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摘要：農(nóng)機(jī)多是在在戶外作業(yè)，惡劣環(huán)境下易發(fā)生腐蝕。本文采用常用涂裝體系，在環(huán)氧涂料中添加稀土氧化物Y2O3對(duì)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(jìn)行涂裝。結(jié)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。

關(guān)鍵詞：農(nóng)用機(jī)械；涂裝；修復(fù)技術(shù)；耐腐蝕性能

引言

農(nóng)機(jī)多是在在戶外作業(yè)，環(huán)境條件比較惡劣，其漆膜保護(hù)層容易發(fā)生破損，一旦不能及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，嚴(yán)重影響到農(nóng)機(jī)美觀，且在陰雨天氣、酸霧環(huán)境中，破損處腐蝕極易擴(kuò)展，造成大面積的破壞，對(duì)于農(nóng)機(jī)整體壽命來(lái)說(shuō)是非常不利的。漆膜修復(fù)是保證農(nóng)機(jī)壽命的關(guān)鍵一環(huán)，但是在其修復(fù)過(guò)程存在著諸多不便，使得高質(zhì)量的修復(fù)顯得非常不易：一是補(bǔ)漆工藝受到條件限制，雖然批量生產(chǎn)過(guò)程中開(kāi)發(fā)出多種施工技術(shù)［1-5］，但是在分散作業(yè)過(guò)程中多是手工操作，有些位置根本無(wú)法借助電動(dòng)工具，只能進(jìn)行手工作業(yè)，基材上的殘留不能清除徹底，影響了涂層的修復(fù)效果；二是施工缺少統(tǒng)一的作業(yè)規(guī)范，質(zhì)量波動(dòng)較大。為提高修復(fù)漆膜與基體的結(jié)合狀況，已經(jīng)開(kāi)發(fā)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(duì)底漆進(jìn)行改性在工程中已有應(yīng)用［7-10］。本文立足于稀土元素對(duì)底漆的改性原理，選擇合適的底漆種類(lèi)，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(jìn)行涂裝，并測(cè)試漆膜性能，以期獲得良好的涂裝修復(fù)技術(shù)，為農(nóng)機(jī)維修提供借鑒。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1稀土元素選擇

稀土元素易失去電子，呈現(xiàn)正三價(jià)，其反應(yīng)活性極高，是參加反應(yīng)的活性劑與催化劑，一方面有助于環(huán)氧樹(shù)脂在基體表面定向吸附層的形成，另一方面有助于環(huán)氧樹(shù)脂與基體界面形成雙電子層，即帶正負(fù)電荷且距離很近的活性點(diǎn)，增加環(huán)氧樹(shù)脂中聚合物的極性基與被涂物極性基之間的相互作用。環(huán)氧樹(shù)脂是目前涂裝技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用較多的底漆涂料，柔韌性、附著力及耐腐蝕性?xún)?yōu)良，但其耐酸性及耐有機(jī)溶劑性比較差、吸水率高等弱點(diǎn)限制其應(yīng)用，可以加入一定量的酚醛樹(shù)脂對(duì)其改性，二者活性官能團(tuán)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，膜層具有環(huán)氧樹(shù)脂附著力強(qiáng)、柔韌性大的優(yōu)點(diǎn)、也具有酚醛樹(shù)脂耐水性、耐有機(jī)溶劑和耐酸的優(yōu)點(diǎn)。在酚醛樹(shù)脂改性的基礎(chǔ)上進(jìn)一步添加稀土元素，其將會(huì)與酚醛樹(shù)脂發(fā)生反應(yīng)生成鍵合牢固的稀土-氧共價(jià)鍵，涂料的性能將進(jìn)一步得到提高［11］。介于稀土元素在涂料中多表現(xiàn)出比較接近的性能，本文選擇最易獲得的三氧化二釔（Y2O3）對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂底漆進(jìn)行改性。

1.2實(shí)驗(yàn)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(guī)格為（100mm×70mm×1mm）。涂裝體系為環(huán)氧樹(shù)脂底漆+丙烯酸聚氨酯面漆，其中采用Y2O3對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂底漆進(jìn)行改性，顆粒尺寸為7～12μm。

1.3實(shí)驗(yàn)方案

涂裝施工作業(yè)規(guī)范，為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)常規(guī)補(bǔ)漆作業(yè)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(jìn)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(dòng)或者動(dòng)力工具處理至St2級(jí)，即基材表面有斑點(diǎn)但表面鐵銹和雜質(zhì)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(huán)氧樹(shù)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(huán)氧樹(shù)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(cè)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(cè)

涂層厚度，依據(jù)國(guó)標(biāo)GB4956-2003，采用DP-2100膜層測(cè)量?jī)x測(cè)試，首先測(cè)試底漆厚度，然后測(cè)試總體厚度。附著力，依據(jù)國(guó)標(biāo)GB5120-2006，采用DeFels⁃koAT-A拉拔儀測(cè)試。耐腐蝕性能，依據(jù)國(guó)標(biāo)GBT10125-2012，采用JST-120鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)箱測(cè)試，連續(xù)噴霧，5%NaCl溶液，pH為6.5～7.2，溫度為35±2℃，觀察周期24h，測(cè)量劃線處的銹蝕寬度。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1底漆中Y2O3含量確定

實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于涂層的宏觀特征進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)，以確定Y2O3較為合適的質(zhì)量百分含量，以ω（Y2O3）表示。ω為0時(shí)，即常用涂裝體系，施工過(guò)程中存在漆豆；ω為0.02～0.05，施工過(guò)程中存在漆豆，效果不很明顯；ω為0.05～0.10時(shí)，漆豆、流掛有所減少，但不明顯；ω為0.10～0.20時(shí)，漆豆、流掛明顯減少；ω為0.20～0.40時(shí)，漆豆、流掛明顯減少，但是減少已經(jīng)不很明顯。因?yàn)棣貫?.10～0.20時(shí)，漆豆、流掛明顯減少，繼續(xù)添加漆豆、流掛已經(jīng)不很明顯，且Y2O3價(jià)格比較昂貴，故選擇ω為0.10～0.20。

2.2涂層厚度測(cè)試

分別采用常用涂裝體系與添加Y2O3進(jìn)行改性的常用涂裝體系，對(duì)經(jīng)過(guò)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(jìn)行涂裝，需要注意的是丙烯酸聚氨酯舊涂層的前處理狀態(tài)分為打磨不徹底與打磨徹底，具體打磨程度見(jiàn)表1。獲得的涂層表面光滑，無(wú)漆豆、橘皮、流掛等缺陷。測(cè)試漆膜厚度結(jié)果如表3，底漆均處于同一級(jí)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(cè)試結(jié)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(tài)達(dá)到了10.4MPa，而常用的涂裝體系則為8.8MPa，銹蝕鋼材達(dá)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(rèn)為在底漆中稀土元素具有極高的反應(yīng)活性，形成較多的活性點(diǎn)，有助于附著力性能的提升。對(duì)于丙烯酸聚氨酯舊有涂層打磨不徹底時(shí)，涂層與基體結(jié)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(jié)合不是很好，其附著力并不高，稀性的涂裝體系也沒(méi)有什么優(yōu)勢(shì)。為了保證漆膜舊有涂層采用稀性體系涂裝修復(fù)效果，施工中需要把舊涂層處理徹底，其修復(fù)漆膜與基體附著力均值達(dá)到了9.4MPa，實(shí)現(xiàn)了大幅提升。

2.4鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)

2.4.1非劃線處起泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果

總體看來(lái)對(duì)底漆進(jìn)行稀性之后，鹽霧實(shí)驗(yàn)后非劃線處起泡比例較常用體系明顯減小。首先，對(duì)于磷化基體兩種涂裝體系均無(wú)起泡情況發(fā)生，對(duì)于銹蝕鋼板，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)稀性涂裝體系涂層開(kāi)始出現(xiàn)起泡，面積占比達(dá)到了1%，而常用體系起泡比例達(dá)到5%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果再次表明添加稀土之后，涂層起泡面積比例明顯降低，應(yīng)該是稀土活性質(zhì)點(diǎn)增多，增強(qiáng)了基體與涂層之間的附著力從而提高了涂層性能。對(duì)于丙烯酸聚氨酯舊有涂層打磨不徹底時(shí)進(jìn)行涂裝獲得的漆膜起泡比較嚴(yán)重，兩種涂裝體系在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)涂層起泡面積均已達(dá)到100%，舊涂層一旦未能清除徹底，嚴(yán)重影響了基體與涂層之間的結(jié)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(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)僅為1%。

2.4.2劃線位置腐蝕蔓延狀況

在實(shí)驗(yàn)的起始階段約為48h時(shí)，劃線位置腐蝕均已經(jīng)開(kāi)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(yán)重。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，涂層變化的區(qū)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(jīng)明顯優(yōu)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(wú)銹蝕擴(kuò)展。銹蝕鋼材基體的涂裝腐蝕蔓延比較嚴(yán)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(yōu)勢(shì)，稀性有1件樣品出現(xiàn)了較為明顯的銹蝕擴(kuò)展，而常用涂裝體系已經(jīng)有2件樣品出現(xiàn)銹蝕擴(kuò)展。至實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，即實(shí)驗(yàn)時(shí)間為1140h，磷化基體采用稀性涂裝體系獲得漆膜腐蝕蔓延擴(kuò)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(kuò)展約1.5mm。銹蝕鋼材基體的涂裝腐蝕蔓延比較嚴(yán)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(lái)看，仍舊是稀性涂裝體系具有一定的優(yōu)勢(shì)。但是對(duì)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(xiàn)了腐蝕，至實(shí)驗(yàn)結(jié)束，涂層腐蝕已經(jīng)非常嚴(yán)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(guò)以上性能測(cè)試，再一次表明稀性涂層的優(yōu)點(diǎn)，但是在拖拉機(jī)維修過(guò)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(shí)驗(yàn)

完成實(shí)驗(yàn)測(cè)試1000h后，磷化處理基體試樣無(wú)論是采用稀性涂裝體系，還是常用涂裝體系進(jìn)行涂裝均無(wú)出現(xiàn)起泡、剝落與裂紋等現(xiàn)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(dá)到1級(jí)，但是常用涂裝體系的3塊試片明顯發(fā)生變色，涂層與基體的附著力可以達(dá)到2級(jí)。帶銹鋼板情況相比較而言情況比較嚴(yán)重，兩種涂裝體系均出現(xiàn)了一定程度的變色，但其劃線附著力測(cè)試結(jié)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(dá)到2級(jí)，常用涂裝體系的3塊試片僅有1塊可以達(dá)到2級(jí)。對(duì)于丙烯酸聚氨酯舊涂層處理不徹底的3個(gè)試片則是變色非常嚴(yán)重，出現(xiàn)了起泡、粉化現(xiàn)象，但是對(duì)于舊涂層處理比較徹底的3個(gè)試片則是變色輕微，保持著較好的狀態(tài)，原因此處就不再贅述。

3結(jié)論

本文基于農(nóng)機(jī)涂裝腐蝕的破壞狀況，采用稀土氧化物Y2O3對(duì)常用涂裝體系進(jìn)行改性處理，對(duì)磷化、銹蝕鋼板與丙烯酸聚氨酯舊涂層進(jìn)行涂裝，并且測(cè)試了漆膜的厚度、附著力與耐腐蝕性能，結(jié)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(jìn)，其附著力、耐腐蝕性能較常用工藝技術(shù)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(chǎn)中使用，而銹蝕鋼板則在生產(chǎn)與現(xiàn)場(chǎng)維修均可以采用。

（3）對(duì)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(quán) 徐明磊 單位:河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院