基于抛丸钢板油漆附着力分析与研究

李慧娟，吴丽霞

(咸宁职业技术学院，湖北 咸宁 437100)

基于抛丸钢板油漆附着力分析与研究

李慧娟，吴丽霞

(咸宁职业技术学院，湖北 咸宁 437100)

经过抛丸后的钢板，如果获得适当的表面粗糙度则能保证钢板对油漆有较大的附着力。油漆的附着力越大，产品在室内、室外越经久耐用。本文主要通过实验数据分析研究抛丸之后钢板的表面粗糙度和油漆附着力的关系。

油漆附着力;表面粗糙度;抛丸技术

钢结构材料的抛丸技术是一种常见的材料表面处理技术，利用高速飞行的弹丸，对工件表面进行冲击、刮削以达到清除工件表面的锈蚀、氧化皮和污物，使工件表面具有一定的清洁度和一定的粗糙度，同时能消除零件表面残留的张应力，产生压应力从而提高零件的疲劳强度。

抛丸后的钢材主要用于起重机的主梁，起重机工作的环境往往较恶劣，所以对钢材表面涂层的质量要求较高。本文是基于抛丸处理后的钢板表面粗糙度的研究，继而分析研究抛丸后钢板表面粗糙度与涂层质量之间的关系，即分析研究表面粗糙度对油漆附着力的影响。

一、层与钢板

1.涂层在钢板表面的结合方式

涂料在钢板表面的附着结合方式常见的有三种方式，一是主价键结合，即涂料的化学基团与基材表面基团的化学结合，它是最强的结合方式;二是极性结合，即涂料中的正负电子相对于基材极性的吸引;三是机械结合，即涂料与基材表面粗糙度或表面轮廓的物理联结，表面粗糙度对涂层附着力的影响主要是通过影响机械结合的方式来讨论的。钢材表面处理质量是影响涂层体系寿命的主要因素，要分析涂层的质量，必须分析抛丸处理后钢板的表面粗糙度与油漆附着力的关系。

2.油漆涂层质量与钢板表面质量的关系

涂装工艺的关键是钢结构涂装前的表面质量，为了使涂层与基体具有较好的粘结性能，必须对涂装的钢板表面进行一定的处理。首先，钢板表面必须保持洁净，不允许有灰尘、油污、水渍或其它污垢和疏松氧化物。其次，喷涂时，涂层与基体的结合一般以机械结合为主，因此，在不影响喷涂质量的前提下，涂层与基体应尽可能地增大接触面积，适当的粗糙度有助于提高涂膜附着力，延长涂层的寿命。

对钢板进行抛丸处理，其目的除了达到要求的表面清洁度之外，还使钢板表面获得一定的微观不平整度，即表面粗糙度，如图1所示。钢板抛丸后的表面粗糙度通常以一些主要的波峰和波谷之间的高度值来表示。钢板的表面粗糙度对漆膜的附着力，防腐蚀性能和保护寿命有很大的影响。钢板表面具有合适的表面粗糙度有利于漆膜保护性能的提高，表面粗糙度过小，不利于漆膜保护性能的提高;钢板表面粗糙度过大，如果漆膜用量一定时，会造成漆膜厚度分布不均，尤其在波峰处的漆膜的厚度不足而低于设计要求，引起钢板的锈蚀。表面粗糙度过大，在较深的波谷处容易残留气泡，成为导致油漆因气泡脱落的主要原因。该实验中采用的抛丸粒子是直径1mm的钢球，经该抛丸粒子抛丸处理后钢板所获得的表面粗糙度值的理论范围为35～65μm。

图1 抛丸后钢板的微观形状

二、实验方案及实施

1.实验要求分析

根据抛丸技术实验方案要求，在不同的表面粗糙度的钢板上，选用相同种类的涂料，做相同厚度的涂层，研究表面粗糙度与油漆附着力的关系;根据湖北三六重工有限公司现有的仪器和设备进行实验。

2.实验设备情况

湖北三六重工有限公司拥有表面粗糙度检测仪，油漆厚度检测仪和油漆附着力检测仪等相关的检测仪表。油漆厚度的检测直接采用油漆厚度检测仪检测读数;油漆附着力的检测采用的方法是百格测试法进行检测分析。

3.表面粗糙度的测量

将抛丸后的同一钢板，切割出5个10cm×10cm的试样钢板，在每块钢板上随机测量十个点的表面粗糙度值，并取平均值，数据记录见表1，将5个试样钢板的表面粗糙度值的平均值记录下来分别为:37.6μm、54.1μm、51.2μm、44.9μm、60.4μm。将5个试样钢板放在一起，涂上相同类型和相同厚度的油漆，在相同的环境中放置一段时间，油漆晾干后进行油漆附着力的检测。

表1 表面粗糙度数据(单位:μm)

4.油漆起落面积的测量

测试方法:在该实验中测试油漆附着力采用百格测试法，用百格刀(加型号)在测试样的表面划10×10个(100个)1mm×1mm小网格，每一条划线应深及油漆的底层;用毛刷将测试区域的碎片刷干净;用3M600号胶纸或等同效力的胶纸牢牢粘住被测试小网格，并用橡皮擦用力擦拭胶带，以加大胶带与被测区域的接触面积及力度;用手抓住胶带一端，在垂直方向(90°)迅速扯下胶纸，同一位置进行2次相同试验，用放大镜观察并记录油漆脱落的情况。油漆脱落面积越大，说明油漆附着力越小，反之，油漆附着力越大。

用百格刀按照上述方法，在每个试样上取5个点进行测试，用放大镜观察，并记录油漆起落的情况，计算每次起落油漆面积所占比例并记录，取平均值，详细数据见表2，并参照国家评定标准评定试样钢板油漆涂层的质量，将表2中各试样的平均值与表3中的数据比较，可得试样油漆涂层质量可达ISO等级1级。

表2油漆起落试验数值

5.涂层附着力划格法测试的评定标准

按照上述测试方法获得相关数据分析后，参照下列标准即可知道抛丸处理后的钢板，涂层附着力是否达到使用要求和标准，见表3。

表3 参考标准:《GBT9286－1998色漆和清漆漆膜的划痕实验》

三、实验数据分析

1.实验指标的确定

本实验主要讨论在抛丸处理后的钢板取得不同的表面粗糙度值，选用相同种类的涂料，做相同厚度的涂层，通过直接分析表面粗糙度值大小与粘起油漆面积比例大小的关系，间接来确定表面粗糙度值大小与油漆附着力的关系，所以表面粗糙度和粘起油漆面积的大小为该实验的两个重要的指标。

表4 表面粗糙度与粘起油漆面积%

2.实验数据分析

从表1所有数据分析可得，该钢板抛丸处理后所获得的表面粗糙度数值均在理论范围35～65μm内。表2中各试样数据的平均值均小于5%，根据表3中的数据比较可得:试样油漆涂层质量均可达ISO等级1级。将表1和表2中获得的平均值总结并归纳见表4，从表4中可得表面粗糙度数值从小到大的排序为:试样号1—试样号4—试样号3—试样号2—试样号5;粘起油漆面积从小到大的排序和表面粗糙度值从小到大的排序是一样的，即表面粗糙度数值在35～65μm范围内，表面粗糙度值越小，粘起油漆面积越小，即油漆附着力越大，反之，则油漆的附着力越小。

四、结语

该实验在油漆种类相同，涂层厚度相同的情况下，通过分析钢板抛丸后一定范围内表面粗糙度值的大小，直接得出油漆涂层起落面积的大小与表面粗糙度值大小的关系，即表面粗糙度值越小，粘起油漆面积越小，进而间接得出表面粗糙度值大小与油漆附着力大小的关系，即表面粗糙度值越小，油漆附着力越大。本实验不足之处，因实验条件有限，钢板抛丸所获得的表面粗糙度值在35～65μm，只能得出在这一范围内表面粗糙度和油漆附着力的关系。如果表面粗糙度值小于35μm，甚至接近零的时候，是否还能满足这一关系，满足这一关系的临界值应该为多少，还有待研究与探索。

［1］嵇敬文.除尘器［M］.北京:中国建筑工业出版社，1981.

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TG2

A

2095－4654(2015)09－0060－03

2015－06－19

咸宁职业技术学院院级重点课题“起重机钢结构抛丸技术的研究”阶段性成果(2012yja001)