底材表面處理質(zhì)量好壞，不僅決定著工件表面能否涂裝，而且也極大地影響著涂層的附著力、外觀、耐濕性及耐腐蝕性等性能。國(guó)外有一句格言：好的涂裝前處理，可以使普通的涂料得到良好的涂層；沒有好的涂裝前處理，即使優(yōu)質(zhì)的涂料也得不到優(yōu)質(zhì)的涂層。前處理不好，銹蝕仍會(huì)在涂層下繼續(xù)蔓延，使涂層成片脫落。為了獲得更好的涂層性能，需要對(duì)底材進(jìn)行表面處理。

　　金屬表面處理方法大致可以分為機(jī)械法及化學(xué)法兩大類。機(jī)械法主要包括拋光、打磨、噴砂（或拋丸）等，化學(xué)法主要包括氧化、磷化等。噴砂是采用壓縮空氣為動(dòng)力，以形成高速噴射束將噴料（銅礦砂、石英砂、金剛砂等）高速噴射到需要處理的工件表面，使工件的外表面或形狀發(fā)生變化，從而獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，使工件表面的機(jī)械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲勞性，增大了涂層間的附著力，延長(zhǎng)了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和裝飾。磷化工藝是一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的過程，所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。磷化的目的主要是：給基體金屬提供保護(hù)，在一定程度上防止金屬被腐蝕；用于涂漆前打底，提高涂層的附著力與防腐蝕能力；在金屬冷加工工藝中起減摩潤(rùn)滑作用。

　　本文通過研究噴砂、磷化及二者復(fù)合工藝對(duì)涂層光澤、抗彎曲性、抗沖擊性和耐腐蝕性的影響，確定最佳的工藝條件，從而使涂層綜合性能達(dá)到最優(yōu)。

　　1實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1原材料及儀器

　　試板：120mm×50mm×0.3mm馬口鐵板，國(guó)家涂料檢測(cè)中心；150mm×70mm×10mmA3鋼板，自備。磷化液，杭州三榮表面處理科技公司；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。涂料：Amerlock400高固體分環(huán)氧漆，龐貝捷涂料昆山有限公司；不同類型的鐵路專用彈性元件產(chǎn)品，自備。

　　Q326A型履帶式噴砂機(jī)，青島海寧鑄友機(jī)械有限公司自動(dòng)磷化線，無錫市凱靈電鍍?cè)O(shè)備有限公司；GT-7004-L鹽水噴霧試驗(yàn)機(jī)，高鐵檢測(cè)儀器（東莞）有限公司；KGZ-1A鏡向光澤度儀，天津材料試驗(yàn)機(jī)廠；TT260覆層測(cè)厚儀，北京時(shí)代集團(tuán)公司；QCJ漆膜沖擊器，天津材料試驗(yàn)機(jī)廠；刀片、膠帶、尺。

　　1.2涂裝前處理工藝1.2.1噴砂工藝將馬口鐵板試樣脫脂后黏貼在A3鋼板上，放入Q326A型噴砂機(jī)噴砂處理；將A3鋼板試樣脫脂后，放入Q326A型噴砂機(jī)中。用不同粒徑的鋼丸在不同的噴砂時(shí)間下處理試樣。噴砂處理的試樣表面吹凈后，30min內(nèi)噴涂涂料或進(jìn)入自動(dòng)磷化線，在進(jìn)入自動(dòng)磷化線處理的試樣在8h內(nèi)噴涂涂料。

　　1.2.2自動(dòng)磷化線工藝流程

　　上料→預(yù)脫脂→脫脂→水洗1→水洗2→酸洗→水洗1→水洗2→交換水洗→表調(diào)→磷化→去離子水洗1→去離子水洗2→熱去離子水洗→烘干→下料（備用）。

　　1.3涂層性能檢測(cè)

　　按照GB/T9754—2007檢測(cè)A3鋼板試樣的光澤；按照GB/T6742—2007檢測(cè)馬口鐵板試樣的抗彎曲性；按照GB/T1732—1993檢測(cè)馬口鐵板試樣的抗沖擊性；按照GB/T1771—2007對(duì)A3鋼板試樣和鐵路專用彈性元件產(chǎn)品試樣進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)。

　　2結(jié)果與討論

　　2.1不同處理工藝對(duì)光澤的影響涂層的光澤是衡量涂層外觀性能的一個(gè)重要指標(biāo)，金屬底材的不同處理工藝，對(duì)涂層的光澤有重要影響。圖1為噴砂、磷化及噴砂后再磷化3種處理工藝的光澤變化。圖1表明：噴砂后再磷化的涂層光圖澤比僅噴砂的要大8個(gè)單位，而比磷化的要小20個(gè)單位。將石英砂高速噴射到底材上，可使得底材外表面或形狀發(fā)生一定的變化，獲得不同粗糙度的表面。噴砂后的表面粗糙度變大，使得對(duì)應(yīng)的光澤大大降低。噴砂后的底材經(jīng)過磷化處理后，在試板表面形成一層細(xì)致密實(shí)又薄的磷化膜，從而使其光澤有所增加。

　　2.2不同處理工藝對(duì)柔韌性的影響彎曲試驗(yàn)主要檢測(cè)涂層的柔韌性，但它所反映的不僅是柔韌性，還涉及到硬度、附著力等其他性能。不同處理工藝對(duì)涂層柔韌性的影響如圖2所示。從圖2可以看出：磷化后的涂層柔韌性很差，雖然磷化膜堅(jiān)硬，耐蝕性好，但脆性大，柔韌性和耐沖擊性都會(huì)降低，涂裝后受到撓曲、沖擊等外力作用時(shí)，涂膜即使無任何缺陷，也常會(huì)出現(xiàn)剝落。而噴砂后的涂層柔韌性較好。

　　2.3不同處理工藝對(duì)抗沖擊性的影響抗沖擊性是指涂層瞬間變形的能力和彈性。不同的工藝對(duì)涂層的抗沖擊性有很大的影響（圖3）。由圖3可以看出：噴砂的抗沖擊性最強(qiáng)，磷化較弱，噴砂后再磷化介于二者之間。噴砂是通過高強(qiáng)度的砂粒使金屬表面形成不規(guī)則的凹凸表面，增大涂料接觸面積并形成了機(jī)械鑲嵌，增加了涂膜與表面的吸附力，從而重錘自由落于試板上時(shí)很難引起涂層破壞。而通過化學(xué)方法磷化形成的致密薄膜由于脆性大，使得其抗沖擊性大大下降。

　　2.4不同處理工藝對(duì)耐中性鹽霧性的影響鹽霧試驗(yàn)是利用鹽霧試驗(yàn)設(shè)備所創(chuàng)造的人工模擬海洋氣候環(huán)境條件來考核產(chǎn)品或金屬材料耐腐蝕性的環(huán)境試驗(yàn)。經(jīng)過磷化、噴砂、噴砂后再磷化的處理工藝的樣板鹽霧試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

　　經(jīng)中性鹽霧試驗(yàn)542h后，直接磷化后的樣板劃痕處腐蝕擴(kuò)散≤0.5mm，僅噴砂的樣板腐蝕擴(kuò)散達(dá)2~4mm，噴砂后再磷化的樣板腐蝕擴(kuò)散≤2mm。可見，磷化后的樣板鹽霧性能最好。這是因?yàn)榱谆蟮牡撞谋砻嫘纬闪司鶆蛑旅艿谋∧ぃ鰪?qiáng)了涂膜的滲透及吸附能力，大大降低了水和氧的透過速率，使得其抗腐蝕能力增加。而噴砂處理增加了底材表面的粗糙度，由于過于粗糙的表面不能被涂料很好浸潤(rùn)，容易包裹空氣而形成缺陷，其抗腐蝕能力就大大下降。

　　進(jìn)一步探討噴砂后再磷化工藝關(guān)于噴砂時(shí)間及石英砂粒徑對(duì)耐鹽霧性的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表2。由表2可見：噴砂后再磷化工藝噴砂粒徑為0.6~0.8mm對(duì)耐中性鹽霧性影響不大，噴砂時(shí)間對(duì)中性鹽霧試驗(yàn)影響也很小，這主要是因?yàn)閲娚昂蟮脑嚢褰?jīng)磷化處理后，磷化液在金屬試板表面形成自身固有的晶體，對(duì)不同噴砂粒徑和不同噴砂時(shí)間對(duì)試板產(chǎn)生的不同粗糙度有一個(gè)填平效應(yīng)，從而使不同噴砂粒徑和不同噴砂時(shí)間對(duì)涂層中性鹽霧試驗(yàn)的影響減少。

　　3不同處理工藝對(duì)鐵路專用彈性元件產(chǎn)品中性鹽霧試驗(yàn)的影響

　　為了證明涂料的常規(guī)性能隨處理工藝的不同而有所變化，我們對(duì)公司的減振器、球鉸和通用墊板3種產(chǎn)品進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，其中每種產(chǎn)品經(jīng)過噴砂（未磷化）或噴砂后再磷化工藝處理。

　　可以明顯看出：未磷化的減振器經(jīng)過200h的中性鹽霧試驗(yàn)后，主表面全部生銹；而磷化后的減振器經(jīng)過308.5h后，主表面卻只有少量的白色腐蝕物及紅銹。從而說明磷化后減振器的耐鹽霧性遠(yuǎn)好于未磷化的減振器。

　　未磷化的球鉸經(jīng)過66h的中性鹽霧試驗(yàn)后，主表面有少量的紅銹并且起泡，軸孔有少量的紅銹；磷化后的球鉸經(jīng)過282.8h后，主表面沒有明顯的腐蝕，有一軸孔有少量的紅銹。這說明磷化后球鉸的耐鹽霧性優(yōu)于未磷化的球鉸產(chǎn)品。

　　可以明顯看出：經(jīng)過200h的中性鹽霧試驗(yàn)后，未磷化的通用墊板主表面幾乎全部生銹；而磷化后的主表面卻只有少量的紅銹。說明磷化后通用墊板的耐鹽霧性遠(yuǎn)好于未磷化的通用墊板。

　　由減振器、球鉸、通用墊板3種產(chǎn)品進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)的結(jié)果可以得出結(jié)論經(jīng)過磷化后的產(chǎn)品其耐鹽霧性優(yōu)于未磷化的產(chǎn)品，這與2.4節(jié)試板的中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果保持一致。

　　4結(jié)語

　　為了保證涂層的光澤、抗彎曲性、抗沖擊性及耐鹽霧性等綜合性能達(dá)到最佳，我們選擇噴砂后再磷化的復(fù)合工藝作為噴涂前最佳金屬表面處理工藝。但是實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)產(chǎn)品形狀規(guī)格或客戶的要求，可能還會(huì)選擇打磨、拋光等其他工藝或復(fù)合工藝，這需要在生產(chǎn)中靈活應(yīng)用。