鋼桶涂裝質量檢驗及控制(1)

辛巧娟

第一章 鋼桶噴涂過程中的質量檢驗及控制

第一節 磷化膜的質量檢驗

鋼桶噴涂質量的好壞，與噴涂前清洗磷化質量的好壞密切相關，如果清洗不干凈或磷化后達不到質量要求，造成第二污染，直接影響鋼桶表面油漆的附著力和外觀質量。

磷化是將鋼桶置于含有鋅、鐵、錳的磷酸鹽溶液中（磷化液中），金屬和溶液在界面上發生化學反應，生成難溶于水的磷酸鹽，使鋼桶表面形成一層附著良好的保護膜，這就是鋼桶的磷化。

磷化膜的作用：具有微孔結構，在通常大氣條件下比較穩定，具有—定的防銹能力，用作漆膜的底層，可以顯著地提高涂層的附著力和耐蝕性能。

一、磷化膜質量的檢測

1、磷化膜的外觀質量

主要是指膜層表面顏色、結晶的粗細、膜層的連續性、均勻性及有無其他缺陷。

檢測方法：目視或在放大6倍的放大鏡下觀察；

2、磷化膜厚度

磷化膜的厚度可直接用厚度表示，也可以用單位面積上膜層的質量g／?表示。

1）用厚度表示的可用磁性測厚儀或渦流測厚儀直接測量，使用方便，測量快速。

2）單位面積上質量測定是用重量法。

3、耐蝕性

磷化膜耐蝕性能的測定常用點滴法，鹽水浸泡法和中性鹽霧試驗等方法。

二、檢驗和抽檢過程中，遇到問題及解決方法

磷化常見故障及其糾正方法

故障現象	產 生 原 因	排 除 方 法
磷化膜結晶粗糙多孔	1)游離酸度過高 2)磷化液中氧化劑量不足 3)亞鐵離子含量過高 4)工件表面有殘酸 5)工件表面過腐蝕	1)降低游離酸含量 2)增加氧化荊比例； 3)加雙氧水調整 4)加強中和及水洗 5)控制酸洗液濃度和酸洗時間
膜層過薄，無明顯結晶	總酸度過高 工件表面有硬化層 亞鐵離子含量過低 溫度低	加水稀釋或加鹽調整 用強酸浸蝕或噴砂清理 補加磷酸二氫鐵 提高槽液溫度
工件表面粘附白色粉狀沉淀	1)游離酸度低，游離磷酸量少 2)含鐵離子少 3)工件表面氧化物未除凈 4)溶液氧化劑過量，總酸度過高 5)槽內沉淀物過多	1)補充磷酸二氫鋅，在特殊情況下可加磷酸調整游離酸度 2)磷化溶液中應留一定量的沉淀物。新配溶液與老溶液混合使用 3)加強酸洗，充分水洗 4)停加氧化劑，調整酸的比值 5)清除過多的沉淀物
磷化膜不均勻，發花或有斑點	1)除油不干凈 2)溫度過低 3)工件表面鈍化 4)游離酸度和總酸度的比例失調	1)加強除油清洗 2)提高槽液溫度 3)加強酸洗或噴砂 4)將酸比調整到工藝規定范圍
磷化膜不易形成	1)工件表面有硬化層 2)溶液中硫酸根含量高 3)溶液中混入雜質 4) P205含量過低	1)改進加工方法或用酸浸、噴砂除去硬化層 2)用鋇鹽處理，使其降至工藝規范要求之內 3)更換磷化溶液 4)補充磷酸鹽
磷化膜耐腐蝕性差和生銹	1)磷化膜晶晶粒過粗或過細 2)游離酸含量過高 3)工件表面過腐蝕 4)溶液中磷酸鹽含量不足 5)工件表面有殘酸	1)調整游離酸度與總酸度的比例 2)降低游離酸含量，可加氧化鋅或氫氧化鋅 3)控制酸洗過程 4)補充磷酸二氫鹽 5)加強中和與水洗
磷化膜發紅，耐蝕能力下降	1)酸洗液中的鐵渣附在工件表面上 2)銅離子混入磷化溶液中	1)加強酸洗過程的質量控制 2)用鐵屑置換除去或用硫化處理，使之沉淀去除，調整酸度
磷化溶液變黑	1)槽液溫度低于規定溫度 2)溶液中亞鐵離子過量 3)總酸度過低	1)停止磷化，升高槽液溫度至沸點，保持（1～2），并用空氣攪拌，直至恢復原色 2)加氧化劑如雙氧水，高錳酸鉀 3)補充硝酸鋅，提高總酸度

第二節 鋼桶噴涂的質量檢驗

經過多年的發展，目前鋼桶在噴涂過程中，噴涂質量、噴涂施工條件、噴涂管理是獲得高質量涂層的三要素，三者相輔相成，缺一不可。而涂料（油漆）的質量及涂層性能檢測則是噴涂管理中的一個重要組成部分，采用先進的測試方法來達到科學的噴涂管理是噴涂工作者所必須熟悉、掌握的。

噴涂質量控制和管理可以分為涂料（油漆）產品的質量控制及噴涂施工過程的質量控制及管理，只有二者都能滿足要求，才能達到預期的噴涂目的。優良的涂料（油漆）是獲得高質量涂層的前提，但涂料（油漆）在生產、貯存及運輸過程中，由于各種原因，其性能將會發生變化，因此，檢驗涂料（油漆）產品是否在產品標準所規定的技術指標范圍內是我們在坐各位必須進行的工作。
對涂層性能進行檢測，可以確定噴涂施工是否達到了噴涂的工藝要求，并且還有助于發現噴涂施工中存在問題的具體環節。如對涂層性能檢測發現附著力差時，在排除涂料（油漆）產品本身的附著力因素外，若是涂層與桶身間產生脫落現象，則可以認為是預處理不當或是選擇的涂料（油漆）不當。如某一涂料（油漆）不適用于某一金屬表面；若產生涂層間脫落現象，則可能是選擇的涂料（油漆）配套不好，抑或是施工不當所引起的。

性能測試的方法很多，并且對同一種檢測項目可以有許多種不同的測試方法。我們介紹一些常用涂料（油漆）質量及涂層性能測試標準及方法。

一、涂料（油漆）的粘度（GB/T1723-93）

粘度——是部分液體在該液體的另一部分上面運動時所受的阻力的量度，是流體內部阻礙其相對流動的一種特性。

在涂料中，除粉末涂料外，其它涂料均為比較粘稠的液體。粘度是涂料產品的一個重要技術指標，在涂料生產過程中，通過測定粘度可以控制漆基中高聚物分子量的大小，粘度也是噴涂施工過程中的一個重要工藝參數，在刷涂、滾涂、噴涂、浸涂等，涂裝施工過程中，通過調整涂料（油漆）粘度，可以控制涂層厚度，并可以在一定程度上改善涂層外觀。

粘度的單位是帕斯卡·秒(Pa·s)，即[動力]粘度，表示液體流動時其內摩擦力的大小；運動粘度的定義為液體的[動力]粘度與液體密度之比，可由下式表示：ν=η／ρ

ν—運動粘度； η－（動力）粘度；ρ－液體密度

對于涂料生產及噴涂施工，大部分采用涂料杯來測試其條件粘度是控制工藝參數最簡單易行的方法。

用涂料杯測定粘度的條件是指一定量的試樣在一定的溫度下從規定直徑的孔所流出的時間，以秒（S）表示。國內用的涂料杯分為涂-1杯及涂-4杯二種規格，用的較廣泛的是涂-4杯。我們鋼桶行業也是用涂-4杯舉多。

二、固體含量

固體含量系指涂料（油漆）組成中實際成膜的那一部分的數量，以涂料（油漆）在一定溫度下加熱焙烘后剩余物重量與試樣重量的比值（百分數）來表示。

涂料（油漆）的固體含量既是涂料（油漆）生產中正常的質量控制項目之一，也是某些噴涂施工（如電泳噴涂）不可缺少的工藝控制參數，其測試方法通常多采用烘箱。烘箱法又可分為培養皿法和表面皿法，具體如下：

1、培養皿法

1）先將干燥潔凈的培養皿在（105±2）℃烘箱內焙烘30分鐘，取出放入干燥器中，冷卻至室溫后，稱重。

2）用磨口滴瓶取樣，以減量法稱取（1.5－2）g試樣，我們鋼桶所用的大都是氨基中溫烘烤漆，國標規定固含量大于40%。置于已稱重的培養皿中，使試樣均勻地流布于容器的底部，然后放入已調節到所規定溫度的鼓風恒溫烘內焙烘一定時間后，取出放入干燥器中冷卻至室溫后，稱重，然后再放入烘箱內焙烘30min，取出放干燥器中冷卻至室溫后，稱重，至前后兩次稱重的重量差不大于0.01g為止（全部稱量精確至0.01ig），試驗平行測定兩個試樣。

各種涂料烘焙溫度規定表

涂料名稱	焙烘溫度／℃
硝基漆類、過氧乙烯漆類、丙烯酸漆類、蟲膠漆	80±2
縮醛膠	100±2
油基漆類、酯膠漆、瀝青漆類、酚醛漆類、氨基漆類、醇酸漆類、環氧漆類、乳膠漆（乳液）、聚氨酯漆類	120±2
聚酯漆類、大漆	150±2
水性漆	160±2
聚酰亞胺漆	180±2
有機硅漆類	在（1~2）小時內，由120度升溫到180度再于（180±2）度保溫
聚酯漆包線漆	200±2

2、表面皿法

本方法適用于不能用培養皿法測定的高粘度涂膩子、乳液和硝基電纜漆等.

三、密度

密度為單位體積內所含物質的質量，以g/mL表示。ρ＝m/v

ρ-密度(g/mL)；m-質量(g)；V-體積(mL)。

通過涂料（油漆）密度的測定，可以較快地估算出單位容積內涂料（油漆）的質量，并計算出單位面積上涂料（油漆）的耗量，有利于施工及管理。涂料（油漆）密度在很大程度上取決于所用的顏（填）料的密度，并與配方中的顏料體積濃度、基料及溶劑、稀釋劑的密度有關，一般采用金屬及金屬氧化物作顏（填）料的涂料（油漆）其密度要較以無機、有機化合物礦物質作為顏（填）料的涂料（油漆）的密度要高，密度高的涂料（油漆）在儲存及運輸過程中容易產生沉淀，故涂料（油漆）產廠家在配方設計時對密度較大的涂料（油漆）一般都考慮采用某種方法如添加防沉淀劑等來阻止涂料（油漆）的沉，而使用廠家在貯存過程中亦可考慮如隨時滾裝容器或在使用前一段時間將容器倒置的方法減少因涂料（油漆）沉淀而帶來的施工困難問題，在噴涂工過程中，對于密度較大的涂料（油漆），也應隨時注意攪拌，防止因沉淀而使涂料（油漆）成分發生變化致使噴涂質量異常的現象。

四、細度

細度測定是檢查色漆或漆漿內顏（填）料等顆粒的大小或分散的均勻程度，以μm來表示。涂料（油漆）細度的大小能影響涂層的光澤、滲透性及貯存穩定性。顏（填）料的顆粒越小，在漆料中的分散度越高，則其細度越細，漆膜越平整光滑，裝飾性也就更好。

五、遮蓋力

遮蓋力是指把色漆均勻噴涂在鋼桶表面上，使其底色不再呈現的最小噴涂量，以g/m2表示。

遮蓋力是衡量涂料（油漆）產品性能的重要指標之一，優良的涂料（油漆）應該具有較好的遮蓋力。同樣重量的涂料產品，遮蓋力高的，在相同的施工條件下可比遮蓋低的產品噴涂更多的面積。涂料（油漆）產品遮蓋力的大小是顏料和涂料（油漆）對光的反射系數差別的作用。故當漆料一定時，涂料（油漆）的遮蓋力大小就取決于顏料遮蓋力的強弱，而顏料的遮蓋力強弱受下列一些因素的影響:

1)顏料和色漆基料兩者折光率之差

2)顏料的遮蓋力

3)顏料的顆粒大小及分散程度

4）顏料的晶體形狀

六、干燥時間

干燥時間是指在一定條件下，一定厚度的涂層從液態達到規定干燥狀態的時間。

涂層的干燥狀態可分為表面干燥、實際干燥和全干燥幾個階段，也有的根據其不同的干燥程度劃分得更細，將其劃分成指觸干燥、不粘塵干燥、指壓干燥、面干、硬干、干透或實干，此外還有重涂干燥和無壓痕干燥。

對于噴涂施工來說，涂層的干燥時間越短越好，過長的干燥過程易使涂層在干燥期間沾上雨露塵土等雜質，并且占用生產場地，拖長施工周期，而對于涂料（油漆）制造，由于受涂料（油漆）材料的限制，往往要求一定的時間，才能保證成膜后的質量。

第三節 涂層性能的質量檢測

涂層性能是涂料（油漆）性能、噴涂施工質量、噴涂管理水平的綜合反映。噴涂施工的目的，是為了達到預期的涂層性能。故噴涂施工從噴涂過程的設計、涂料（油漆）品種的選擇到噴涂預處理、涂漆及涂層的干燥固化等都是緊緊圍繞著這一目的而開展的，涂層性能測定是判定涂層是否達到預期性能的手段之一。

涂層性能受到涂料（油漆）品種、噴涂施工等眾多因素的制約。

涂層性能還與噴涂施工條件有著密切的關系，相同的涂料（油漆）產品，由于噴涂施工條件的不同，其涂層的某些性能會有差異，特別是涂層附著力，更是與噴涂前表面處理的方法及預處理質量息息相關。

1、 涂層厚度

涂層厚度是噴涂過程需要控制的一項重要指標，涂層厚度控制得是否合理，將直接影涂層的其他性能。如涂層的附著力、沖擊韌度、韌性等，不同的厚度，其測試結果是不一樣的。

在噴涂生產過程中，要控制涂層的適當厚度，否則將影響涂層的外觀質量，例如一次涂得過厚易造成流掛、起皺等弊病，而涂得太薄則不易流平，在一定的涂層厚度范圍內需要涂覆的次數增加，噴涂費用也隨之提高。每次涂覆的厚度范圍與涂料品種、防護要求、施工方式、鋼桶表面特性等因素有關。

測試涂層厚度可以隨時檢查噴涂過程質量是否符合要求，一旦發現問題可以隨時補救，從而可以避免由于涂層厚度不夠而達不到防護要求的現象發生。

測量方法：1）干分尺法 2）磁性測厚儀法 3）渦流測厚儀法

2、 涂層硬度

硬度是表示涂層機械強度的重要性能之一，其物理意義可理解為涂層被另一種更硬的物體穿入時表現的阻力。涂層硬度與涂料（油漆）品種及涂層的固化程度有關。油性漆及醇酸樹脂漆的涂層硬度較低，而合成樹脂漆的硬度較高。在一些固化劑固化型的涂料中，涂層硬度還與固化劑的使用量有關，提高固化的比例，涂層的硬度增加，與此同時，涂層的柔韌、沖擊韌度等性能則隨之下降。此外，涂層的固化度也直接影響其硬度值，即硬度由小到大是涂層干燥過程中時間的函數，完全干燥的涂層，才具有特定的最高硬度。

涂層硬度的測試可以采用如下方法：擺桿硬度測定法，鉛筆硬度測定法，壓痕硬度測定法。

3、 涂層光澤

光澤是涂層表面把投射在其上的光線向一個方向反射出去的能力。反射率越高，則其光澤就越高。涂層（鋼桶表面）光澤是鑒別鋼桶外觀質量的一個主要性能指標。不同產品對涂層光澤度的要求是不同的，如高級轎車就需要涂層光澤度越高越好，而一些光學儀器、軍用器械和地面偽裝設施等則要求平光和無光。

涂層光澤不僅與所用涂料（油漆）有關，而且還與噴涂施工質量有關。施工得當的涂層表面比較平整光滑，對光線的反射率高，而有流掛、針孔、桔紋及粘附有雜質的比較粗糙的涂層表面對光線的反射率就較低。

涂層光澤度的測定一般采用光澤計來進行，但作為鋼桶是沒有必要的。

4、 涂層抗沖擊韌度

沖擊韌度是測試涂層在高速負荷作用下的變形程度。涂層抗沖擊的能力與其伸張率、附著力和硬度有關。

測試涂層抗沖擊韌度的儀器為沖擊試驗器，其測試原理是以一定重量的重錘從不同的高度落在涂層上使涂層產生形變，然后檢查涂層的破壞程度，以kg·cm表示。

5、涂層柔韌性

鋼桶涂裝后，對制桶廠家來說，工序基本完成，但用戶盛裝產品后，在運輸、灌裝和使用過程中經常會受到其外力影響而變形，甚至于外界溫度劇烈變化而引起的熱脹冷縮，這些都將引起鋼桶外表面涂層開裂以于脫落。鋼桶表面涂層柔韌性測定就是評價鋼桶涂層抗開裂或從被鋼桶表面上剝離的能力的方法。

6、涂層附著力

附著力是指涂層與鋼桶表面之間或涂層與涂層之間相互結合的能力。良好的附著力對鋼桶表面的防護效果是至關重要的，一種涂料（油漆）產品的其他性能無論多么優異，但如果與鋼桶表面的結合力太差，或者是因生產過程中操作不當而造成涂層在鋼桶的運輸或使用過程中過早脫落，也就談不上有什么防護效果了。

鋼桶表面涂層附著力的好壞取決于二個關鍵因素：一是涂層與鋼桶表面的結合力，二是噴涂施工質量尤是表面處理的質量。
表面處理的目的是盡可能的消除涂層與被涂物體表面結合的障礙，排除影響化學結合及極性結合的因素如油、銹、氧化皮及其他雜質等，使得涂層能與被涂物表面直接接觸。此外，提供較為粗糙的表，加強涂層與被涂物表面的機械結合力。因此，表面處理的質量與涂層附著力息息相關。

常用的測試涂層附著力的方法有劃圈法、劃格法、膠帶法、拉開法等。

(1)劃圈法—附著力測定儀

利用唱針做針頭，將樣板涂層朝上，固定于儀器的試驗平臺，使唱針的尖端接觸到涂層，用手將搖柄順時針勻速轉動，通過傳動機構，針尖就在涂層上勻速地畫上定直徑的圈。如劃痕未露底板，則酌加砝碼，直至劃痕露出底板為止。所畫出的圈依次重疊，得出類似滾線的圖形，然后，取出樣板，用漆刷除去劃痕上漆屑，用四倍放大鏡檢查并評級。

(2)劃格法—劃格儀

用切割工具采取手工或機械的切割方式，將涂層按格陣圖形切割，其割傷應貫穿涂層直至基表面，然后評價涂層的損傷情況。切割時，先在試片涂層上切割6道或11道相互平行的、間距相等（可為1mm或2mm）的切痕，然后再垂直切割與前者切割道數及間距相同的切痕，其切割線的道數及間距應根據涂層性質及與有關方面協商而定，采用手工切割時，用力要均勻，速度要平穩無顫動。機械切割時，應在刀具上部加適當重量砝碼，以便使刃口在切割中正好能穿透涂層而觸底材。

切割后，在試板上將出現25個或100個方格，軟毛刷沿方格的兩對角線方向輕輕刷掉切屑，然后，檢查并評價涂層附著力。 按6級評價的分類，前三級通常能滿足一般用途(0級、1級、2級)，鋼桶國標中規定，漆膜附著力不應低于2級。

（3）膠帶法

即在有切口的涂層上粘貼膠帶，通過觀察剝下帶后涂層的附著狀態來評價其附著力。

膠帶法測定涂層附著力根據其切口形式的不同常分為二種：正交切口和“X”切口。正交切口和前述的劃格法圖形一樣，即在試樣上劃出貫穿涂層到達基體的25或100個方格，然后在其上粘貼寬18mm或24mm，粘附力每10mm大于2.94N的透膠帶，粘貼長度約50mm，用橡皮擦使膠帶完全1全貼附在涂層上，(1～2) min后，手持膠帶的一端與涂面垂直，迅速地（不要猛然一拉）將膠帶撕下。
檢查方格內涂層從底材或與前一道涂層分離的情況，分10點、8點、6、4點、2點、和點6個級別。

“X”切口為在試樣上劃上交叉角度為30o、到達基體、長約40mm的切痕。然后，同劃格膠帶法一樣，貼上透明膠帶并撕下，檢查及評價剝下膠帶后叉部位的涂層剝落情況。

劃格膠帶法附著力的評級（JISK5400）

評價點數	傷 痕 情 況
10	各條劃痕細小，兩側平滑，劃痕的交點和正方形網格都沒有剝落
8	劃痕的交點稍有剝落，正方形網格的劃痕沒有剝落，損傷部位的面積小于全部正方形面積的5%
6	劃痕的兩側和交點間有剝落，損傷部位的面1積為全部正方形面積的5%～15%
4	劃痕引起的剝落寬度大，損傷部位的面積為1全部正方形面積的15%～35%
2	劃痕引起的剝落寬度大于4點，損傷部位的積為全部正方形面積的35%～65%
0	剝落面積大于全部正方形面積的65%

7、顏色及色差

顏色是鋼桶噴涂后給予人的第一印象，不同地區、不同民族對于顏色有不同的愛好，而不同的產品則對于顏色有不同的要求。因此，顏色及色差測定涂層性能測試的重要項目之一。

目前，涂層顏色測定通常采用目測法，一般是將試樣與標準樣品在相同的條件下分別在馬口鐵板上備漆膜，待漆膜實干后，將兩板重疊1/4面積，在天然散射光線下檢查，眼睛與樣板距離（30～35）cm，約成120o～140o角，根據產品標準檢查顏色，若試樣與標準樣顏色無顯著差別，即認為符合技術允許范圍。

測試時，將色差板置于桶頂表面或桶身上，并列放置，并使其互相重疊，眼睛與其相距約500mm，觀察視線與樣板表面接近垂直，待試樣板的顏色若在色差板之間或與其中一塊色差板等色，即認為符合色差范圍。

8、老化試驗

產品噴涂后在使用過程中受到各種不同因素的作用，使涂層的物理化學和機械性能引起不可逆的變化，并最終導致涂層的破壞，這種現象一般稱為涂層的老化。

涂層的老化是由于涂層在大氣中經受光、熱、氧氣、風、雪、雨、露、溫度、濕度及各種化學介質等素的影響，涂料（油漆）中高分子聚合物的鏈狀結構逐漸裂、涂層強度隨之下降而引起的。涂層老化的：的主要現為失光、變色、粉化、裂紋、起泡、泛金、斑點、長霉、脫落等現象。

測試涂層的耐老化性最直接、最可靠的方法是大氣老化試驗，即把涂層試樣置于一定的大氣條件下曝曬，通過試樣的外觀檢查以鑒定其耐久性。

9、 耐腐蝕試驗

腐蝕主要包括天然介質引起的腐蝕和工業介質起的腐蝕。天然介質包括空氣、水、土壤等，它引起的銹蝕是普遍存在的，工業介質是在工業生產過程中產生的，例如酸、堿、鹽以及各種有機物等，它引起的腐蝕更為嚴重。

涂層起著保護被涂物不受腐蝕的作用，經常曝露在各種腐蝕環境中，受到來自天然和工業的腐蝕介質侵蝕。涂層的耐腐蝕性能主要由涂料（油漆）的結構組成決定，同時與涂層厚度、配套體系、施工管理質量也有很大關系。對電鍍桶影響較大。