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PPG最新技术|为什么金属件的锐边防腐如此困难?如何解决?

http://www.27580.cn    2019-10-10 14:31:30
    锐边涂覆,是涂料行业面临的一项巨大挑战。锐边涂覆量少,会使涂层性能受损。暴露锐边导致的生锈或腐蚀,是涂层的重大缺陷之一。从制造工艺和涂料或技术的角度来说,应对上述问题有多种解决方案。就制造工艺而言,在涂布之前,磨圆部件锐边,是众所周知的一种方案。但是,这种方案会大幅增加制造成本。就涂料而言,许多客户会采用双涂层系统,但这需要两个单独的烘箱,从而加大了工艺复杂度。底涂层无法始终涂布成合适的厚度,可能无法起到真正的保护作用。干涂法虽然无需复杂的双烘箱,但效果却不尽如人意。此外,干涂法实施起来难度较大,因此不太受欢迎。显然,还需要研究改善锐边涂覆的创新方法。
 
    PPG技术团队,开发出全新的单层高性能锐边保护粉末免底涂技术,其防腐性能远胜于现有的单涂层技术。本文概述了上述新技术的研发过程。

    锐边防腐的挑战


    为什么金属件锐边防腐如此困难?原因在于涂料(液体或粉末)在固化或烘干过程中会发生流动。上图显示了固化后锐边涂料发生的变化。
 
    当锐边上的涂料在固化过程中发生收缩时,涂料会朝着远离锐边的方向进一步流动,导致金属锐边完全外露。这便是防腐失效的开始。因此,改善锐边防腐性能的挑战,在于将涂料涂覆于锐边,并且使之在固化过程中保持原位。我们将同时解决这两大挑战。

    将粉末涂料涂覆于锐边

    对于粉末涂料而言,其涂布过程,要比常见的液态喷涂产品略显复杂。我们在粉末涂料新产品的配方中,加入了特殊的专利型添加剂,以提高涂着效率。只要适当设定涂布参数,便可以使粉末停留在锐边,无需担心发生反电晕。

    使粉末涂料保持锐边原位



    通过限制涂料的流变,使之在固化过程中保持在锐边原位。如果涂布厚度足够,则可能不再需要底涂层来实现防腐。我们希望通过在锐边上,涂布均匀厚度的涂层,以达到防腐效果。我们的目标,是在锐边上涂覆能够实现防腐性能的涂层。



    PPG早期的实验工作,主要聚焦于优化喷涂参数和粉末涂料配方。我们以标准粉末涂料为起点,优化涂料在固化过程中的流动性,直至实现外观和防腐的双效平衡。上图显示了PPG公司内部完成的实验结果,对比了我们的高性能边缘保护涂料配方,与常规涂料在500小时中性盐雾试验下的磷酸铁预处理激光切割板防腐性能。



    上图是高性能锐边保护粉末涂料的另一个实验。该实验中,将产品涂布于磷酸铁预处理热轧钢板上,按照SAEJ23334标准进行40个腐蚀试验循环。值得一提的是,激光切割热轧钢板是防腐难度较大的一种基材。这是因为在激光切割过程中,锐边会产生不利于预处理的氧化物,进而成为防腐的薄弱环节。图4显示我们的配方产品,涂布于激光切割锐边,通过了40次腐蚀试验循环,这足以证明PPG产品的性能。可对比看到,常规涂料在锐边出现了过度腐蚀问题。



    在商业团队的帮助下,我们将上述技术运用到实战中,取得了出色的现场试验效果。图5是实际试验件的历经1000小时盐雾试验后的试验结果照片。对于法拉第笼区域,尤其是锐边位置,我们的配方能够显著降低腐蚀度。



    如上图所示,改善防腐性能背后的机制,在于我们的全新粉末涂料配方,能够比标准配方,显著增加边缘位置的涂层厚度。从上述试验件的SEM图可以清晰看出,两种配方的涂层厚度差距。如图5所示,锐边涂层厚度达到了2.5 mils(50um)。这一厚度水平,避免了底涂层的使用,对于想要降低工艺复杂度并节约成本的客户来说颇具吸引力。由于只需一道涂层生产线和一次烘干,生产效率显著提高。



    上图显示了产品涂布于带大锯齿毛刺边的打孔件的优异效果。这些照片有力证明了PPG的产品远胜于常规涂料的性能,既能涂覆在锐边上,又能在固化过程中保持原位。

    此外,我们还进行了PPG高性能边缘保护产品,和常规涂料的光学效果对比。该试验中,将PPG高性能锐边保护产品与常规涂料,涂布于已涂底漆的相同部件上。光学试验表明,常规涂料不能完全覆盖锐边,而我们的涂料产品则在锐边上形成了较厚的涂层膜。
 

    我们的产品在内部和客户现场试验过程中,均展现出强大性能,能够为仅做化学前处理的金属件,提供优异的防腐效果。这种防腐效果,得益于锐边干涂层膜厚度的增加。这项创新技术能够显著简化重型设备及一般涂料应用的防腐过程。


    来源:PPG


责任编辑:陆虎

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