摘要：研究了金屬表麵處理工藝中噴（pēn）砂工藝、自動磷（lín）化線工藝、噴砂加自（zì）動磷化線工藝對塗層（céng）光澤、抗彎曲性、抗衝擊性及耐腐蝕性的影響，從而得到了塗層綜合性能達到最優時的金屬表麵處理工藝。進一步探（tàn）討了金屬表麵處理工藝對不同形狀（zhuàng）鐵路專用彈性元件產品耐鹽霧腐蝕性（xìng）的（de）影響。關鍵詞：磷化；噴砂；光澤（zé）；抗彎曲性；抗衝擊性；鹽霧試驗中圖分類號：TQ

    0引言

    底材表麵處理質量好壞（huài），不僅決定著工件表麵能否塗裝（zhuāng），而且也極大地影響著塗層的附著力、外觀、耐濕性及耐（nài）腐蝕性（xìng）等性能（néng）。國外有一（yī）句格言：好（hǎo）的塗裝前處理，可以（yǐ）使普通的塗料得到良好的塗層（céng）；沒有好的塗（tú）裝前處理，即使優質的塗料也（yě）得不到優質的塗層。前處理不好，鏽蝕仍會在塗層下繼（jì）續蔓（màn）延，使塗層成片脫落。為了獲得（dé）更好的塗層性能，需要（yào）對底材進行（háng）表（biǎo）麵處理。

    金屬表麵處（chù）理方法大致可以分為機械法及化學法兩大類。機械法主要包括拋光、打磨、噴砂（或拋丸）等，化學法主要包括氧（yǎng）化、磷化（huà）等。噴砂（shā）是采用壓縮空氣為（wéi）動力，以形成高速噴射束將噴料（銅礦砂（shā）、石英砂、金剛砂等）高速（sù）噴射到需要處理（lǐ）的（de）工件表麵，使工件的（de）外表麵或形狀發生變化，從而（ér）獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，使工件表麵的機械（xiè）性（xìng）能得到改善，因此提高了工件的抗疲勞性，增大了塗層間（jiān）的附著力，延（yán）長了塗膜的耐久性，也有利（lì）於塗料的流平（píng）和裝飾。磷化工藝（yì）是一種化學與電（diàn）化學反應形成磷酸鹽化學轉化膜的過程，所形成的磷酸鹽轉化膜稱之為磷化（huà）膜。磷化的目的（de）主要是：給基體金屬提供保護，在一定程度上防止（zhǐ）金屬（shǔ）被腐蝕；用於塗漆前打底，提高塗層的附著力與防腐（fǔ）蝕能（néng）力；在金屬冷加工工藝中起減摩潤滑作用。

    本文通過研究噴砂、磷化及二者複（fù）合（hé）工藝對塗層光澤、抗彎曲性、抗衝擊性和耐腐蝕性的影響，確定最佳的工藝條件，從（cóng）而（ér）使塗層綜（zōng）合性能達到最優。

    1實驗部分（fèn）

    1.1原材料及儀器（qì）

    試板：120mm×50mm×0.3mm馬口鐵板，國家塗料檢測中心；150mm×70mm×10mmA3鋼板，自備。磷化液（yè），杭州（zhōu）三榮（róng）表麵（miàn）處理科技（jì）公司；脫脂劑，上海Chemetall公司；鋼丸，長（zhǎng）沙縣跳馬鋼砂廠，硬度HRC46.4~50.3。塗（tú）料：Amerlock400高固體分環氧漆（qī），龐貝捷（jié）塗料昆（kūn）山有限公司；不同類型的鐵路專（zhuān）用彈性元件產品，自備。

    Q326A型履帶（dài）式噴（pēn）砂機，青島海寧鑄友機（jī）械有限公司自動磷化線，無錫市凱靈電鍍設備有限（xiàn）公司（sī）；GT-7004-L鹽水噴霧試驗機，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司；KGZ-1A鏡向光澤度儀，天津材料試驗機廠；TT260覆（fù）層測厚儀，北京時代集團公司；QCJ漆膜衝擊器，天津材料試驗（yàn）機廠；刀片、膠帶、尺。

    1.2塗裝前處理工藝1.2.1噴砂工藝將馬口鐵板試樣脫脂（zhī）後黏貼在A3鋼板上，放入Q326A型噴砂機噴砂處理；將A3鋼板試樣脫脂後，放入Q326A型（xíng）噴砂機中。用不同粒徑的鋼丸在不同的噴砂時間下處理試樣。噴砂處理的試樣表麵吹淨後，30min內噴塗（tú）塗料（liào）或進入自動磷化線，在進入自動（dòng）磷化（huà）線處理的試樣在8h內噴塗塗料。

 1.2.2自（zì）動磷（lín）化線工藝流程

    上料→預脫脂→脫脂→水洗1→水洗2→酸洗→水洗1→水洗2→交換水洗→表調→磷化→去（qù）離子水洗1→去離子水洗2→熱去離子（zǐ）水洗→烘幹→下（xià）料（備用）。

    1.3塗層性（xìng）能檢測

    按照GB/T9754—2007檢（jiǎn）測A3鋼板試樣的光澤；按照GB/T6742—2007檢（jiǎn）測馬口（kǒu）鐵板試樣的抗彎曲性；按照GB/T1732—1993檢（jiǎn）測馬口鐵板試樣的抗衝擊（jī）性；按照GB/T1771—2007對A3鋼板（bǎn）試樣和鐵路專用彈性元件產品試樣進行中性鹽（yán）霧（wù）試（shì）驗。

    2結果與討論

    2.1不同處理工（gōng）藝對光澤（zé）的影響塗層的光澤是衡量塗層外觀性能的一個重要指標，金屬底材的不同處理工藝，對塗層的光澤有重要影響（xiǎng）。圖1為噴砂、磷化及噴砂後（hòu）再磷化（huà）3種處理工藝的光澤變（biàn）化。圖1表明：噴砂（shā）後再磷（lín）化的塗層光（guāng）圖澤比僅噴砂的要大8個單位，而比磷化的要小20個單位。將石（shí）英砂高速噴射到底材上，可使（shǐ）得底材外表（biǎo）麵或形狀發生一定的（de）變化，獲得不同粗糙度的表麵（miàn）。噴砂後的表麵粗糙度變大，使得對應的光澤大大降低。噴砂後（hòu）的（de）底材經過磷化處理後，在試板（bǎn）表麵形（xíng）成一層細致密實（shí）又薄的磷化膜，從（cóng）而使其光澤有所增加。

    2.2不同處理工藝對柔韌性的影響（xiǎng）彎曲試驗主要檢測塗層的柔韌性，但它所（suǒ）反映的不僅是柔韌性，還涉及到硬度、附著（zhe）力等其他性能。不同處理工（gōng）藝對塗層柔韌性的影（yǐng）響如圖2所示。從圖（tú）2可以看出：磷化後的塗層柔韌性很差，雖然磷化膜堅硬，耐蝕（shí）性好，但脆性大，柔韌性和耐衝擊性（xìng）都會降低，塗裝後受到撓曲、衝擊等外力作用（yòng）時，塗膜即使無任何缺陷，也常會出現剝落。而噴砂後的塗層（céng）柔（róu）韌性較好。

    2.3不同處理工藝對抗衝擊性的影響抗衝擊性是指塗層瞬間變形的能力和彈性。不（bú）同的工藝（yì）對塗（tú）層的抗（kàng）衝擊性有很大的影響（圖3）。由圖3可以看出：噴砂的抗衝擊性最強（qiáng），磷化較（jiào）弱，噴砂後再磷化介於二者之間。噴（pēn）砂是通過高強度的砂粒使金屬表麵形成不規則的凹凸表麵，增大塗料接觸麵積並形成了機械鑲嵌，增加了塗（tú）膜與表麵的吸附力，從而重錘（chuí）自（zì）由落於試板上時很難引起塗層破壞。而通過化學方法磷（lín）化形成的致密薄（báo）膜由於脆性（xìng）大，使得其抗衝擊性大大下降。

    2.4不同處理工（gōng）藝對耐中性鹽（yán）霧性的影響鹽霧試驗是利用鹽霧（wù）試驗設備所創造的人工模擬海洋氣候環境條件（jiàn）來（lái）考核產品或金屬材料（liào）耐（nài）腐蝕性的環境試（shì）驗。經過磷化、噴砂、噴砂後再磷化的處（chù）理工藝的樣板鹽（yán）霧（wù）試驗結果（guǒ）如表1所（suǒ）示。

    經中（zhōng）性鹽霧試（shì）驗（yàn）542h後，直接磷化後的樣板劃（huá）痕處腐蝕擴散≤0.5mm，僅噴砂的樣板腐（fǔ）蝕擴散達2~4mm，噴砂後再磷（lín）化的樣板（bǎn）腐（fǔ）蝕擴散≤2mm。可見（jiàn），磷（lín）化後的樣板鹽霧性能最好（hǎo）。這是因為磷化後的底材表麵形（xíng）成了均勻致密的薄膜，增強了塗膜的滲透及吸附（fù）能力，大大降低了水和氧的透過速率，使得（dé）其抗腐蝕能力（lì）增（zēng）加。而噴砂處理增加了底材表麵的粗糙度，由於過於粗糙的表麵不能（néng）被塗料很好浸潤，容易包裹空氣而形成缺陷，其抗腐蝕能力就大大下降。

    進一步探討噴砂後再磷化工藝關於噴砂時間及石英砂粒徑對耐（nài）鹽霧性的（de）影（yǐng）響，試（shì）驗結果見表2。由表2可見：噴砂後再磷化（huà）工藝噴砂粒徑為0.6~0.8mm對耐中（zhōng）性鹽霧性影響（xiǎng）不（bú）大，噴砂時間（jiān）對中性鹽霧試驗影響也很小，這主要是因為噴砂後的試（shì）板經磷化處理後，磷化液在金屬試板表麵形成自身固有的晶體，對不同噴砂粒徑和不同噴砂時間對試板產生的不同粗糙度有一個（gè）填平效應，從而使不（bú）同噴砂粒徑和不同噴砂時間對塗層中性鹽霧試驗的影響減少。

3不同處理工藝對鐵路專用彈性（xìng）元件產品中性鹽霧試驗的影響

    為了證明塗料的常規性能隨處理工藝的不同而有（yǒu）所變化，我們對公司的減振器、球鉸和通用墊板3種產品進行中性鹽霧試驗，其中（zhōng）每種產品經過噴（pēn）砂（shā）（未磷化）或噴砂（shā）後再磷化工藝處理（lǐ）。

    可以明顯看出：未磷化的減振器經過200h的中性（xìng）鹽霧試驗後，主表麵全部生鏽；而磷化後的減振器經過308.5h後，主表麵卻隻有少（shǎo）量的白色腐蝕物（wù）及紅鏽。從而說（shuō）明磷化後減（jiǎn）振器的耐鹽（yán）霧性遠好於未磷化的減（jiǎn）振器。

    未磷化的球鉸（jiǎo）經（jīng）過66h的中性鹽霧試驗後，主表麵有少量的紅鏽並且起泡，軸孔有少量的紅（hóng）鏽；磷化後的球鉸經過282.8h後，主表麵沒有明顯的腐蝕，有一（yī）軸孔有少量的紅鏽。這說明（míng）磷化後球鉸（jiǎo）的耐（nài）鹽霧性優於未磷化的球鉸產品。

    可以明顯看出：經過200h的中性鹽霧試驗後，未磷化的通用墊板主表麵幾乎全部生鏽；而磷化後的主（zhǔ）表麵卻隻有少量的紅鏽。說明（míng）磷化後通用墊板的耐（nài）鹽霧性遠好於（yú）未（wèi）磷化（huà）的通用墊板。

    由減振器、球鉸、通用墊板3種產品進行中性鹽（yán）霧試驗的結果可以得（dé）出結論經過磷化後的產品其耐鹽霧性（xìng）優於（yú）未磷化的產品，這與（yǔ）2.4節試板的中性鹽霧試驗結果保持一致（zhì）。

    4結語

    為了保（bǎo）證塗（tú）層的光澤、抗彎曲性、抗衝擊性及耐鹽（yán）霧性等綜合性能達到最佳，我們選擇噴砂後再磷化（huà）的複（fù）合工（gōng）藝（yì）作為（wéi）噴塗前最佳金屬表麵處理工藝。但是實（shí）際生產中，根據（jù）產品形狀（zhuàng）規格或客戶的要求，可能還會（huì）選擇打磨、拋（pāo）光（guāng）等其他工藝或複合工藝，這需要在生產中（zhōng）靈活應用。