钛合金表面处理及涂漆工艺研究

上海涂料SHANGHAICOATINGS第52卷第10期2014年10月Vol.52No.10Oct.2014钛合金表面处理及涂漆工艺研究于海1，杜雯雯2，王金权1，高晶1，刘兰轩2，刘秀生2（1.中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司，辽宁沈阳110850；2.武汉材料保护研究所，湖北武汉430030）摘要：通过对钛合金表面涂漆前的工艺研究，验证选用表面处理剂及改性环氧底漆作为钛合金防护涂层，可提高对钛合金基材的附着力。关键词：钛合金；表面处理剂；改性环氧底漆中图分类号：TQ639文献标识码：A文章编号：1009-1696（2014）10-0029-03[收稿日期]2014-09-12[作者简介]于海（1982—），大学本科，工程师，主要从事表面处理与金属防护研究。0引言钛合金［1-5］具有高强度、低密度、优良的耐腐蚀性和复合结构兼容性等优点，逐渐取代镁铝合金，广泛应用于航空航天、化学、船舶等领域。随着钛合金应用领域不断扩大，钛合金表面开始涂覆各种功能性涂料。但钛合金材料在空气中易氧化，表面形成致密的氧化膜。该氧化膜的表面能较低，与有机涂层的黏结力较差，表面直接涂覆有机涂料，涂层容易脱落，降低使用性能。为了提高钛合金与有机涂层的附着力，本文对某公司提供的钛合金表面处理剂及改性环氧底漆［6-8］，与钛合金表面常用的丙烯酸聚氨酯底漆、磷化底漆等底漆进行工艺和力学性能等对比研究，验证钛合金表面处理剂及改性环氧底漆作为钛合金表面防护涂层的可行性，为钛合金涂装工艺提供技术保障。1试验部分1.1试验方案对TC2材料钛合金进行适当的表面处理，然后涂覆底漆，通过检测其附着力等性能指标，验证钛合金表面涂漆工艺的可行性。试验方案包括：附着力对比试验及表面处理工艺试验研究。附着力对比试验：在准备好的钛合金上按下述试验方案进行处理，并按GB/T5210—2006要求进行拉开法附着力检测，通过实际检测的黏结强度，筛选出最佳表面处理方案。试验1：在钛合金上直接涂覆聚氨酯底漆；试验2：在钛合金上按顺序涂覆磷化底漆、丙烯酸聚氨酯底漆；试验3：在钛合金上按顺序涂覆表面处理剂、改性环氧底漆。表面处理工艺试验研究：按工艺流程涂覆表面处理剂、改性环氧底漆，干燥固化。1.2工艺流程涂料配制：打开包装桶，按要求比例配制表面处理剂，搅拌；按要求质量比配制改性环氧底漆，再用专用稀释剂调整黏度至施工黏度，过滤，熟化。涂覆工艺：选用180mm×180mm的钛合金（TC2）试片，用丙酮清洗表面，再用干净的白色细平布擦净，上海涂料30第52卷去除油污后，刷涂表面处理剂，放置5~10min；纵、横交叉喷涂改性环氧底漆，常温干燥8h~7d；再涂覆面漆。1.3性能指标表面处理剂及改性环氧底漆的性能指标见表1、表2。表1表面处理剂的性能指标Table1Theperformanceindexofthesurfacetreatmentagent检测项目性能指标外观表面处理膜应均匀、连续，无粉状或疏松处；无划痕、裂纹膜层质量≤0.5g/m2附着力拉开法/MPa≥12湿划格法在涂层和表面处理膜之间，以及表面处理膜和基体金属之间不得出现层间分离表2改性环氧底漆的性能指标Table2Theperformanceindexofmodifiedepoxyprimer检测项目性能指标外观均匀、平整干燥时间表干时间/min≤30实干时间/h≤24固化时间常温/d7（50±2）℃/h24适用期/h≥6附着力拉开法/MPa≥12划格法/级≤11.4试验结果用丙酮对TC2钛合金表面除油清洗；按GB/T5210—2006进行拉开法附着力试验，通过实测破坏强度验证涂漆工艺方案可行性。各种试验方案的拉开法附着力的试验结果见表3。各种试验方案的黏合强度对比曲线见图1。表3各种试验方案的拉开法附着力试验结果Table3Theadhesiontestresultsofpullmethodbydifferenttestschemes试验方案破坏强度/MPa破坏形式直接涂覆聚氨酯底漆4.874.374.983.893.97底漆与基材分离涂覆磷化底漆+丙烯酸聚氨酯底漆6.446.576.635.786.32磷化底漆与基材分离涂覆表面处理剂+改性环氧底漆15.9515.5716.1216.4116.05底漆内聚破坏1—涂覆表面处理剂+改性环氧底漆；2—涂覆磷化底漆+聚氨酯底漆；3—直接涂覆聚氨酯底漆图1各种试验方案的黏合强度对比曲线Figure1Thecontrastcurveofbondingstrengthbydifferenttestschemes由图1可见：涂覆表面处理剂+改性环氧底漆后，面漆的黏合强度明显高于涂覆磷化底漆+丙烯酸聚氨酯底漆或直接涂覆聚氨酯底漆的方案，表面处理剂、改性环氧底漆提高了面漆与基体的结合力。2结语（1）表面处理剂、改性环氧底漆符合技术条件要求。涂覆表面处理剂后，外观无明显颜色，膜层均匀、连续；喷涂改性环氧底漆后，外观均匀、平整，工艺操作简便，具有可操作性。（2）表面处理剂、改性环氧底漆施工工艺简便，涂覆、干燥等工艺性能满足生产使用要求。（3）涂覆表面处理剂+改性环氧底漆后，再涂覆面漆，附着力明显优于直接涂覆聚氨酯底漆，以及涂覆磷化底漆+丙烯酸聚氨酯底漆的方案，并符合面漆涂覆的使用要求。第10期31参考文献1　李娜娜，陈国清，付雪，等.钛合金高温防氧化玻璃-陶瓷涂料的制备及表征［J］.涂料工业，2012，42（08）：60-65.2　孟江燕，王云英，林翠，等.钛合金化学铣切保护涂料的制备及性能研究［J］.材料工程，2010（12）：5-7，34.3　王鑫.钛合金TC11和TC17的铣削加工性研究［D］.山东大学：机械制造及其自动化，2010.4　赵林博，雷鹍，宋鹏，等.错位散斑技术在钛合金SPF/DB结构检测中的应用初探［A］.第四届钛合金结构成形及焊接技术交流会暨第九届超塑性学术研讨会［C］，2011.5　杨夏炜，朱景川，来忠红，等.TA15钛合金热挤压过程中金属变形行为及组织分析［J］.稀有金属材料与工程，2011，40（05）：797-801.6　董艳春，刘洪珠.赵兴顺，等.水性环氧涂料体系的研究进展［J］.中国涂料，2007，22（08）：16-20，23.7　赵志红，徐晓冬.张萌，等.水性环氧涂料改性研究进展［J］.涂料技术与文摘，2006（10）：6-9.8　于晓辉，郭忠诚.水性环氧涂料体系进展［J］.电镀与涂饰，2005，24（09）：53-57.ResearchontheSurfaceTreatmentandPaintingTechnologyofTitaniumAlloyYuHai1，DuWenwen2，WangJinquan2，GaoJing2，LiuLanxuan2，LiuXiusheng2（1.AVICShenyangAircraftCorporation，LiaoningShenyang，110850，China；2.WuhanResearchInstituteofMaterialsProtection，HubeiWuhan，430030，China）Abstract：Bytheprocessresearchoftitaniumalloysurfacebeforepainting，itcouldbeverifiedthattheadhesionontitaniumalloysubstratecouldbeimprovedwithsurfacetreatmentagentandthemodifiedepoxyprimerastitaniumalloyprotectivecoating.KeyWords：titaniumalloy；surfacetreatmentagent；modifiedepoxyprimer于海，等：钛合金表面处理及涂漆工艺研究《上海涂料》杂志常年向作者征集稿件，欢迎从事涂料涂装及相关专业的工作人员踊跃投稿。来稿可以是涂料涂装行业的最新发展动向；涂料产品（原材料）及涂装技术的研究开发，取得的应用成果；涂料产品的检测与分析；新标准的应用与推广等。来稿要求：（1）文章应突出科学性和实用性，提供的信息应真实，来源需明确。（2）要求文题简洁、论点鲜明、叙述清楚、论据确凿、论证充分、结论完整，字数以3000~5000字为宜。（3）来稿请注明作者、单位、通讯地址、邮编、电话等以便联系。如联系人不是第一作者，需另加说明。（4）论文所涉及的项目如为国家或地方基金资助项目，请在来稿中注明项目名称及编号，并附上相关证明材料。（5）来稿文责自负，请勿一稿多投。稿件格式：（1）论文题名字数不宜超过20字，英文题名不宜超过10个实词。避免使用非标准的缩略语、字符和代号等。（2）中文摘要采用第三人称的写法，应包含本研究的目的、方法、结果和结论四点，字数在300字左右。英文摘要不超过250个实词为宜，用过去时叙述其研究，用现在时作结论。（3）中英文关键词：应选取便于文献检索并反映文章主要内容的单词或词组，一般3~8个，用分号隔开。（4）尽可能标出“中图分类号”及“文献标识码”。（5）文内标题：各级标题一律用阿拉伯数字连续编号，左顶格编排。二、三级标题的编号数字之间用圆点隔开，如“1”，“1.1”，“1.1.1”。标题一般不超过4级，前言、概述等编号用0。（6）遵循先见文后见图表的排列原则，并按顺序编号。图线要清晰，照片请提供原图，并注明放大倍数。（7）来稿必须采用国家颁布的法定计量单位，单位名称和符号一律采用国家通用符号。（8）参考文献序号按文中出现顺序先后编排。另：附上作者简介。来稿方式：可采用邮寄或电子邮件联系地址：上海市云岭东路345号《上海涂料》编辑部（200062）E-mail:[e-mail]联系电话/传真：021-5282008652808959征稿简则《上海涂料》