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摘要：研究了噴砂粒徑對農(nóng)業(yè)機械涂裝膜層性能的影響，測試了采用不同粒徑的砂粒進(jìn)行噴砂處理后零部件表面的粗糙度、漆膜的厚度、韌性、附著力與耐腐蝕性能。結(jié)果表明，農(nóng)業(yè)機械進(jìn)行噴砂涂裝較為合適的粒徑為100～120目，噴砂后零部件表面粗糙度在23～28μm之間，涂裝后膜層附著力與耐腐蝕性能最優(yōu)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機械；噴砂粒徑；涂裝；性能

噴砂一般作為涂裝的前處理工藝，是利用高速運動砂粒沖擊零部件表面，清理零部件表面的油污與氧化皮，并且粗化基體表面，其優(yōu)勢是便于進(jìn)行單件作業(yè)，長期以來在維修行業(yè)極受歡迎。在作業(yè)過程中，噴砂質(zhì)量的好壞更多與作業(yè)人員的經(jīng)驗關(guān)系比較大。長期以來，農(nóng)業(yè)機械涂裝維修多采用單件手工作業(yè)，涂裝過程遵循著基本的作業(yè)規(guī)范，而前處理作業(yè)方式則是多種多樣，打磨、磷化、噴砂與擦洗方式均有應(yīng)用［1］，從保證涂裝膜層附著力、降低勞動強度的角度出發(fā)，打磨體力勞動量大，磷化適合生產(chǎn)線作業(yè)，擦洗方式零部件容易留下死角，噴砂則是以壓縮空氣作為動力，將砂粒形成高速運動的噴射束擊打在零部件表面，因砂粒較細(xì)，零部件表面不留死角，可為涂裝提供一個高質(zhì)量的涂裝基體。而進(jìn)行噴砂作業(yè)，在設(shè)備噴嘴口徑、空氣壓力、噴槍到零件的距離、走槍速度與砂粒的種類均確定的情況下，技術(shù)人員更多關(guān)注粒徑，這是改變零部件表面狀況的關(guān)鍵之一。粒徑較小，前處理后粗糙度值較小，進(jìn)行涂裝易引起涂層附著力不良。如果粒徑較大，前處理后粗糙度值較大，進(jìn)行涂裝容易保證膜層的附著力［2-3］。但砂粒粒徑較大對于農(nóng)業(yè)機械部分薄壁零部件是不利的，砂粒擊打位置受到的沖擊力比較大，零部件易變形，因此需要合理選擇砂粒種類與粒徑，同時保證涂裝所需粗糙度要求與尺寸精度的要求。基于以上論述，本文選擇厚度約3mm的鋼鐵材料為基材，進(jìn)行噴砂處理，選用常用的溶劑型涂裝體系，即環(huán)氧樹脂底漆+丙烯酸聚氨酯面漆為組合，制備涂裝膜層，測試其厚度、附著力與耐腐蝕性能，為農(nóng)業(yè)機械維修提供參考。

1實驗部分

1.1實驗材料

涂裝基體材料為45#，試片規(guī)格為：長×寬×厚=100mm×70mm×3mm，粗糙度為1.6µm。涂裝體系為：環(huán)氧樹脂底漆+丙烯酸聚氨酯面漆為組合，制備涂裝膜層。

1.2前處理方式

前處理方式：噴嘴口徑0.6mm，壓力0.5MPa，噴砂距離約800mm，走槍速度設(shè)置為1m/s，清洗砂為石英砂，粒徑為80目、100目、120目、150目與180目。

1.3涂裝工藝

底漆噴涂工藝：空氣壓力，噴出壓力0.3～0.4MPa，噴涂2～3遍，生成厚度約為30～60µm，100℃烘干0.5h。面漆噴涂：空氣壓力，噴出壓力0.3～0.4MPa，噴涂2次，生成厚度約為30～40µm，100℃烘干0.5h。涂層總厚度約70µm。

1.4性能檢測

噴砂粗糙度采用型號為MitutoyoSJ210粗糙度測試儀進(jìn)行檢測。涂層韌性采用型號為QCJ-II漆膜沖擊器進(jìn)行測試。涂層硬度采用型號為AS-120P鉛筆硬度計進(jìn)行測試。涂層附著力根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB9286進(jìn)行測試，垂直交叉劃格，間距2mm，以格內(nèi)膜層脫落面積的百分比判定等級。耐腐蝕性能采用JST-120鹽霧腐蝕試驗箱測試，5%NaCl溶液，pH為6.5～7.2，溫度為35±2℃，連續(xù)噴霧。試驗周期1500h，測量劃線處的銹蝕寬度。

2實驗結(jié)果

2.1噴砂處理后粗糙度統(tǒng)計

如表1所示，采用不同粒徑的砂粒進(jìn)行噴砂處理試樣沒有發(fā)生變形，而試樣表面的粗糙度大小發(fā)生了明顯變化，試樣表面均大幅度粗化。砂粒直徑較大時，粗化嚴(yán)重，如顆粒度為80目時，噴砂后粗糙度數(shù)值為55.6µm。砂粒直徑較小時，粗化較輕，如顆粒度為180目時，噴砂后粗糙度數(shù)值為11.2µm。在噴砂處理過程中，試樣在砂?？焖俚臎_擊下，其表面各類異物快速脫落，并且表面在外力作用下發(fā)生了粗化，當(dāng)粒徑較大時，被沖擊的局部位置變形面積與深度均較大，故粗糙度值較大，當(dāng)粒徑較小時，被沖擊的局部位置變形面積與深度均較小，故粗糙值較小。

2.2涂層厚度及對噴砂基體的遮蔽

如表2所示，對噴砂試樣進(jìn)行涂裝施工情況統(tǒng)計。80目的砂粒粒徑噴砂試樣獲得粗糙度數(shù)值較大為55.6µm時，噴涂2遍底漆未能完全覆蓋噴砂基體，仍舊有露底狀況，所以底漆施工3遍，噴砂基體表面被完全覆蓋。而噴砂后獲得粗糙值較小的試樣，采用底漆施工2遍，均可以全部覆蓋噴砂基體。漆膜厚度如表1中所示，粗糙度數(shù)值為55.6µm的噴砂基體采用3遍底漆+2遍面漆的方式施工與2遍底漆+2遍面漆的方式施工，獲得總厚度分別為102µm與73µm，其余試樣均采用2遍底漆+2遍面漆的方式施工，獲得涂層總厚度約為75µm，處于同樣的厚度水平。

2.3涂層韌性測試

如圖1為涂層韌性測試結(jié)果，圖1（a）為砂粒粒徑80目時獲得噴砂基體采用3遍底漆+2遍面漆的方式施工獲得涂層在高度為50cm時沖擊結(jié)果，可以看出涂層出現(xiàn)了起皮，說明其漆膜韌性不良。圖1（b）為包括砂粒粒徑為80目、100目、120目、150目與180目時獲得噴砂基體采用2遍底漆+2遍面漆的方式施工獲得涂層在高度為50cm時沖擊結(jié)果，可以看出其漆膜狀況較好，并沒有漆膜脫落情況。漆膜性能的優(yōu)劣與其厚度有著密切關(guān)系，如圖1（a）漆膜厚度較大，在涂層制備過程中產(chǎn)生了較大的內(nèi)應(yīng)力，影響了漆膜的韌性，因此在受到?jīng)_擊時漆膜非常容易從零部件表面起皮脫落。而采用2遍底漆+2遍面漆的方式施工獲得的涂層厚度比較薄，涂層內(nèi)應(yīng)力較小，涂層保持了較好的韌性，因此在韌性沖擊試驗過程中，涂層仍舊保持著較好的狀態(tài)，并沒有出現(xiàn)涂層的起皮與脫落。由此為保持涂層具有良好的附著力，漆膜涂層不易過厚。

2.4涂層附著力與硬度

如表3所示，對漆膜的附著力與應(yīng)力進(jìn)行統(tǒng)計。砂粒粒徑為80目且涂層厚度較厚達(dá)到102µm時，5個試樣附著力有4塊為1級，僅有1塊達(dá)到0級，其硬度有4塊為3H，僅有1塊達(dá)到4H。涂層厚度較厚約為73µm時，5個試樣附著力均為0級，硬度均為4H。而當(dāng)砂粒直徑為100～120µm時，漆膜厚度約為75µm的試樣，測試結(jié)果相差不大，均有1塊附著力為1級，硬度則區(qū)別不大，均為4H。而當(dāng)砂粒直徑為150～180µm時，均有2塊附著力為1級，硬度則區(qū)別不大，均為4H。由此可以認(rèn)為，噴砂后基體材料獲得的粗糙度與漆膜厚度已經(jīng)影響到漆膜的成膜質(zhì)量，粗糙度較大，漆膜與基體可形成相互咬合的結(jié)合狀態(tài)，涂層附著力較大，粗糙度較小，漆膜與基體相互咬合作用稍差，故其附著力較差。而漆膜厚度過大時，則由于膜層內(nèi)內(nèi)應(yīng)力的影響，附著力變差［4］。2.6中性鹽霧試驗如表4所示為中性鹽霧試驗結(jié)果。在砂粒粒徑80目且涂層厚度較厚達(dá)到102µm時，中性鹽霧試驗進(jìn)行到1500h，劃線處腐蝕寬度達(dá)3mm，未劃線位置狀況較好。而砂粒粒徑80目且涂層厚度為73µm時，中性鹽霧試驗進(jìn)行到1500h，劃線處腐蝕寬度達(dá)1mm，未劃線位置狀況較好。在砂粒粒徑100～120目且涂層厚度約75µm時，劃線處腐蝕寬度達(dá)1.2mm，未劃線位置狀況較好。在砂粒粒徑150目且涂層厚度約75µm時，劃線處腐蝕寬度達(dá)2mm，未劃線位置狀況較好。在砂粒粒徑180目且涂層厚度約75µm時，劃線處腐蝕寬度達(dá)2.2mm，未劃線位置狀況較好。無論厚度大小，漆膜均出現(xiàn)了不同程度的失色，具體見圖2。從一系列的試驗結(jié)果可以看出漆膜厚度較厚時，直接影響到了漆膜的附著力與韌性等力學(xué)性能，最終影響到涂層的耐腐蝕性能，從而對前處理為噴砂工藝的涂裝技術(shù)進(jìn)行以下總結(jié)：農(nóng)業(yè)機械薄壁件前處理采用噴砂工藝，涂裝體系為環(huán)氧樹脂底漆+丙烯酸聚氨酯面漆，砂粒粒徑較大可以獲得較大的粗糙度，進(jìn)行涂裝施工漆膜通過機械咬合作用可有更多的結(jié)合點，從而提高其與基體的附著力［5-6］；但是粗糙度數(shù)值過大，要想完全遮蔽噴砂基體一般要增加底漆的厚度，且面漆厚度保證不變，這樣獲得漆膜總厚度較大，對漆膜的性能造成不利影響；因此要想獲得性能良好的漆膜，要綜合考慮砂粒粒徑的大小，保持在100～120目為宜。

3結(jié)論

本文以噴砂粒徑對農(nóng)業(yè)機械涂裝膜層附著力的影響為研究對象，系統(tǒng)測試了不同砂粒粒徑噴砂后零部件表面粗糙度的變化、涂層韌性、附著力、硬度與耐腐蝕性能，獲得如下結(jié)論：（1）噴砂粒徑較大可以獲得表面狀況良好的涂裝基體，其粗糙度數(shù)值較大；噴砂粒徑較小獲得的表面粗糙度較??；（2）噴砂處理表面粗糙度過大，采用底漆完全遮蔽噴砂基體會增加涂裝膜層總厚度，膜層與基體的附著力不良，對涂裝膜層耐腐蝕性能不利；（3）農(nóng)業(yè)機械進(jìn)行噴砂涂裝較為合適砂粒直徑為100～120目，噴砂后零部件表面粗糙度在23～28µm之間，涂裝后膜層附著力最優(yōu)達(dá)到了0級，耐腐蝕性能最佳，經(jīng)過1500h的中性鹽霧試驗，涂層狀況良好。

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作者：李紅艷 單位：河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院