飞机马桶盆特氟龙涂层喷涂工艺介绍

刘紫微

(广州飞机维修工程有限公司，广东 广州 510470)

飞机马桶盆特氟龙涂层喷涂工艺介绍

刘紫微

(广州飞机维修工程有限公司，广东 广州 510470)

针对民航客机马桶盆特氟龙涂层的喷涂工艺，对喷涂施工过程作了详细的说明，包括恢复特氟龙涂层的施工工具与设备、流程、质量控制参数，可以作为民航客机马桶盆涂层恢复的指引。

特氟龙;喷涂工艺;马桶盆;飞机

随着人民生活水平的提高，飞机已然成为一种时尚便捷的交通工具，使用率大大的增加，同时旅客对客机安全性、舒适性的要求逐渐提高，当前民航业将客舱舒适性摆在重要位置。而民航客机的老龄化，飞机客舱内饰不断老化、磨损，也伴随着异味的诞生，而且日益严重，无法根除。这些异味往往都来自客舱的厕所马桶，由于马桶盆特氟龙涂层损伤，造成污渍残留，导致异味的诞生，因而有必要对特氟龙涂层进行修复。

1 特氟龙涂层类型

特氟龙涂层采用的涂料是一种独一无二的高性能涂料，喷涂面表现出超强的耐热性、耐磨性、化学惰性、极低摩擦性，具有其他涂料无法抗衡的综合优势。特氟龙涂层喷涂应用灵活，可以均匀的喷涂在马桶盆等复杂的曲面。

特氟龙分为PTFE、PFA、FEP、ETFE等几种基本类型(见表1)，根据施工工艺的不同，制作成分散体涂层和粉体涂层[1]。

表1 几种特氟龙类型

特氟龙涂层性能独特，几乎所有物质都不与特氟龙涂膜粘合，很薄的涂层都有非常优良的不粘性能；特氟龙涂层工作温度区间大，高温稳定不融化，低温也不脆化。以PTFE为例，其分子式为CF2- CF2n，碳链周围被极强的氟原子所包围，C-F键键能高达500J以上，特别稳定，表面呈惰性，几乎所有粘性物质都不能粘附在此表面。

目前民航客机马桶盆很多选自“MONOGRAM”厂家，其马桶盆的特氟龙涂层为水性FEP底漆和面漆，外加一层PFA透明粉末涂层熔融而成。由于长期使用过程中的腐蚀、清洁过程中的磨损，涂层的破坏一种是被污染，一种是涂层破裂。而作为特殊涂层，其修补性差，磨损到一定程度只能去除原有涂层，再进行整体喷涂。

2 工艺流程

飞机厕所马桶盆特氟龙涂层的恢复，工艺流程要求严格按照飞机手册指引的步骤和参数执行[2]，本文所述工艺流程图为“MONOGRAM”厂家马桶盆典型喷涂工艺流程图，如图1所示。涂层包括喷涂底漆、面漆和表面光油，使得特氟龙涂层发挥最好的不粘、耐化、耐磨性能。

主要设备与器材：喷砂机、空压机、高温烤箱、滚动式搅拌机、手动静电粉末喷涂系统、电子秤、测厚仪、烧杯、有机清洁溶剂MEK、120 目氧化铝砂粒、60 目(250μm)的尼龙滤网，杜邦特氟龙涂料。

图1 特氟龙典型喷涂工艺流程图

3 退漆，表面预处理

特氟龙涂层的喷涂对表面的清洁度要求非常高，本身特氟龙是具有不粘性的，要得到良好的喷涂光滑度、覆层附着力就要求表面清洁、毛糙。为了使马桶盆表层得到良好的表面附着力，必须去除表面污垢、油脂、破损老化的特氟龙涂层，步骤为：有机溶剂清洁污垢油脂→高温脱脂脱漆→喷砂→MEK清洁。

特氟龙涂层具有超强的化学稳定性能，几乎不溶于任何溶剂，因此常规的有机溶剂化学清洗的方法只能去除表面的污垢与油脂。

使用有机溶剂做初始表面清洁之后，将马桶盆放入烤箱加温至413-427℃，持续3小时，使表面的油脂和特氟龙涂层脱脂老化，老化后的特氟龙层较之前相比，与基材的附着力有所下降，表面也有碳化现象，降低后续喷砂强度。

喷砂工艺处理质量好坏，直接影响着涂层的附着力。待马桶盆冷却，使用120目氧化铝砂粒媒介，对马桶盆内表喷砂预处理。喷砂清洁等级达到Sa2.5-Sa3级，表面粗糙度Ra为 2～3微米。

4 喷涂工艺

4.1 工艺分析

特氟龙涂层喷涂喷涂工艺是一种溶胶凝胶涂覆工艺，凝胶时形成致密的网状结构。根据涂料的不同分为：分散体涂层加工法(湿式)和粉体涂层加工法(干式)，两种喷涂工艺中，工件的制备预处理和烧结基本一致，在喷涂方法和喷涂设备中存在差异。

分散体涂层的加工方法是使涂层材料均匀的分布在溶剂中形成分散液(固态物质混在液体中)的一种湿法加工，再将混合物通过高压空气雾化并喷涂于工件表面。

粉体涂层加工的方法是一种干式加工，使用的涂层材料为极其细小的固体颗粒形态，加工时使粉状涂层颗粒附着在工件上，随后涂层附着时发生的发散现象，一般采用静电粉末喷涂。随后，涂覆的微粉在烤箱中熔融。

4.2 涂料特性

特氟龙涂料颗粒尺寸小、化学性能稳定，吸入后会损害人体健康，在喷涂时推荐选择带有负压的水幕喷涂间。马桶盆底漆、面漆推荐使用美国杜邦公司生产的953G-506和953G-401是特氟龙FEP水性分散体涂料[3]；表面清漆532G-5011是特氟龙PFA粉体涂料，见表2。

表2 特氟龙涂料及性质

4.3 施工过程

杜邦分散体水性涂料在喷涂前必须进行充分的混合搅拌，将涂料放置滚动搅拌机，以30rpm的速度搅拌30分钟。由于涂料对切变敏感，只能在室温下缓慢滚动或轻轻摇动，严禁使用螺旋桨搅拌器[4]。

试喷样件，选择合适的喷嘴，调整确定最佳喷涂角度、喷枪、表面距离。

喷嘴与工件距离一般为 20-30cm，手提静电喷枪为25-30cm；喷枪运行方式要求与被涂物面呈90°平行运行，喷枪移动速度在30-60cm/s 内调整，要求均匀恒定，持枪不能倾斜或速度多变；喷雾图形搭接合理，由于马桶盆为内凹型曲面，避免漆面流动，所以喷涂动作幅度要保持一定，搭接面积一般为一般为1/4- 1/3，膜厚要均匀。

① 底漆喷涂：均匀的喷涂底漆953G-506到马桶盆内表面，控制喷涂厚度，不要过喷，控制烘干后的厚度在0.005-0.010 mm之间。将马桶盆移至烤箱烘干5-10分钟，温度控制在65-71℃。

② 面漆喷涂：待工件冷却至室温，均匀喷涂2层面漆953G-401到马桶盆内表面，不要过喷，控制烘干后膜厚在0.020-0.025 mm之间。随后进行第一次高温熔融，将马桶盆至于烤箱25-35分钟，控制温度在329-357℃。

③ 清漆喷涂：清漆532G-5011为粉末涂层，采用静电粉末喷涂工艺完成清漆涂装工作。

静电粉末喷涂原理：粉末涂料被压缩空气输送到喷枪, 在分散粉末的同时，喷枪使粉末带上静电荷(负), 带电荷的粉末在气流和电场的作用下被吸附到极性相反的工件上。

将涂层粉末532G-5011用60 目(250μm)的尼龙滤网过筛，调解静电喷枪电压25-40KV之间，在马桶盆表面均匀的涂上2层清漆，逐层烧结，不要过喷，控制膜厚在0.020-0.025mm之间。将马桶放入高温烤箱进行熔融，温度343-357℃，保温20-25分钟或者直到表面平滑。

4.4 喷涂工艺参数

为保证特氟龙涂层的附着力、表面质量，需要进行多层多次喷涂，各层有严格的厚度要求和烤漆温度区间[2]，如表3所示。

表3 特氟龙涂层施工工艺参数

5 烧结过程与涂层质量分析

烧结也就是高温固化，是决定特氟龙涂层好坏的关键工序[5]。这一步骤是将工件加热到一个较高的温度，直至涂层发生一个不可逆反应：涂层材料熔融，与助粘剂形成一个致密的网状结构。氟树脂熔融流动成膜；溶剂、助剂在加温过程中挥发分解；底漆中粘结剂固化产生附着力；氟树脂，粘结剂开始定向分层运动；底，面漆互相渗透融合产生层间结合力，见图2。

图2 烧结固化过程示意图

5.1 底漆与面漆厚度的影响

特氟龙涂层对厚度的要求非常苛刻，如果底漆喷涂过厚，在底漆烘干过程中底漆内的溶剂挥发较慢，不能完全挥发出来，在熔融固化的过程中，底漆的溶剂就会逐渐向面层渗透，导致面层产生针孔和裂纹；如果底漆过薄，由于底漆的主要成分为粘结剂，虽然避免了针孔和裂纹的产生，但是会导致附着力下降涂层容易脱落。如果面漆过厚，表层涂料的流平性变差，烧结过程容易产生皱纹和裂纹；面漆过薄，导致烧结不均匀，又无法达到预期的不粘性，整体性能下降。

5.2 温度和时间的影响

烧结温度和烧结时间直接影响特氟龙涂层的质量。一般情况下涂层的附着力随着烧结温度的升高而愈强。但是烧结温度过高，导致涂层内应力分布不均，涂层将褪色、结疤和鼓泡，甚至碳化，达到一定的温度时，氟树脂分解产生剧毒氟化物；烧结温度过低时，涂层不能充分熔融和流平，涂层发软，覆层容易形成针孔，不能形成致密的特氟龙层。如果固化时间过短，涂层熔融不充分，涂层之间结合力差，容易开裂和脱落；固化时间过长，涂层过烧，失去原有光泽，涂层老化，质量降低。其次是固化速度，固化速度太快，涂层表面过早收缩，造成闭孔结构，毛细内压较高，最终导致涂层破裂。因此涂层固化温度的高低、固化时间的长短、固化速度的快慢对涂层质量的好坏起着决定性的作用。

5.3 冷却验收

冷却速度的快慢对涂层的使用寿命也有一定的影响，因为涂层与基材的收缩量不同，选择将马桶盆放置在烤箱中与烤箱一起冷却，可以得到更加优良的涂层效果。

马桶盆冷却之后，详细检查涂层外表，涂层必须均匀光滑，没有橘皱、针孔、气泡，最后质量验收，测量整体覆膜厚度在0.045-0.060 mm之间。

6 结论

特氟龙涂料作为一种新型高性能涂料，工艺虽然已经非常成熟，质量控制一直不断改进，工业用途十分广泛，但是在民航维修业，由于受适航条款、生产成本、飞机停厂时间等因素的制约，马桶特氟龙涂层翻修并不普遍，喷涂工艺还有待推广和发展。

[1] 徐下忠,吾良福,王文理,等.聚四氟乙烯主要成型制品及生产工艺[J].塑料科技,2005, (1).

[2] MONOGRAM. Component Maintenance Manual 38-33-20[Z].USA,2014.

[3] 美国杜邦.Teflon®技术资料,工业不粘涂料[Z].美国,2013-05-31.

[4] 杨军,刘艳.氟树脂及其在铸铁表面的涂装[J].现代涂料与涂装,2004,(1).

[5] 王绍明,奚海军,苏小彬.水性不粘涂料[J].上海涂料,2005,(6).

[编校：杨 琴]

Introduction to Teflon Coating Spraying Process of Aircraft Toilet Bowl

LIU Ziwei

(GuangzhouAircraftMaintenanceEngineeringCo.Ltd.，GuangzhouGuangdong510470)

This thesis, aiming at the Teflon coating spraying process of aircraft toilet bowl, expatiates on spraying process, including construction tools and equipments, process, quality control parameters for the restoration of the Teflon coating. It can be used as a guideline for toilet bowl coating restoration of civil aircrafts.

Teflon; spray painting; process; toilet bowl; aircraft

2015-01-20

刘紫微(1987- )，男，湖北天门人，助理工程师，研究方向为民航客机客舱设备修理与翻新。

TB39

A

1671-9654(2015)01-035-04