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1、第五章 表面涂敷技术,涂料与涂装粘结与粘涂堆焊热喷涂电火花表面涂敷熔结热浸镀搪瓷涂敷陶瓷涂敷陶瓷涂层塑料涂敷,热喷涂,热喷涂技术是采用气体、液体燃料或电弧、等离子弧、激光等作热源，使金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它们的复合材料等喷涂材料加热到熔融或半熔融状态，通过高速气流使其雾化，然后喷射、沉积到经过预处理的工件表面，从而形成附着牢固的表面层的加工方法。这种方法称为喷涂方法。将喷涂层再加热重熔，则产生冶金结合。这种方法称为喷焊，又称喷熔。,热喷涂特性,热喷涂能达到各种性能目的：耐磨性、耐热性、耐腐蚀、抗氧化和润滑等。适用材料广：金属、合金、陶瓷、水泥、塑料、石膏、木材等。喷涂层
2、厚度达0.5-5mm，而且对基体材料的组织和性能影响很小。,一、热喷涂原理,1喷涂涂层形成过程和涂层形成原理,2涂层结构,涂层结构,涂层是层状结构，是一层一层堆积而成.涂层的性能具有方向性，垂直和平行涂层方向上的性能是不一致的。部分孔隙或空洞，其孔隙率一般在420之间。涂层中伴有氧化物和夹杂。涂层经适当处理后，结构会发生变化。,3涂层结合机理,涂层的结合包括涂层与基体表面的结合和涂层内部的结合。结合力：涂层与基体表面的结合强度。内聚力：涂层内部的结合强度。,涂层结合机理,（1）机械结合 碰撞成扁平状并随基体表面起伏的颗粒，由于和凹凸不平的表面互相嵌合，形成机械钉扎而结合。一般说来，涂层与基体表
3、面的结合以机械结合为主。,（2）冶金-化学结合,这是当涂层和基体表面出现扩散和合金化时的一种结合类型，包括在结合面上生成金属间化合物或固溶体。当喷涂后进行重熔即喷焊时，喷焊层与基体的结合主要是冶金结合。（3）物理结合 颗粒对基体表面的结合，是由范德华力或次价键形成的结合。,4涂层残余应力,当熔融颗粒碰撞基体表面时，在产生变形的同时受到激冷而凝固，从而产生微观收缩应力，涂层的外层受拉应力；基体，有时也包括涂层的内层则产生压应力。涂层中的这种残余应力是由喷涂热条件及喷涂材料与基体材料物理性质的差异所造成的，它影响涂层质量，限制涂层的厚度。工艺上要采取措施以消除和减少涂层残余应力。,二、热喷涂的种类
4、和特点,1热喷涂种类按涂层加热和结合方式，热喷涂有喷涂和喷熔两种。喷涂：基体不熔化，涂层与基体形成机械结合；喷熔：是涂层经再加热重熔，涂层与基体互溶并扩散形成冶金结合。它们与堆焊的根本区别都在于母材基体不熔化或极少熔化。,热喷涂技术按照加热喷涂材料的热源种类分为：,火焰喷涂电弧喷涂高频喷涂等离子弧喷涂超音速喷涂爆炸喷涂,2热喷涂特点,（l）适用范围广涂层材料可以是金属和非金属（如聚乙烯、尼龙等塑料，氧化物、氮化硅、氮化硼等陶瓷）以及复合材料。被喷涂工件也可以是金属和非金属（如木材）。用复合粉末喷成的复合涂层可以把金属和塑料或陶瓷结合起来，获得良好的综合性能。其他方法难以达到。,（2）工艺灵活,
5、施工对象小到10mm内孔，大到铁塔、桥梁等大型结构。喷涂既可在整体表面上进行，也可在指定区域内涂敷，既可在真空或控制气氛中喷涂活性材料，也可在野外现场作业。,（3）喷涂层的厚度可调范围大,涂层厚度可从几十微米到几毫米，表面光滑，加工量少。用特细粉末喷涂时，不加研磨即可使用。,（4）工件受热程度可以控制,除喷熔外，热喷涂是一种冷工艺.例如氧-乙炔焰喷涂、等离子喷涂或爆炸喷涂，工件受热程度均不超过250，工件不会发生畸变，不改变工件的金相组织。,（5）生产率高,大多数工艺方法的生产率可达到每小时喷涂数千克喷涂材料，有些工艺方法可高达50kgh以上。,三、热喷涂预处理 是喷涂工艺中一个重要工序,为了
6、提高涂层与基体表面的结合强度，在喷涂前，对基体表面进行清洗、脱脂和表面粗糙化等预处理，是喷涂工艺中一个重要工序。,1基体表面的清洗、脱脂,（l）碱洗法。碱洗法是将基体表面放到氢氧化钠或碳酸钠等碱性溶液中，待基体表面的油脂溶解后，再用水冲洗干净。（2）溶液洗涤法。溶液洗涤法是采用挥发性溶液，如酒精、丙酮、汽油、三氯乙烯和过氯乙烷乙烯等，它们的主要作用是把基体表面的矿物油溶解掉，再加以清除。,（3）蒸气清洗法。,蒸气清洗法是采用三氯乙烯蒸气进行清洗，尽管这种方法的清洗效果很好，但是对人体有一定的危害。,（4）对疏松表面的清洗、脱脂,对疏松表面（如铸铁件）的清洗、脱脂是比较困难的。尽管油脂不在工件表
7、面，但在喷涂时，由于基体表面的温度升高，疏松孔中的油脂就会渗透到基体表面，对涂层与基体的结合极为不利。因此，对疏松基体表面，经过清洗、脱脂后，还需要将其表面加热到250左右，尽量将油脂渗透到表面，然后再加以清洗。,2基体表面氧化膜的处理,一般采用机械方法去除氧化膜：如切削加工方法和人工除锈法，也可以采用硫酸或盐酸进行酸洗。,3基体表面的粗化处理,是提高涂层与基体表面机械结合强度的一个重要措施。喷涂前4h8h内必须对工件表面进行粗糙化处理。常用的表面粗化处理方法如下：1）喷砂法 喷砂是最常用的粗糙化工艺方法。砂粒有冷硬铁砂、氧化铝砂、碳化硅砂等多种，可根据工件表面的硬度选择使用。,（2）机械加工
8、法,对轴、套类零件表面的粗化处理，可采用挑扣、开槽、滚花等简便切削加工方法，这样它可限制涂层的收缩应力，增加涂层与基体表面的接触面积，提高涂层与基体以及涂层间的结合强度。对涂层结合力要求不高的轴类工件，可在要求修复的区域内进行车螺纹和滚压处理，形成粗糙表面，一般为每厘米10条纹左右。需高结合力时，则可车20条左右。车削形状为阶梯状，阶梯的尖角最好加工成圆角，喷涂后不易产生缺陷。,（3）化学腐蚀法,基体表面进行化学腐蚀，由于晶粒上各个晶面的腐蚀速度不同，可形成粗糙的表面。,（4）电弧法（又称电火花拉毛法）,是将直径比较细的镍（或铝）丝作为电极，在电弧作用下，电极材料与基体表面局部熔合，产生粗糙的
9、表面。这种方法适用于硬度比较高的基体表面，但不适用于比较薄的零件表面。,4基体表面的预热处理,涂层与基体表面的温度差会使涂层产生收缩应力，从而引起涂层开裂和剥落。基体表面的预热可降低和防止上述不利影响。但预热温度不宜过高，以免引起基体表面氧化而影响涂层与基体表面的结合强度。一般基体表面的预热温度在200300之间,5非喷涂表面的保护,在喷砂和喷涂前，必须对基体的非喷涂表面进行保护，其保护方法可根据非喷涂表面的形状和特点，设计一些简易的保护罩。保护罩材料可采用薄铜皮或铁皮。对基体表面上的键槽和小孔等不允许外物进入的部位，喷砂前可以用金属、橡胶或石棉绳等堵塞，喷砂后换上炭素物或石棉等，以防止熔融的
10、热喷涂材料进入。,四、热喷涂材料,（一）热喷涂线材（1）碳钢及低合金钢丝最常用的是 优质碳素结构钢丝和碳素工具钢丝。一般采用电弧喷涂，用于喷涂曲轴、柱塞、机床导轨等常温工作的机械零件滑动表面耐磨涂层及磨损部位的修复。,(2)不锈钢丝,1Cr13、2Cr13、3Cr13等马氏体不锈钢丝主要用于强度和硬度较高、耐蚀性要求不太高的场合，其涂层不易开裂。1Cr17在氧化性酸类、多数有机酸、有机酸盐水溶液中有良好的耐蚀性。1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢丝有良好的工艺性能，在多数氧化性介质和某些还原性介质中都有较好的耐蚀性，用于喷涂水泵轴等。由于不锈钢涂层收缩率大，易开裂，适于喷涂薄层。,（3）铝丝,
11、铝和氧有很强的亲和力，铝在室温下大气中就能形成致密而坚固的Al2O3氧化膜，能防止铝进一步氧化。纯铝喷涂除大量用于钢铁保护涂层外，还可作为钢的抗高温氧化涂层、导电涂层和改善电接触的涂层。一般铝丝纯度（质量分数）应大于99.7。铝丝直径23mm，喷涂时，表面不得有油污和氧化膜。,（4）锌丝,在钢铁件上，只要喷涂0.2mm的锌层，就可在大气、淡水、海水中保持几年至几十年不锈蚀。锌的纯度要求（质量分数）在99.85以上的纯锌丝。在锌中加铝可提高涂层的耐蚀性能，若铝的质量分数为30，则耐蚀性最佳。锌喷涂广泛用于大型桥梁、铁路配件、钢窗、电视台天线、水闸门和容器等。,（5）钼丝,钼与氢不产生反应，可用于
12、氢气保护或真空条件下的高温涂层。钼是一种自粘结材料，可与碳钢、不锈钢、铸铁、蒙乃尔合金、镍及镍合金、镁及镁合金、铝及铝合金等形成牢固的结合。钼可在光滑的工件表面上形成1um的冶金结合层，常用作打底层材料。,如机床导轨喷涂钢时，用钼作为打底层可增加钢喷涂层与基体的结合强度。钼的摩擦系数小，适用于喷涂活塞环和摩擦片。但钼不能作为铜及铜合金、镀铬表面和硅铁表面的涂层。,（6）锡及锡合金丝,锡涂层具有很高的耐腐蚀性能，常用作食品器具的保护涂层，但锡中砷的质量分数不得大于0.015。含锑和钼的锡合金丝具有摩擦系数低、韧性好、耐蚀性和导热性良好等特性。在机械工业中，广泛应用于轴承、轴瓦和其他滑动摩擦部件的
13、耐磨涂层。此外，锡可在熟石膏等材料上喷涂制成低熔点模具。,（7）铅及铅合金丝,铅具有很好的防X射线辐射的性能，在原子能工业中广泛用于防辐射涂层。含锑和铜的铅合金丝材料的涂层具有耐磨和耐蚀等特性，用于轴承、轴瓦和其他滑动摩擦部件的耐磨涂层。但涂层较疏松，用于耐腐蚀时需经封闭处理。由于铅蒸气对人体危害较大，喷涂时应加强防护措施。,（8）铜及铜合金丝,铜主要用于电器开关的导电涂层、塑料和水泥等建筑表面的装饰涂层；黄铜涂层则用于修复磨损及超差的工件，如修补有铸造砂眼、气孔的黄铜铸件，也可作装饰涂层。黄铜中加入质量分数为1左右的锡，可改善耐海水腐蚀性能。铝青铜的强度比一般黄铜高，耐海水、硫酸和盐酸的腐蚀
14、，有良好的耐磨性和抗腐蚀疲劳性能，采用电弧喷涂时与基体结合强度高，可作为打底涂层，常用于水泵叶片、气闸活门、活塞及轴瓦等的喷涂。磷青铜涂层比其他青铜涂层更为致密，有良好的耐磨性，可用来修复轴类和轴承等的磨损部位，也可用于美术工艺品的装饰涂层。,（9）镍及镍合金丝,蒙乃尔合金对氨水、海水、照相用药剂、酚醛、甲酚、汽油、矿物油、酒精、碳酸盐水溶液及熔盐、脂肪酸以及其他有机酸的耐蚀性优良，对硫酸、醋酸、磷酸和干燥氯气等介质的耐蚀性较好；但对盐酸、硝酸、铬酸等介质不耐蚀。常用于水泵轴、活塞轴、耐蚀容器的喷涂。,80Ni20Cr在高温下几乎不氧化，是最好的耐热耐蚀材料，常用于高温耐腐蚀涂层。镍铬耐热合金
15、丝涂层致密，与母材金属的结合性好，常用于A12O3、ZrO2等陶瓷涂层的打底层，但不能用于硫化氢、亚硫酸气体以及硝酸和盐酸介质中。,（10）复合喷涂丝,用机械方法将两种或更多种材料复合压制成喷涂线材称复合喷涂丝。不锈钢、镍、铝等组成的复合喷涂丝，利用镍、铝的放热反应使涂层与多种基体（母材）金属结合牢固，而且因复合了多种强化元素，改善了涂层的综合性能，涂层致密，喷涂参数易于控制，便于火焰喷涂。因此，它是目前正在扩大使用的喷涂材料，主要用于油泵转子、轴承、汽缸衬里和机械导轨表面的喷涂，也可用于碳钢和耐蚀钢磨损件的修补。,（二）热喷涂粉末,粉末材料可分为:金属及合金粉末、陶瓷材料粉末和复合材料粉末。
16、1金属及合金粉末（1）喷涂合金粉末 又称冷喷合金粉末，这种粉末不需或不能进行重熔处理。按其用途分为打底层粉末和工作层粉末。打底层粉末用来增加涂层与基体的结合强度；工作层粉末保证涂层具有所要求的使用性能。放热型自粘结复合粉末是最常用的打底层粉末。工作层粉末熔点要低，具有较高的伸长率，以避免涂层开裂。,（2）喷熔合金粉末,又称自熔性合金粉末因合金中加入了强烈的脱氧元素如 Si、B等，在重熔过程中它们优先与合金粉末中氧和工件表面的氧化物作用，生成低熔点的硼硅酸盐覆盖在表面，防止液态金属氧化，改善对基体的润湿能力，起到良好的自熔剂作用，所以称之为自熔性合金粉末。喷熔用的自熔性合金粉末有镍基、钴基、铁基
17、及碳化钨等四种系列。,2陶瓷材料粉末,陶瓷属高温无机材料，是金属氧化物、碳化物、硼化物、硅化物等的总称，其硬度高，熔点高，但脆性大。常用的陶瓷粉末有：,(1)氧化物使用最广泛的高温材料。氧化物陶瓷粉末涂层与其他耐热材料涂层相比，绝缘性能好，热导率低，高温强度高，特别适合作热屏蔽和电绝缘涂层。(2)碳化物包括碳化钨、碳化铬、碳化硅等，很少单独使用，往往采用钴包碳化钨或镍包碳化钨，以防止喷涂时产生严重失碳现象。为保证涂层质量，须严格控制喷涂工艺参数，或在含碳的保护气氛中喷涂。碳化钨是一种超硬耐磨材料，由于温度和均匀度等因素，其组织及性能很难达到烧结碳化钨硬质合金的性能。碳化铬、碳化硅也可用作耐磨或
18、耐热涂层。,3复合材料粉末,复合材料粉末是由两种或更多种金属和非金属（陶瓷、塑料、非金属矿物）固体粉末混合而成。其特点是：（1）复合粉的粉粒是非均相体，在热喷涂作用下形成广泛的材料组合，从而使涂层具有多功能性。,（2）复合材料之间在喷涂时可发生某些希望的有利反应，改善喷涂工艺，提高涂层质量（例如，可制成放热型复合粉，使涂层与基体除机械结合外，还有冶金结合，提高涂层结合强度）。（3）包覆型复合粉的外壳，在喷涂时可对核心物质提供保护，使其免于氧化和受热分解。,按照复合粉末的结构，一般分为包覆型、非包覆型和烧结型。包覆型复合粉末的芯核被包覆材料完整地包覆着；非包覆型粉末的芯核被包覆材料包覆程度是不均
19、匀和不完整的。,按照复合粉末形成涂层的机理可分为自粘结（增效或自放热）复合粉末和工作层粉末。自粘结复合粉末多用作基体与工作层间的过渡层，即打底层粉末。它在喷涂时产生放热反应，有助于涂层与基体的结合，形成致密而又粗糙的过渡层，有效地改善涂敷性能。工作层复合粉末品种较多。,涂层功能,按照涂层功能，复合粉末有：硬质耐磨复合粉末、耐高温和隔热复合粉末、耐腐蚀和抗氧化复合粉末、绝缘和导电复合粉末、以及减摩润滑复合粉末等多种。,4塑料,塑料具有良好的防粘、低摩擦系数和特殊的物理化学性能。,五、热喷涂装置和设备,1）氧一乙炔焰喷涂装置 喷枪主要由两部分组成：产生火焰的氧、乙炔供给系统和喷涂粉末供给系统。,爆
20、炸喷涂是氧一乙炔焰喷涂技术中最复杂的一种方法。它是将一定量的粉末注入喷枪的的同时，引入一定量的氧一乙炔混合气体，将混合气体点燃引爆产生高温（可达3300），使粉末加热到高塑性或熔融状态，以每秒48次的频率高速（可达700ms760ms）射向工件表面，形成高结合强度和高致密度的涂层。,爆炸喷涂,2）等离子弧喷涂原理,等离子喷涂是利用等离子焰流，即非转移等离子弧作热源，将喷涂材料加热到熔融或高塑性状态，在高速等离子焰流引导下高速撞击工件表面，并沉积在经过粗糙处理的工件表面形成很薄的涂层。涂层与母材的结合主要是机械结合。,2）等离子弧喷涂原理,等离子焰温度高达10000以上，可喷涂几乎所有固态工程材
21、料，包括各种金属和合金、陶瓷、非金属矿物及复合粉末材料等。等离子焰流速达1000ms以上，喷出的粉粒速度可达180ms600ms，得到的涂层致密性和结合强度均比火焰喷涂及电弧喷涂高。,六、喷（涂，熔）层常见缺陷和预防措施,1.喷涂层常见缺陷和预防措施脱壳 喷涂后全部和部分涂层从工作表面脱落称脱壳（或剥落）。产生原因：涂层/基材结合强度不够；涂层收缩，产生剪切力。预防措施：1）提高表面准备质量，即保证净、毛、新；2）合理控制工艺参数，掌握好工件预热温度，防止待喷表面氧化。3）喷涂平面工件，在工件边缘预制一些小槽，或用电焊在边缘堆焊一周。,裂纹产生原因：涂层冷却收缩时，受到基材阻碍，产生拉应力，当
22、其大于涂层本身抗拉强度时，则产生裂纹。预防措施：1）喷枪距工件不可太近，涂层温度控制在小于250，喷后不要急冷；2）每一行程喷得薄一些，0.15mm。,多孔疏松产生原因：喷涂工艺参数控制不当，粉末的温度或速度不够或粉末质量不良。预防措施：加大火焰，火焰热量要集中，减少出粉量和送粉气流，调整枪距，喷嘴与工件垂直。粒度：150-250目 乙炔气不要含过多的湿气,2.喷熔层常见缺陷和预防措施,喷熔层裂纹产生原因：1）重熔前预热温度太低或重熔后冷速太快；2）喷熔层与基材金属的膨胀系数相差太大；3）基材冷却时出现较大的相变应力。预防措施：1）按要求进行预热，选择适当的冷却方式；2）根据基材金属的膨胀系数
23、，选择膨胀系数相近的金属粉末；3）必要时预喷一层塑性好的合金过渡层；4）将产生裂纹的工件重新预热后再熔化一遍。,喷熔层凝聚产生原因：基材表面或合金粉末氧化严重，超过了自熔合金的脱氧能力，合金粉末与基材被氧化层隔开，液态合金在表面张力的作用下凝聚。必须彻底清除 预防措施：合理选用粉末，精心操作，尽力减少基材表面与合金粉的氧化。,喷熔层剥落产生原因：1）工件表面准备不合乎要求；2）二步法操作过程中重熔速度过快，粉末覆盖层尚未熔化形成镜面反光时就转移了火焰，未形成冶金结合；3）厚喷层未熔透，或基材表面温度过低；4）工件预热温度过高，重熔时间过长，工件表面或粉末严重氧化。预防措施：1）按规定要求做好工
24、件准备工作；2）重熔时，工件温度应升高并使喷熔层附近部分的基材接近熔化层的温度；3）熔化厚喷层时，火焰应稍作停留，使表里都达到熔化温度；4）严格控制预热温度和重熔时间。,喷熔层夹渣产生原因：1）熔化速度过快，熔渣尚未完全浮出；2）合金粉末质量不佳，如熔点高、粘度大、脱氧能力不足。预防措施：1）重熔瞬间，稍提高火焰，在熔化处停留，使渣完全浮出；2）选择质量好的粉末；3）工件表面要特别注意保持清洁。,喷熔层气孔产生原因：1）工件表面准备不当，有铁锈、油污；2）工件表面及合金粉末严重氧化；3）粉末潮湿，基材的S,Pb含量较高；4）重熔温度过高或时间过长，引起喷熔层翻泡。预防措施：1）切实做好工件准备
25、；2）预热温度不要过高，用于二步法的粉末不要太细；3）粉末应先烘干；4）掌握好重熔时的温度和时间。,七、热喷涂涂层后处理和涂层性能的检验,（一）热喷涂涂层后处理 1.冷却 热喷涂后，工件因温升不高，一般可直接空冷。对于细长、薄壁等零件，为防止变形，可采取缓冷方法。涂层应尽快进行后处理。如镍基或钴基自熔性粉末喷涂后，应在10501300进行熔融处理；较小的工件可在氢保护气氛炉内加热熔融。有的涂层在喷涂后可迅速加热到规定的温度，保温15min，然后在静止空气中冷却。,2.封孔涂层为多孔结构，可贮存润滑油，起到减磨作用。但多孔易使腐蚀性介质渗入，造成基材腐蚀，需要进行封孔处理。涂层表面需封闭的工件应
26、在喷涂后立即进行。根据工件使用状态选择涂层封闭剂.常用封闭剂有：1）高熔点蜡类如美国METCO-185石蜡密封剂，熔点85，能耐盐、酸、和淡水，但不耐溶剂和碳氢化合物。喷涂后可直接涂覆。,2）酚醛树脂适用于金属和陶瓷涂层。具有良好的润湿性，优良的粘接适应性、抗冲击，可抗除强碱以外的大多数有机化学试剂，耐热性良好。工件温度小于80 后使用。3）环氧树脂 有许多种类和等级，根据工况条件使用。工件温度小于80 后使用，以免过早固化。此外，还有油漆、氯化乙烯等,（二）热喷涂涂层性能的一般检验,在生产现场，常采用简便方法对涂层进行初步质量检验。用肉眼观察涂层是否均匀，有无明显隆起现象，表面粗糙度是否符合
27、要求等。检验涂层与基体结合力时，可用钢棒轻敲涂层和未喷涂的工件表面，如发出的声音相似，则涂层与基体结合力好；声音低沉则不好。涂层表面微裂纹的检查，可在有一定温度的工件表面上涂乙醇或石油醚，在熔剂蒸发的数秒钟内，若看到涂层表面有暗色线条则表明涂层有微裂纹存在。,（三）涂层与基体表面的结合强度试验,1定性试验方法（1）杯突试验（又称球面凹坑试验）（2）偏心车削试验（3）涂层弯曲强度试验（4）反复冲击试验,2定量试验方法,（1）涂层与基体表面的结合强度的拉伸试验。（2）涂层与基体表面的结合强度的剪切试验。,热喷涂与其它工艺的对比,涂 装 技 术,将有机涂料涂覆于物体表面并干燥成膜 的过程,简称“涂装
28、”，俗称“油漆”,功能：装饰作用 给人以美感保护作用 具有一定的耐水性、耐溶性、耐油性、耐化学腐蚀性标志作用 由醒目涂料颜色制成标志牌、道路分离线、不同颜色涂料区分管道、设备、槽车、容器等的作用及所装物质特种功能 使物体获得调节热，电传导性，防止生物附着（杀菌）、示温、声波、雷达波反射与吸收，夜光等作用起色调作用，改善环境作用,第一节 涂料基本组成及其作用,一、涂料的组成 由成膜物质、颜料、溶剂和助剂四部分组成1.成膜物质 组成涂料的基础，具有粘接涂料中其它组分形成涂膜的功能，决定涂膜和涂料性能。,成膜物质,天然油脂,干 性 油：如桐油、亚麻仁油等，涂膜干燥迅速,半干性油：如豆油、棉籽油、葵花
29、籽油等，涂膜干燥较缓,不干性油：如椰子油、花生油、蓖麻油等，不能自行干燥，但可与干性油或树脂混 合制成涂料,天然树脂：松香、虫胶和琥珀等,合成树脂：酚醛树脂、醇酸树脂等,2.颜料 使涂膜呈现颜色和遮盖力，增强耐老化性、耐磨性、防饰、防污等能力 颜料呈粉末状、不溶于水或油、而能均匀地分散于介质中,颜料,着色颜料：如钛白、锌钡白、炭黑、铁红、镉红、铁 蓝、铁黄、铬黄、铅铬橙、铜粉、铝粉等，具有着色性、遮盖性、耐久性、耐热性、耐磨性体质颜料：如大白粉、石膏粉、滑石粉、硅藻土等，具有增厚涂膜、加强经久、坚硬、耐磨等作用防锈颜料：如氧化铁红、铝粉、锌粉、红丹、锌铬黄等，增强涂膜的防锈能力其他颜料：发光颜
30、料、荧光颜料、示温颜料等,3.溶 剂,使涂料保持溶解状态，调整涂料粘度使涂料具有均衡的挥发速度消除涂膜的针孔，刷痕等缺陷,溶剂,植物性溶剂：如松节油等石 油 溶 剂：如汽油、松香水煤 焦 溶 剂：如苯、甲苯、二甲苯等醛 类：如乙酸乙酯、乙酸丁酯酮 类：如丙酮、环己酮醇 类：如乙醇、丁醇等,4.助剂,用量小，对涂料的储存性、施工性、涂膜的物理性质，有明显作用。,催干剂：主要起促进干燥作用。如二氧化锰、氧化铝、氧化锌、醋酸钴、亚油酸盐、松香酸盐、环烷酸盐等。固化剂：有些涂料需要利用酸、胺、过氧化物等固化剂与合成树脂发生化学反应才能固化，干结成膜、如用于环氧树脂漆的乙二胺、二乙烯三胺，邻苯漆二甲酸酐
31、、酚醛树脂、氨基树脂、聚酰胺树脂等,增强剂:常用于不用油而单用树脂的树脂漆中，以减少脆性。表面活性剂：改善颜料在涂料中的分散作用防结皮剂：防止油漆结皮防沉淀剂：防止颜料沉淀防老化剂：提高涂膜理化性能、延长使用寿命紫外线吸收剂：润湿助剂、防霉剂、增滑剂、消泡剂等,二.涂料分类,1.按涂料形态分类,固态涂料：粉末涂料,液态涂料,有溶剂,无溶剂,溶剂型涂料,溶剂分散型涂料,水性涂料,无溶剂涂料,增塑剂分散涂料,2.按涂料成膜机理分类,非转化型涂料,转化型涂料,挥发型涂料,热熔型涂料,水乳胶型涂料,塑性涂料,氧化聚合型涂料,热固化型涂料,化学交联型涂料,辐射固化型涂料,3.按涂料施工方法分类,刷涂涂料
32、,辊涂涂料,喷涂涂料,浸涂涂料,淋涂涂料,电泳涂料,阳极电泳涂料,阴极电泳涂料,4.按涂膜干燥方式或使用层次分类,涂膜干燥方式,常温干燥涂料（自干漆）,加热干燥涂料（烘漆）,湿固化涂料,蒸汽固化涂料,辐射能固化涂料,光固化涂料,电子束固化涂料,5.按涂料外观分类,按透明性能分,清漆（能透底），其中带有颜色的称透明漆,涂料使用层次,底 漆,腻 子,二道底漆,面 漆,色漆（不透底）,按涂膜的光泽分,光 漆,半光漆,无光漆,按涂膜表面外观分,皱纹漆,锤纹漆,桔纹漆,浮雕漆,三、涂料命名,1.我国涂料产品的命名原则,GB2706规定：全名=颜料或颜色名称+成膜物质名称+基本名称例：红醇酸磁漆、锌黄酚醛
33、防锈漆等,2.型 号,为了区别同一类型各种涂料，在名称之前必须加一个型号，型号由三部分组成：,成膜物质类别代号+涂料基本名称+序 号,表同类品种间的组成、配比或用途不同,用两位数字表示,用汉语拼音字母表示,例如：C 04-2,序 号,基本名称（磁漆）,成膜物质（醇酸树脂),成膜物质类别代号见表9-1,涂料基本名称代号见表9-2,3.辅助材料的命名及型号,一个汉语拼音字母（1-2）位阿拉伯数字,辅助材料种类,序号：区别同一类型的不同品种,例如：X 5,序号：丙烯酸漆稀释剂,稀释剂,H-1:环氧漆固化剂,四、常用涂料的基本性能,以主要成膜物质为基础，可划分为17大类，还有一类是辅助材料。简要介绍几
34、大类常用涂料的基本性能。,1.酚醛树脂涂料（phenolic resin coatings）,两 类,改性酚醛树脂涂料：以松香改性酚醛树脂涂料为主。特点：干得快，耐水，耐久，价格低，广 泛用于建筑和家用涂料。,纯酚醛树脂涂料：由纯酚醛树脂于植物油熬制而成。特点：耐水，耐化学腐蚀，耐候，绝缘性 优异。多用于 船舶、机电产品，食品罐头内壁等。,酚醛树脂还可与一些物质调制成醇溶性酚醛清漆，水溶性酚醛漆料，用于不同场合。,2.醇酸树脂涂料（alkyd resin coatings),由多元醇、多元酸和脂肪酸经缩聚而得到的一种特殊聚酯树脂,特点：成膜后具有良好的柔韧性、附着力和强度，颜料、填料能均匀分散
35、，颜色均匀、遮盖力好，外观丰满、耐久，保光性好，并且耐溶剂、耐热较好。缺点：耐水性较差。,3.氨基树脂涂料（amino resin coatings),常用的有三聚氰胺甲醛树脂，烃基三聚氰胺甲醛树脂，脲醛树脂，共聚树脂等。,涂膜脆，附着力差，必须与其它树脂拼混使用。,主要有以下涂料：,(1)氨基醇酸烘漆工业广泛应用特点：干燥成膜温度低，时间短，光泽和丰满度好，良好的耐化学药品性，耐磨，不易燃烧，绝缘好。(2)酸固化型氨基树脂涂料 特点：常温下能固化成膜、光泽好、外观丰满、耐温度与耐水性差。主要用于木材、家具等涂装。,(3)氨基树脂改性的硝化纤维素涂料 氨基树脂增强了硝基透明涂料的耐候、保光等性
36、能，提高了固体分合量(4)水溶性氨基树脂涂料 物化性能优于溶剂型氨基醇酸树脂，但耐老化性能不及溶剂型的好。,4.丙烯酸树脂涂料（acrylic resin coatings),分为热塑性和热固型两类特点：涂膜高光泽、耐紫外线照射、不泛黄、户外曝晒不开裂，长期保 持色泽和光亮，在170以下不分解，不变色，耐化学药品性和耐污性较好。用途：轿车、冰箱、洗衣机、仪器仪表，有色金属表面、食品罐头内外 壁 等。,5.聚氨基甲酸酯涂料（pelyrethare resin coatings),简称聚氨酯、氰酸酯,特点：成膜后坚硬耐磨、附着力好、柔坚、光亮、耐油、耐化学品等。防 腐性能较好，可在室温固化或烘干，
37、绝缘。缺点：价高，生产操作与施工要求高。用途：广泛用于化工、石油、航空、船舶、机车、桥梁、机械、电 机、木器、建筑等。,6.紫外线光固化涂料,特点：是在250nm-450nm波长紫外线的化学作用下进行固化的一类涂料。固化温度较低、速度快、固化时间1S至100S，成膜能力强，可一次 施涂达到膜厚要求，操作管理简单，可靠性好，不需预热和保温，涂膜性能好。用途：广泛用于木材涂装，塑料面漆，预涂金属、包装纸和广告的照光清漆以及建筑材料，导电漆料、电器绝缘、印刷等。组成：主要由光敏剂、光敏树脂、活性稀释剂组成，还加入流平剂、稳定剂、促进剂、染料、颜料等。,第二节 涂装工艺,使涂料在被涂表面形成涂膜的全部
38、工艺过程称涂装工艺。,一般工序：,涂装表面预处理,涂布,干燥固化,一、涂前表面预处理,包括：（1）清除工件表面各种污垢。（2）对清洗过的金属、工件进行各种化学热处理，以增强涂层的附着力和耐蚀性。（3）若前道切削加工未能消除工件表面的加工缺陷和得到合适的 表面粗糙度，则在涂前要用机械方法进行处理。,二、涂布,1.手工涂布法（1）刷涂：用刷子涂漆的一种方法。（2）揩涂：用手工将蘸有稀漆的棉球揩拭工件，进行装饰性涂装的方法。（3）滚刷涂：用一个直径不大的空心圆柱，表层由羊毛或合成纤维做的多孔吸附材料构成，蘸漆后，对平面进行滚刷。（4）刮涂：采用刮刀对粘稠涂料进行厚膜涂布。,2.浸涂、淋涂和转鼓涂布法
39、（1）浸涂：将工件浸入涂料中，吊起后滴尽多余涂料的涂布方法。（2）淋涂：用喷嘴将涂料淋在工件上形成涂层的方法。（3）转鼓涂布法：将工件置于鼓形容器中，利用回转的方法涂布。,3.空气喷涂法,是用压缩空气气流使涂料雾化，并使其在气流带动下涂布到工件表面。喷涂装置：喷枪、压缩空气供给和净化系统、输漆装置、胶管等。需要排风及清除漆雾的装备。,4.无空气喷涂法,用密闭容器内的高压泵输送涂料，以大约100m/S的高速从小孔喷出，随着冲击空气和高压的急剧下降，涂料内溶剂急剧挥发，体积骤然膨胀面分散雾化，然后高速地涂布在工件上。因涂料雾化不用空气，故称无空气喷涂法。,5.静电涂布法,以接地的工件作为阳极，涂料
40、雾化器或电栅作为阴极，两极接高压而形成高压静电场，在阳极上产生电晕放电，使喷出的漆滴带电，并进一步雾化，带电漆滴受静电场作用沿电力线方向被高效地吸附在工件上。,6.电泳涂布法,是将工件浸渍在水溶性涂料中作为阳极（或阴极），另设一与其相对应的阴极（或阳极），在两极间通直流电，通过电流产生物理化学作用，使涂料涂布在工件表面。分为：阳极电泳（工件是阳极，涂料是阴离子型）阴极电泳（工件是阴极，涂料是阳离子型）,7.粉末涂布法,粉末涂料不含溶剂和分散介质等液体成分，不需稀释和调整粘度，本身不能流动，熔融后才能流动。工业上常用：（1）熔融附着方式：喷涂法（工件预热）熔射法 流动床浸渍法（工件预热）（2）静
41、电引力方式：静电粉末喷涂法 静电粉末雾室法 静电粉末流花床浸渍法 静电粉末振荡涂装法（3）粘附（包括电泳沉积）方式：粉末电泳涂装法 分散体法,8.自动喷涂 用机器代替人的操作而实现喷涂自动化。主要有：喷枪作水平方向往复运动的顶喷机 喷枪作垂直方向往复运动的侧喷机9.幕式涂布法 使涂料呈连续的幕状落下，使装载在运输带上的工件通过幕下时上漆。主要用于平面涂布，也可涂布一定程度的曲面，凹凸面和带槽表面，效率高,10.辊涂法 在辊筒上形成一定厚度的湿涂层，随后工件通过辊筒时将部分或全部湿涂层转涂到工件上去。可涂一面，也可同时涂双面，效率高，不产生漆雾，用于胶合板、金属板、纸、布等涂装。11.气溶胶涂布
42、法 在压力容器中密封灌入涂料和液化气体（喷射剂），利用液化气体的压力进行自压喷雾。12.抽涂和离心涂布法 抽涂：将工件顶推经过有孔的捋具，边捋边涂。适用于棒状或线状物的涂布。离心涂布法：将工件装入金属网篮，浸入涂料中再提起，经高速旋转，将多余的涂料用离心力甩掉。适用于批量小型工件。,三、干燥固化,涂料主要靠溶剂蒸发以及熔融，缩合、聚合等物理或化学作用而成膜。大致分为三种成膜类型。,1.非转化型（1）溶剂挥发类 如硝基漆、过氯乙烯漆等。靠溶剂挥发后因固态的漆基留附在工件上形成漆膜。（2）熔融冷却类 如热塑性粉末涂料，是在加热熔融后冷却成膜的非转化型涂料，通过物理作用而成膜的。,2.转化型,（1）
43、缩合反应类 如酚醛树脂涂料、脲醛树脂涂料等。漆基靠缩合反应由液态固化形成漆膜。（2）氧化聚合反应类 如油性涂料，油改性树脂涂料等。漆基与空气中的氧进行氧化后聚合成膜。（3）聚合反应类 如不饱和聚合涂料、环氧涂料等。漆基靠聚合反应由液态固化形成漆膜。,（4）电子束聚合类 即电子束固化涂料在电子束照射后产生活性游离基引发聚合成膜。（5）光聚合型 即光固化涂料，因紫外光照射引发聚合成膜。转化型涂料漆基本身是液态或受热能熔融的低分子树脂，通过化学反应变成固态的网状结构的高分子化合物，所形成的漆膜不能再被溶剂溶解或受热融化，称为热固型涂料。,3.混合型成膜过程兼有物理和化学作用。有以下几类：（1）挥发氧化聚合型涂料 如油性清漆、油性磁漆、干性油改性醇酸树脂涂料，酚醛树脂涂料等。（2）挥发聚合型涂料 如氨基烘漆等含溶剂的聚合型涂料,（3）加热熔融固化型涂料 如环氧粉末、聚酯粉末、丙烯酸粉末等热固性粉末涂料等，它们是靠静电涂布在工件后加热熔融固化成膜。涂料和漆膜都必须进行严格质量检验。,
