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任何一種熱噴涂方法,尤其是燃?xì)庖谎跹鎳娡?即火焰噴涂)所沉積的涂層,都是一種有孔結(jié)構(gòu)。總體而言,涂層孔隙度范圍相當(dāng)大。燃?xì)庖谎跹鎳娡繉佑袝r(shí)高達(dá)15%以上,而高速氧一燃?xì)鈬娡?HVOF)層則在1%以下。在實(shí)際應(yīng)用中,有孔結(jié)構(gòu)有時(shí)是有利的。涂層孔隙有助于貯油,促進(jìn)潤(rùn)滑,減少磨損;在某些特殊應(yīng)用中,利用熱噴涂制取多孔材料,用于熱交換裝置或其它元件。然而,在更多的情況下,涂層的孔隙是不希望的。當(dāng)涂層暴露于大氣、蒸汽、工業(yè)氣氛、化學(xué)活性物質(zhì)、腐蝕氣體及高溫環(huán)境中,孔隙引入腐蝕元素,使涂層與基體發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)侵蝕,導(dǎo)致涂層失效,在這種情況下,必須對(duì)涂層進(jìn)行封孔。

作為熱噴涂的一種后處理工序,封孔作業(yè)的主要內(nèi)容是封孔劑的選擇和施工方法。如果某些工件噴涂后還需要車(chē)削或磨削時(shí),封孔應(yīng)在此之前實(shí)施,以防涂層孔隙污染,保證更好、更干凈的磨削光潔度。當(dāng)噴涂陶瓷涂層用于絕緣的情況下,封孔能維持涂層的介電常數(shù)。否則,涂層孔隙將會(huì)吸濕或遭污染,形成涂層中不希望的導(dǎo)電通道。此外,對(duì)于泵或液壓機(jī)等設(shè)備,封孔還防止液體和壓力的密封泄漏。

封孔劑的注意事項(xiàng):

封孔火焰噴涂層是有孔結(jié)構(gòu),這在許多應(yīng)用中是有利的。涂層的孔隙有助于貯存潤(rùn)滑油,可改善工件配合面間的潤(rùn)滑。然而在某些情況下,需要將孔隙密封,以防止腐蝕性介質(zhì)滲入涂層,對(duì)基材造成腐蝕。因此,對(duì)腐蝕條件下工作的涂層和防腐涂層都要進(jìn)行封孔處理以保護(hù)基材。此外,封孔處理還可明顯提高噴涂層抗磨粒磨損的能力。

一、封孔劑的性能要求

封孔劑的種類(lèi)較多,為了達(dá)到良好的封孔效果,封孔劑必須滿(mǎn)足下列要求:

1、有足夠的滲透性

因?yàn)榭紫稄澢�又�?xì)小,沒(méi)有足夠高的滲透性,難以充填到必需程度。

2、耐化學(xué)溶劑的作用

因?yàn)橥繉颖旧砭吞幱谀撤N化學(xué)和溶劑的腐蝕介質(zhì)中,封孔劑若不能經(jīng)受這些介質(zhì)的侵蝕,封孔即告無(wú)效。

3、能經(jīng)受一定的機(jī)械作用

即封孔劑不因機(jī)械作用而脫落或碎裂。

4、在工作溫度下性能穩(wěn)定

即封孔劑不能在操作溫度下發(fā)生溶化、蒸發(fā)或分解等物理變化。

5、不能與涂層或基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

在工作環(huán)境下與涂層和基體保持化學(xué)穩(wěn)定性。

6、不降低涂層或基體金屬的性能。

7、當(dāng)涂層用于食品行業(yè)時(shí),對(duì)食物無(wú)毒。

8、施工時(shí),保證安全。

二、封孔劑的選擇及施工要點(diǎn)

一般來(lái)說(shuō),所有封孔作業(yè)應(yīng)在噴涂之后磨削之前實(shí)施。除微晶石臘封孔劑外,其它所有封孔劑應(yīng)在工件溫度低于80℃時(shí)進(jìn)行,以防溶劑迅速蒸發(fā)或封孔劑過(guò)早固化�？諝飧稍镄偷�甘油酯樹(shù)脂,在其機(jī)加工時(shí)產(chǎn)生的熱會(huì)使它過(guò)早的非均勻性的固化,因之,該封孔劑應(yīng)在磨削后固化,除此之外的所有封孔劑,應(yīng)予磨削前固化。用于防腐涂層的封孔劑,在投入使用前必須充分固化。一般的封孔劑無(wú)危險(xiǎn)性,但有些是易揮發(fā)的和易燃的,在貯存和使用過(guò)程中,應(yīng)格外小心慎重,勿近明火或受熱。使用中要充分通風(fēng),以免影響正常呼吸。封孔劑大體分有機(jī)和無(wú)機(jī)兩種。對(duì)封孔劑做出選擇的主要依據(jù)是所處介質(zhì)的腐蝕情況及工作溫度。有機(jī)封孔劑主要是乙烯樹(shù)脂、酚醛、改進(jìn)型環(huán)氧樹(shù)脂及聚氨樹(shù)脂等,它們多是用于鋼鐵基體鋅或鋁涂層的封孔,工作溫度不高,處于大氣氧化、工業(yè)氣氛、海水等環(huán)境;對(duì)于高溫氧化介質(zhì),則用瀝青基鋁漿、鋁硅酮樹(shù)脂及某些硅酸鹽、鉻酸鹽等無(wú)機(jī)物,最高工作溫度可達(dá)980°C。不同封孔劑有不同要求,大體遵循以下幾點(diǎn):

1、很多封孔劑需要稀釋劑沖稀,以保證良好的滲透性。

2、涂層封孔之前,最好用蝕洗涂料(通常是磷酸)作預(yù)處理,以形成一種復(fù)合的磷酸鹽化合膜,有助于封孔劑的粘結(jié)。

3、不少封孔劑摻有片狀鋁粉,以改善封孔劑的耐溫及抗蝕性能。

4、封孔劑可以用噴槍噴涂、用毛刷抹涂或用淹沒(méi)進(jìn)行浸滲,其中有些用上述三種皆可,有些則只能用其中一種或兩種。根據(jù)需要,有時(shí)只需涂一道,有時(shí)兩遍或更多。

5、為加大滲透性,有些采用真空滲透操作。

6、封孔劑有單組份與雙組份、空氣干燥與烘烤固化之分,在使用中一定要正確掌握每步程序。

三、封孔劑主要種類(lèi)及性能

世界上首家向市場(chǎng)推出系列化封孔劑產(chǎn)品是美國(guó)METCO公司(現(xiàn)SULZER METCO),其封孔劑系列已有相當(dāng)規(guī)模,并成功使用多年。我國(guó)尚未形成系列化、規(guī)�；�的封孔劑產(chǎn)品。由于涂層封孔是熱噴涂技術(shù)中的重要一環(huán),這項(xiàng)工作急待開(kāi)發(fā)與推動(dòng)。參照國(guó)外相關(guān)產(chǎn)品,將重要的幾種封孔劑介紹如下:

1、空氣干燥型甘油酯樹(shù)脂

特 性:樹(shù)脂含量高達(dá)95%,滲透與填孔能力很高,封孔后可直接加工,機(jī)加工性能明顯改善。

工作溫度:連續(xù)工作145°C。

封孔劑用量:11.6m2/升/0.6mm

施工方法:浸、刷或噴均可。常溫操作,涂層表面要干燥、清潔。根據(jù)需要,實(shí)施第一道后,經(jīng)15分鐘,可再實(shí)施第二道。

固化程序:常溫下空氣干燥,需經(jīng)一周方能完全固化;若在145°C下烘烤,1小時(shí)可固化。

典型應(yīng)用:工作環(huán)境為稀酸、溶劑、油類(lèi)和鹽水等弱腐蝕介質(zhì),溫度不超過(guò)145°C。

2、空氣干燥型酚醛樹(shù)脂

特 性:是一種改性的空氣干燥型酚醛漆。適用于金屬和陶瓷涂層,潤(rùn)濕性好,粘結(jié)性強(qiáng),化學(xué)穩(wěn)定性好,有較強(qiáng)的耐腐蝕性和抗沖擊性。在很多有機(jī)物中保持穩(wěn)定。

工作溫度:連續(xù)工作145~205°C,間斷工作205~260°C

封孔劑用量:7.4~8.0m2/L。

施工方法:刷或噴均可。噴涂時(shí)要用甲酮、芳香烴和無(wú)水乙醇作稀釋劑進(jìn)行稀釋,用量為1/2~1/3。

固化程序:空氣干燥30~60分鐘,但完全固化需1~10小時(shí),取決于封孔劑厚度。若在135攝氏度左右溫度下烘烤,只需15~30分鐘。

典型應(yīng)用:適用于熱水、鹽霧、酸、油、汽油和油脂等工作環(huán)境,對(duì)高壓工作狀態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)。

3、鋁乙烯樹(shù)脂

特 性:是一種抗腐蝕性的、空氣干燥型含鋁乙烯共聚物,常用于鋅與鋁的面漆,而與其相對(duì)的底漆是鈍化鉻酸鋅漿料。

封孔劑用量:5.5m2/L。

工作溫度:不超過(guò)80°C。

施工方法:加壓噴涂或涂刷。

固化程序:干燥30分鐘,稀釋劑為二甲苯或甲酮。

4、鈍化鉻酸鋅

特 性:是針對(duì)鋁乙烯樹(shù)脂面漆用的底漆�？諝飧稍镄�,因其能生成多孔膜,對(duì)面層封孔劑提供強(qiáng)粘結(jié)作用。主要成分是鉻酸鋅。

封孔劑用量:6.0~7.4m2/L。

典型應(yīng)用:作為底漆與鋁乙烯樹(shù)脂面漆配合使用,對(duì)處于工業(yè)大氣、鹽霧氣氛和非飲用水等介質(zhì)中鋼鐵結(jié)構(gòu)或設(shè)備的鋁鋅涂層提供封孔保護(hù)。

5、烘烤型的酚醛樹(shù)脂

特 性:用于金屬和陶瓷涂層的封孔,是一種烘烤型的合成酚醛料漿。就保護(hù)性能來(lái)說(shuō),烘烤型要高于空氣干燥型。在很多有機(jī)物介質(zhì)中都保持良好的化學(xué)穩(wěn)定性(但不耐堿),耐熱性好。主要成分是酚醛及芳香經(jīng)。

工作溫度:連續(xù)工作可達(dá)145~205°C,間斷工作為205~260°C。

封孔劑用量:4.6m2/L。

施工方法:刷與噴均可。噴涂時(shí)用25%的異丙醇進(jìn)行稀釋。對(duì)單道涂層在230℃烘10分鐘或205°C烘20分鐘;對(duì)多道涂層,底層在145°C烘10分鐘,面層190°C烘60分鐘。

典型應(yīng)用:與干燥型酚醛樹(shù)脂相同,適用于沸水、鹽霧、酸、油、汽油和油脂等介質(zhì)。

6、瀝青基鋁漿

特 性:是一種高熔點(diǎn)、含瀝青的漆料,主要成分是片狀鋁粉、瀝青煤焦油及相應(yīng)溶劑。

封孔劑用量:4.9~7.4m2/L。

工作溫度:870~980°C。

施工方法:噴或刷均可。噴涂時(shí)用礦物醇稀釋,以二道為宜。

典型應(yīng)用:當(dāng)基體是鋼鐵、鎳或鎳鉻合金,涂層是鋁,而且處于高溫氧化、高溫含硫氣體腐蝕的環(huán)境下,這種封孔劑為首選者。

7、硅鋁樹(shù)脂

特 性:是一種空氣干燥型的含片狀鋁粉的硅樹(shù)脂,在抗氧化氣氛中較為耐高溫的封孔 劑。

封孔劑用量:3.6m2/L。

工作溫度:480°C。

施工方法:刷或噴,每道厚度0.018 - 0.02mm。刷涂不用稀釋,噴涂時(shí)則需用乙醇、芳香經(jīng)與甲酮沖釋,稀釋劑用量為1/3。

8、空氣干燥型硅樹(shù)脂

特 性:為雙組份的硅樹(shù)脂,推薦用于中等腐蝕或在205°C以下的溫度并長(zhǎng)期暴露于空氣中的環(huán)境中,耐稀酸、堿、油類(lèi)、液流、水和鹽水等介質(zhì)的腐蝕。固體含量為25%。

封孔劑用量:5.0 - 11.6m2/L(與涂層孔隙度有關(guān))。

工作溫度:長(zhǎng)期工作溫度為205°C。

施工方法:雙組份,可用噴涂法或浸泡法,在室溫下空氣干燥約1小時(shí),但充分固化需3天,在145°C烘2小時(shí)可加速固化。

9、烘烤型聚酰亞胺樹(shù)脂

特 性:屬于烘烤型聚酰亞胺樹(shù)脂,用于較弱或中等程度的腐蝕環(huán)境。固體含量高達(dá)30%,粘度低、滲透性好、成膜堅(jiān)固。對(duì)水、溶劑、有機(jī)物、無(wú)機(jī)油類(lèi)、燃料、液流和稀酸等介質(zhì)十分穩(wěn)定。

封孔劑用量:5.3 - 9.5m2/L/0.6mm。

工作溫度:長(zhǎng)期工作溫度260°C。

施工方法:可浸泡、噴涂或刷抹。在室溫中操作,直到涂層表面不吸收為止,15分鐘之后,

再封一次。室溫固化時(shí)間8小時(shí),180°C則需2小時(shí)。

典型應(yīng)用:適用于石化系統(tǒng)及造紙工業(yè)中的輸送泵類(lèi),具有耐腐蝕性及耐磨性。這些泵在蘇打灰漿、氫氧化鈣、氫氧化鎂和氫氧化鈉等堿性料液中運(yùn)轉(zhuǎn)。

10、微晶石臘

特 性:是一種隋性的、石油基微晶石臘,對(duì)涂層提供封孔和潤(rùn)滑。在淡水、海水和幾乎所有的酸與堿中都保持穩(wěn)定,但不耐溶劑及經(jīng)類(lèi)物質(zhì)的腐蝕,特別適用于高壓潤(rùn)滑環(huán)境。在不能施加潤(rùn)滑劑的情況下,它能提供有效的"干潤(rùn)滑"。

封孔劑用量:10m2/kg。

工作溫度:不超過(guò)80°C。

施工方法:將工件預(yù)熱到95°C之后,在表面直接涂抹。

典型應(yīng)用:通常用來(lái)對(duì)軸類(lèi)或其它工件封孔,以確保車(chē)削或磨削清整,防止砂粒進(jìn)入孔隙,同時(shí)又具有良好的抗腐能力。