周誼（江西工業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

    摘要：金屬表面無(wú)油、無(wú)銹，以及所形成的轉(zhuǎn)化膜（磷化膜）能使粉末涂料大分子極性基團(tuán)與基體充分“靠近”，不僅增強(qiáng)了粉末涂料與基體的結(jié)合力，而且還將磷化膜的防腐功能與粉末涂料的防腐性能聯(lián)合起來(lái)（不是簡(jiǎn)單的迭加），這將大大促進(jìn)粉末涂層的防腐功能。

    1、引言

    金屬表面前處理是為了增加基體與涂層的結(jié)合力。因此，進(jìn)行前處理時(shí)必須徹底除去表面的油污、銹蝕，并形成一層致密的轉(zhuǎn)化膜，這樣涂層的物理和化學(xué)性能以及使用壽命才有所提高，粉末涂裝的優(yōu)越性可以充分體現(xiàn)出來(lái)。下面我們將討論不同前處理（磷化）工藝與粉末涂料的配套性差別，以及對(duì)整個(gè)涂層質(zhì)量的影響。

    2、試驗(yàn)方法

    試驗(yàn)用材料為寶鋼生產(chǎn)的電鍍鋅板，試板尺寸150×750×0.8mm。所用前處理劑為廣東省江門(mén)誠(chéng)信化工廠產(chǎn)品，所用粉末涂料是杜邦華佳公司提供的耐候純聚酯粉末。

    2.1工藝流程選定

    要充分發(fā)揮粉末涂層的防腐性能，金屬表面前處理的磷化工序是關(guān)鍵。為此，我們根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)線(xiàn)的具體情況，選用如下工藝流程：

    熱水洗→脫脂→水洗→表調(diào)→磷化→水洗→純水洗→水分烘干→靜電噴涂→粉末固化。

    2.2轉(zhuǎn)化膜的篩選及確定

    我們知道，金屬表面的轉(zhuǎn)化膜按化學(xué)轉(zhuǎn)化膜類(lèi)型可分為下列三種：氧化鐵-磷酸鹽膜，它是無(wú)定形膜。這種膜孔洞較多，耐蝕性稍差，處理后需再進(jìn)行鉻酸鹽處理，涂層結(jié)合力較好，膜厚約0.3g/m2。

    磷酸鹽鋅膜（鋅系，鋅-鈣系，鋅-錳系，鋅-鎳系，鋅-錳-鎳系等），它是結(jié)晶型膜。這種膜是多孔的，具有良好的涂裝性能，涂層結(jié)合力較好，膜厚1.0～2.0g/m2。

    復(fù)合金屬氧化物膜，它是無(wú)定形膜。這種膜主要由鋅的氧化物組成，其中含有鐵、鈷和鎳。復(fù)合金屬氧化雖有較佳的涂裝性能，但其耐蝕性較差，處理后需再進(jìn)行鉻酸鹽處理。完整的復(fù)合金屬氧化物膜通常含鈷或鎳約5.4～18.0mg/m2；含鉻約6.5～16.0mg/m2。

    對(duì)于耐候性純聚酯粉末涂料，采用磷酸鹽鋅膜較為合適。因此我們選用3種不同鋅系磷化液進(jìn)行相關(guān)工藝試驗(yàn)，即鋅系、鋅-錳系和鋅-錳-鎳系。

    2.3涂層附著力的測(cè)試

    經(jīng)上述三種不同前處理（磷化工藝）之后，對(duì)涂裝后的試板進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目的測(cè)試，其中包括涂層附著力、抗沖擊性以及涂層的外觀質(zhì)量等。

    采用第一種前處理工藝（普通鋅系磷化）的試板，表面經(jīng)靜電粉末噴涂（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“噴塑”），按百格法（間距1mm）測(cè)得的表面涂層附著力差，結(jié)果達(dá)到3級(jí)以上（大于35%脫落）。

    采用第二種前處理工藝（鋅-錳系磷化）的試板，表面經(jīng)噴塑后按百格法（間距1mm）測(cè)試得到的表面涂層附著力較好，結(jié)果達(dá)到1級(jí)（5%脫落）。

    采用第三種前處理工藝（鋅-錳-鎳系磷化）的試板，表面噴塑后按百格法（間距1mm）測(cè)試得到的表面涂層附著力好，結(jié)果達(dá)到0級(jí)（無(wú)脫落）。

    這一測(cè)試結(jié)果表明：采用鋅-錳-鎳系磷化能很好地與耐候性純聚酯粉末涂料配伍，它的涂層性能（耐蝕性、抗沖擊性等）都優(yōu)于其它兩種磷化體系。

    3、試驗(yàn)結(jié)果與分析

    3.1不同體系磷化膜的晶相分析

    三種磷化體系的磷化膜結(jié)構(gòu)電鏡分析圖見(jiàn)圖1。

    從圖1可以得出，磷化膜結(jié)晶的主要金屬離子成分為鋅、錳、鎳等。

    鍍鋅表面形成的普通鋅系磷化膜主要是磷酸鋅結(jié)晶，在“活化中心”處結(jié)晶呈松枝狀平面輻射展開(kāi)，孔隙率高，見(jiàn)圖1a。

    在鍍鋅表面形成的鋅錳系磷化膜主要是磷酸鋅和磷酸錳的結(jié)晶，結(jié)晶呈多面塊體狀，由于結(jié)晶方向無(wú)序，致使磷化膜較厚，空隙較大，見(jiàn)圖1b。

    在鍍鋅表面形成的鋅錳鎳系磷化膜主要是磷酸鋅、磷酸錳和磷酸鎳的結(jié)晶，結(jié)晶呈針狀或樹(shù)葉狀，結(jié)晶方向大部分有序，少量無(wú)序，致使磷化膜結(jié)晶細(xì)致，見(jiàn)圖1。

    3.2與粉末涂料配套性

    普通鋅系磷化的結(jié)晶孔隙率高，容易吸收空氣或環(huán)境中的水分，使涂層與基體結(jié)合力降低。因此此類(lèi)磷化膜與粉末涂料的配套性較差。

    鋅錳系磷化的結(jié)晶膜較厚，也會(huì)影響涂層與基體的結(jié)合力。特別是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后涂層附著力會(huì)出現(xiàn)局部變差現(xiàn)象。因此，此類(lèi)磷化膜與粉末涂料的配套性不穩(wěn)定。

    鋅錳鎳系磷化的結(jié)晶孔隙率適中，膜結(jié)晶細(xì)致，粉末涂料固化時(shí)涂料分子能滲入到磷化膜中，增加涂層與基體的結(jié)合力。因此，此類(lèi)磷化膜與粉末涂料的配套性較好。

    4、結(jié)語(yǔ)

    在鍍鋅板表面涂裝粉末涂料時(shí)，要確保涂層的防腐性能，金屬表面前處理與粉末的配套性極其重要。磷化膜體系、結(jié)晶大小、孔隙率等因素都對(duì)粉末涂層有不同程度的影響。