀钢板与丙烯酸聚氨酯旧涂层等基体材料进行涂装，需要注意的是丙烯酸聚氨酯旧涂层的前处理状态分为打磨不彻底与打磨彻底，具体打磨程度见表1。获得的涂层表面光滑，无漆豆、橘皮、流挂等缺陷。测试漆膜厚度结果如表3，底漆均处于同一级别厚度，约32～36μm之间，整体厚度也几乎一致，约102～104μm之间，漆膜厚度相差不多，性能测试结果更加可靠。
2.3附着力
可以看出磷化与带锈钢板基材，添加稀土氧化物涂装体系与常用的涂装体系比较，附着力明显升高，其中磷化状态达到了10.4MPa，而常用的涂装体系则为8.8MPa，锈蚀钢材达到了9.3MPa，而常用的涂装体系则为5.8MPa。其附着力升高的主要原因可以认为在底漆中稀土元素具有极高的反应活性，形成较多的活性点，有助于附着力性能的提升。对于丙烯酸聚氨酯旧有涂层打磨不彻底时，涂层与基体结合性能提升并不明显，几乎上处于同样水平，需要指出的是如果基材打磨不彻底漆膜与基体结合不是很好，其附着力并不高，稀性的涂装体系也没有什么优势。为了保证漆膜旧有涂层采用稀性体系涂装修复效果，施工中需要把旧涂层处理彻底，其修复漆膜与基体附着力均值达到了9.4MPa，实现了大幅提升。
2.4盐雾腐蚀实验
2.4.1非划线处起泡实验结果
总体看来对底漆进行稀性之后，盐雾实验后非划线处起泡比例较常用体系明显减小。首先，对于磷化基体两种涂装体系均无起泡情况发生，对于锈蚀钢板，在实验结束时稀性涂装体系涂层开始出现起泡，面积占比达到了1%，而常用体系起泡比例达到5%。实验结果再次表明添加稀土之后，涂层起泡面积比例明显降低，应该是稀土活性质点增多，增强了基体与涂层之间的附着力从而提高了涂层性能。对于丙烯酸聚氨酯旧有涂层打磨不彻底时进行涂装获得的漆膜起泡比较严重，两种涂装体系在实验结束时涂层起泡面积均已达到100%，旧涂层一旦未能清除彻底，严重影响了基体与涂层之间的结合状况。而旧有涂层彻底打磨处理后涂装，其漆膜起泡情况显著降低，如表中所示，在实验结束时仅为1%。
2.4.2划线位置腐蚀蔓延状况
在实验的起始阶段约为48h时，划线位置腐蚀均已经开始，磷化与锈蚀钢材基体采用添加稀性涂装体系或者常用涂装体系涂层锈蚀均比较轻微，而丙烯酸聚氨酯旧涂层打磨不彻底采用两种涂装体系涂装锈蚀均显得比较严重。在实验过程中，涂层变化的区别逐渐明显，如在336h磷化处理基体锈蚀状况在三种状况的基体锈蚀最轻，而且添加稀土的体系已经明显优于常用的涂装体系，磷化处理后两种涂装体系涂层划线处均无锈蚀扩展。锈蚀钢材基体的涂装腐蚀蔓延比较严重，但仍旧是添加稀性涂装体系与常用涂装体系比较仍旧具有一定优势，稀性有1件样品出现了较为明显的锈蚀扩展，而常用涂装体系已经有2件样品出现锈蚀扩展。至实验结束时，即实验时间为1140h，磷化基体采用稀性涂装体系获得漆膜腐蚀蔓延扩展到1mm，磷化基体采用常用体系涂装体系获得漆膜腐蚀蔓延扩展约1.5mm。锈蚀钢材基体的涂装腐蚀蔓延比较严重，采用稀性涂装体系获得漆膜划线处腐蚀蔓延约2.5mm，常用体系划线处腐蚀蔓延2.9mm，二者综合来看，仍旧是稀性涂装体系具有一定的优势。但是对于丙烯酸聚氨酯旧涂层基体，前处理打磨不彻底获得的漆膜其划线处腐蚀很快就出现了腐蚀，至实验结束，涂层腐蚀已经非常严重。而采用彻底打磨后，其划线位置腐蚀蔓延宽度非常小，从而表明其附着力大幅提高。通过以上性能测试，再一次表明稀性涂层的优点，但是在拖拉机维修过程中一旦是零部件存在旧涂层，一定要清除彻底。
2.5老化实验
完成实验测试1000h后，磷化处理基体试样无论是采用稀性涂装体系，还是常用涂装体系进行涂装均无出现起泡、剥落与裂纹等现象，稀性涂装体系的试片变色比较轻微，漆膜与基体的附着力仍旧可以达到1级，但是常用涂装体系的3块试片明显发生变色，涂层与基体的附着力可以达到2级。带锈钢板情况相比较而言情况比较严重，两种涂装体系均出现了一定程度的变色，但其划线附着力测试结果仍旧存在一定的差别，稀性涂装体系3块试片涂层与基体的附着力可以达到2级，常用涂装体系的3块试片仅有1块可以达到2级。对于丙烯酸聚氨酯旧涂层处理不彻底的3个试片则是变色非常严重，出现了起泡、粉化现象，但是对于旧涂层处理比较彻底的3个试片则是变色轻微，保持着较好的状态，原因此处就不再赘述。
3结论
本文基于农机涂装腐蚀的破坏状况，采用稀土氧化物Y2O3对常用涂装体系进行改性处理，对磷化、锈蚀钢板与丙烯酸聚氨酯旧涂层进行涂装，并且测试了漆膜的厚度、附着力与耐腐蚀性能，结果证明：
（1）稀性涂装体系较常用涂装体系性能具有很大的改进，其附着力、耐腐蚀性能较常用工艺技术均有较大提升。
（2）稀性涂装体系比较适合磷化、锈蚀钢材的表面处理，磷化可以在正常生产中使用，而锈蚀钢板则在生产与现场维修均可以采用。
（3）对丙烯酸聚氨酯旧涂层，采用稀性涂装体系一定要彻底清除才可以获得比较理想的耐腐效果。
参考文献
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作者:李红艳 李增权 徐明磊 单位:河南质量工程职业学院