金属底材的预处理和涂料附着

        金属底材的预处理和涂料附着  用量最大的金属底材是钢材，包括不锈钢、镀锌板（热浸或热喷锌），还有各种铝合金、铜合金底材等。金属底材的机械强度高，坚硬致密，热膨胀率较高，热导率、电导率高，以及很高的表面活性（清洁的金属表面张力高达数百达因每厘米0)。实际涂装中遇到的底材表面却是千差万别。钢材表面会氧化或电化腐蚀生成氧化铁，新轧钢板存在四氧化三铁层，它们会导致下层钢进一步腐蚀。而铝和锌表面生成较为致密的氧化层，从而有更好的保护作用，但一旦机械破损或化学介质侵蚀氧化层脱离后会引起进一步的腐蚀。大气环境中各种污染物———灰尘、油脂、润滑油、表面活性剂等吸附在金属表面形成弱介质层，它们必须在涂装前除去。通常OEM（原装设备制造）涂装线前面有底材处理线，即清洁和化学钝化处理流程。钢材经脱脂、除油、除锈、清洗后进入以磷酸盐为主的磷化槽。在特殊配方处理液中，钢材表面转化为磷酸铁／磷酸亚铁层，并与磷酸锌形成由不同晶体组成的具有一定防腐性能和促进涂料附着的钝化层。以前使用铬酸盐处理液，虽然防腐效果更佳，但是由于重金属铬污染环境，在发达国家已经被禁用。磷化钝化层对涂层附着力的促进作用的机理尚未搞清楚，至少高表面张力的无机表面及可渗透的晶体结构有利于涂料的润湿、渗透和附着。

       由于大气污染，尤其是酸雨和沿海地区盐雾腐蚀的加剧，使得铝合金表面采用涂料保护日益普遍。通常铝合金表面有致密氧化铝层，但表面抛光后导致涂层附着困难。虽然普遍采用含铬酸盐的底漆对附着力有改进作用，但仍不理想。迄今为止，大多数铝材处理仍使用铬酸盐为主的处理液，正在开发无铬、无氰化物的铝钝化层。已开发出有机—无机杂化纳米结构铝合金处理层。它由硅酸乙酯预聚物与含氨基的硅烷偶联剂处理铝合金表面，它们水解聚合为硅溶胶，其中硅羟基与铝水合物缩水形成化学键结合，而氨基功能团可与环氧封闭层形成化学交联，从而生成以纳米二氧化硅为主体，与底材和封闭层化学结合的高性能涂层，配合聚氨酯面涂层其总体性能优于传统的铬酸盐底涂加环氧中间层和聚氨酯面涂。

        镀锌钢板通常表面光洁，属于难附着的底材。在汽车厂内通常经过磷化处理可以改进与电泳底漆的附着力。在现场涂装条件下也可采用特殊的磷化液进行表面处理，或者用磷酸锌底漆以改进附着力。不锈钢是最难进行表面处理的金属底材之一。既难氧化也难转化的不锈钢表面，可以采用打磨或浅喷砂方法提高表面粗糙度以改进涂料附着力。正在发展的活性烷氧基硅烷处理剂也有希望对不锈钢表面处理发挥作用。

        在现场施工和设施维护保养作业的情况下，最常用、最有效的预处理金属底材的方法是喷砂。采用适当的磨料和施工工艺达到一定的标准要求，例如，美国腐蚀防护协会SSPC，瑞典船级社Sa，或ISO标准。近年来由于环保法规日益严格，湿喷砂和高压水除锈等表面处理技术发展很快。但是，它们很容易引起底材表面“闪蚀”，对涂料的附着和防腐产生负而影响时许多结构不允许采用喷砂工艺，只能用机动工具或手工进行表面处理，其清洁度和表面粗糙度难以达到喷砂处理的标准，近年来低处理表面用涂料( surface-tolerantcoatings)发展很快。低处理表面指带一定程度的锈、湿气、油污等于扰涂料附着和引起后续腐蚀的弱介质表面。通过涂料配方调整，改进其与底材的附着力，后面有关章节将会详细续腐蚀的弱介质表面。