表面处理PPT课件.ppt
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1、表面表面处理理 邓本金 2011年3月24日Marine&Protective Coatings表面处理的内容表面处理的内容 AA 涂层的附着力和基材的污染物涂层的附着力和基材的污染物BB 表面处理的方法CC 磨料和表面粗糙度DD 表面处理的有关标准Marine&Protective CoatingsAA 涂层的附着力和基材的污染物-涂层与钢板的结合方式涂层与钢板的结合方式一一.涂层与钢板的结合方式涂层与钢板的结合方式:1.化学键结合化学键结合 2.极性结合极性结合 3.机械附着机械附着a)避免移滑避免移滑 b)增加表面积增加表面积 Marine&Protective Coatings涂层与钢
2、板的结合方式涂层与钢板的结合方式1.化学键结合化学键结合这是最强的结合形式,涂料的化学基团在界面与基材表面的活性基这是最强的结合形式,涂料的化学基团在界面与基材表面的活性基团反应,形成一个化学结合。团反应,形成一个化学结合。如如无机硅酸锌无机硅酸锌涂料的硅酸盐母体中涂料的硅酸盐母体中的氧与基材中的铁的结合。的氧与基材中的铁的结合。O O Ol l l Zn Zn Znl l l O O O l l l Si -O -Si -O -Si -O -Si -O -Si l l l O O Ol l l Fe Fe Fe无机硅酸锌无机硅酸锌OFeMarine&Protective Coatings2.
3、极性结合极性结合这是另一种结合形式,是一种通过涂料中带有正电荷的分子这是另一种结合形式,是一种通过涂料中带有正电荷的分子和带有负电荷的基材互相吸引产生的结合。和带有负电荷的基材互相吸引产生的结合。基材带负电荷基材带负电荷 O-O-O-H+H+H+钢钢 板板涂层与钢板的结合方式涂层与钢板的结合方式Marine&Protective Coatings涂层与钢板的结合方式涂层与钢板的结合方式 化学键结合和极性结合的二个要点化学键结合和极性结合的二个要点:1.都需要涂料和基材有效紧密地接触都需要涂料和基材有效紧密地接触 这种接触的距离必须小于三倍的氧原子直径。所以,为了得到良这种接触的距离必须小于三倍
4、的氧原子直径。所以,为了得到良好的结合,涂料必须彻底地好的结合,涂料必须彻底地“湿润湿润”基材表面;任何停留在涂层基材表面;任何停留在涂层和基材表面的和基材表面的污染物污染物明显地会影响涂层的附着力。明显地会影响涂层的附着力。2.涂料本身能与污染物化学结合涂料本身能与污染物化学结合 然而极大多数污染物是松散地结合在基材上的然而极大多数污染物是松散地结合在基材上的。因此,如果污染。因此,如果污染物从基材上掉下来,涂装失败将是必然发生的。物从基材上掉下来,涂装失败将是必然发生的。Marine&Protective Coatings涂层与钢板的结合方式涂层与钢板的结合方式3.机械结合机械结合/附着附
5、着机械结合机械结合/附着的强弱是与基材表面的附着的强弱是与基材表面的物理粗糙和轮廓相关联的物理粗糙和轮廓相关联的。a)避免移滑避免移滑 粗糙度粗糙度产生的摩擦力帮助涂层附着在表面上产生的摩擦力帮助涂层附着在表面上。这对于厚浆或内聚力较小的。这对于厚浆或内聚力较小的涂料尤为重要。满足船舶涂料的粗糙度一般为涂料尤为重要。满足船舶涂料的粗糙度一般为50 75微米微米(厚浆无溶剂涂(厚浆无溶剂涂料要求在料要求在100微米左右)。微米左右)。b)增加表面积增加表面积拉毛表面来制造粗糙度可以得到拉毛表面来制造粗糙度可以得到2或或3倍的表面积倍的表面积。Marine&Protective CoatingsA
6、A 涂涂层的附着力和基材的的附着力和基材的污染物染物-基材的污染物基材的污染物二、基材的污染物基材的污染物 1.氧化皮氧化皮 2.锈污染锈污染3.盐污染盐污染4.油油/脂污染脂污染 5.水和潮气污染水和潮气污染6.灰尘和磨料污染灰尘和磨料污染7.钢结构的缺陷钢结构的缺陷Marine&Protective Coatings基材的污染物基材的污染物-氧化皮氧化皮1.氧化皮:氧化皮:氧化皮是在轧钢厂中形成,当氧化皮是在轧钢厂中形成,当炉中的氧气与热金属结合时炉中的氧气与热金属结合时会在钢板表面形成会在钢板表面形成氧化物。氧化物。1)构成构成:表层是表层是Fe2O3,中层是中层是Fe3O4,紧贴金属表
7、面的是紧贴金属表面的是FeO,最后是一个混合金属氧化物层,最后是一个混合金属氧化物层,为为FeO+Fe的联结的联结,也就是这一层是冲砂工人觉得最难去除的一层,问题往往就也就是这一层是冲砂工人觉得最难去除的一层,问题往往就 出在出在这里,然而,可以通过彻底的喷砂来去除它。这里,然而,可以通过彻底的喷砂来去除它。2)Fe2O3在化学上是稳定的,而在化学上是稳定的,而FeO在水和氧的作用下很容易水解成铁的氢氧化物。在水和氧的作用下很容易水解成铁的氢氧化物。3)氧化皮表面看似完整,实际却存在无数缝隙,水解作用和腐蚀就会从缝隙开始,腐蚀氧化皮表面看似完整,实际却存在无数缝隙,水解作用和腐蚀就会从缝隙开始
8、腐蚀 产物会引起氧化皮表层的应力,从而引起氧化皮的剥落。产物会引起氧化皮表层的应力,从而引起氧化皮的剥落。4)温度的变化,机械作用等物理因素也会使氧化皮翘起或剥落。温度的变化,机械作用等物理因素也会使氧化皮翘起或剥落。5)氧化皮的电极电位比铁本身要正氧化皮的电极电位比铁本身要正0.15-0.20v,在腐蚀性介质中,要促进铁作为阳极而,在腐蚀性介质中,要促进铁作为阳极而 腐蚀。腐蚀。因此,因此,涂装前必须彻底清除氧化皮涂装前必须彻底清除氧化皮!Marine&Protective Coatings基材的污染物基材的污染物-氧化皮氧化皮 氧化皮示意图(氧化皮厚度可达氧化皮示意图(氧化皮厚度可达25
9、0微米微米)Marine&Protective Coatings基材的污染物基材的污染物-氧化皮氧化皮氧化皮与钢铁之间的腐蚀电池氧化皮与钢铁之间的腐蚀电池腐蚀四要素腐蚀四要素阴极阴极电解液电解液阳极阳极钢板钢板Marine&Protective Coatings基材的污染物基材的污染物-锈污染2.锈污染锈污染a)首先铁锈是一种首先铁锈是一种疏松疏松的物质,的物质,它会影响涂层和钢板之间的附着它会影响涂层和钢板之间的附着力;力;b)其次经海水或大气氢氧化合其次经海水或大气氢氧化合的氧化铁含有可溶性的的氧化铁含有可溶性的硫酸盐和硫酸盐和氯化钠;氯化钠;c)锈和铁之间的电位差会引起锈和铁之间的电位差
10、会引起铁的铁的电化学腐蚀电化学腐蚀。Marine&Protective Coatings基材的污染物基材的污染物-盐污染盐污染3.盐污染盐污染引起最大污染和锈蚀问题引起最大污染和锈蚀问题是是硫酸盐和氯化钠硫酸盐和氯化钠。硫化物来源于污染的工业硫化物来源于污染的工业环境;氯化物来源于海洋。环境;氯化物来源于海洋。钢铁表面的氯化铁和水形成钢铁表面的氯化铁和水形成一种可溶性的二价氯化铁,一种可溶性的二价氯化铁,它不仅是一导电体帮助产生它不仅是一导电体帮助产生电化学腐蚀,同时它自己也电化学腐蚀,同时它自己也强烈地腐蚀钢板的表面。强烈地腐蚀钢板的表面。Marine&Protective Coatings
11、基材的污染物基材的污染物-油脂污染油脂污染4.油脂污染油脂污染大多数有机涂料的表面自由能或表面张力性能都相当低,所以大多数有机涂料的表面自由能或表面张力性能都相当低,所以湿润湿润表面自由能高很多的金属和金属氧化物表面不成问题。表面自由能高很多的金属和金属氧化物表面不成问题。不幸的是,油污染将金属表面的自由能降低到大多数涂料的能量以下不幸的是,油污染将金属表面的自由能降低到大多数涂料的能量以下。这意味着涂料不能取代油来这意味着涂料不能取代油来”湿润湿润”表面。表面。传统的、低性能的涂料,如油基红丹涂料,具有比现代涂料更低的表面传统的、低性能的涂料,如油基红丹涂料,具有比现代涂料更低的表面能,能,
12、有可能会附着在油污染物表面上有可能会附着在油污染物表面上。但是使用高性能的涂料,就必须。但是使用高性能的涂料,就必须按照规定的程序去油。按照规定的程序去油。Marine&Protective Coatings基材的污染物基材的污染物-水和潮气污染水和潮气污染5.水和潮气污染水和潮气污染 虽然有能够吸收少量水进入虽然有能够吸收少量水进入涂料自身组织的耐潮气涂料,涂料自身组织的耐潮气涂料,但它们是特例。但它们是特例。对于大多数涂料,水或湿气对于大多数涂料,水或湿气污染物会在涂层和基材之间污染物会在涂层和基材之间形成一个不可融合层或屏障形成一个不可融合层或屏障层来阻止它们俩之间的粘合层来阻止它们俩之
13、间的粘合。-相相对湿度湿度=85%-底材温度大于露点底材温度大于露点3 CMarine&Protective Coatings基材的污染物基材的污染物-灰尘和磨料污染灰尘和磨料污染6.灰尘和磨料污染灰尘和磨料污染这种污染会影响涂层和钢板之间的结合力。另外,砂粒的存在会使实际的漆膜厚度降低。这种污染会影响涂层和钢板之间的结合力。另外,砂粒的存在会使实际的漆膜厚度降低。在在10倍放大镜下能观察到倍放大镜下能观察到的微粒的微粒:直径直径 50 微米微米(0.05mm)。在肉眼下刚好能观察到在肉眼下刚好能观察到的微粒的微粒:直径在直径在50 100 微米微米(0.05-0.1mm)。在肉眼下能清楚地观
14、察到在肉眼下能清楚地观察到的微粒的微粒:直径直径 为为100-500 微米微米(0.1-0.5mm)。如涂层=500 微米如尘埃直径=500微米实际的漆膜厚度=500 500=0 微米Marine&Protective Coatings基材的污染物基材的污染物-钢结构的缺陷钢结构的缺陷7.钢结构的缺陷钢结构的缺陷为了确保涂层的性能,钢结构必须按下列要求进行处理。为了确保钢结构为了确保涂层的性能,钢结构必须按下列要求进行处理。为了确保钢结构处理的有效进行,在该项工作开展前,对焊缝应进行预喷砂。处理的有效进行,在该项工作开展前,对焊缝应进行预喷砂。A.锐角锐角-用砂轮机磨去所有剪切和火焰切割产生的
15、锐角。用砂轮机磨去所有剪切和火焰切割产生的锐角。(IMO PSPC要求:至少打磨成要求:至少打磨成2mm的圆角;的圆角;3 passes;或等效处理;);或等效处理;)12R233Marine&Protective CoatingsB.电焊飞溅电焊飞溅 喷砂前,用动力工具清除所有肉眼可见的电焊飞溅。喷砂前,用动力工具清除所有肉眼可见的电焊飞溅。对于锐利的飞溅用砂轮磨平。对于锐利的飞溅用砂轮磨平。对于地板、焊缝周围部位任何突出的电焊飞溅均应磨平,这对于地板、焊缝周围部位任何突出的电焊飞溅均应磨平,这样可以避免在砂磨时样可以避免在砂磨时将涂层磨穿。将涂层磨穿。123钢结构的缺陷钢结构的缺陷-电焊飞
16、溅电焊飞溅 Marine&Protective Coatings钢结构的缺陷钢结构的缺陷-夹层夹层C.板材缺陷板材缺陷(轧板过程中产生的夹层)轧板过程中产生的夹层)用砂轮或打磨机去除用砂轮或打磨机去除。Marine&Protective Coatings钢结构的缺陷钢结构的缺陷-电焊咬口电焊咬口 D.电焊咬口电焊咬口-深度大于深度大于1毫米和宽度小于深度的电焊咬口。毫米和宽度小于深度的电焊咬口。用电焊修补或需要用砂轮磨平。用电焊修补或需要用砂轮磨平。Marine&Protective Coatings钢结构的缺陷钢结构的缺陷-手工电焊缝手工电焊缝E.手工电焊缝手工电焊缝不平整的手工焊缝表面必须
17、磨平Marine&Protective Coatings钢结构的缺陷钢结构的缺陷-切割自由边切割自由边F.切割自由边切割自由边不平整的自由边必须磨平Marine&Protective Coatings表面处理的内容 AA 涂层的附着力和基材的污染物BB 表面处理的方法表面处理的方法CC 磨料和表面粗糙度DD 表面处理的有关标准Marine&Protective CoatingsBB表面处理的方法表面处理的方法一一.高压淡水清洗高压淡水清洗二二.溶剂清理溶剂清理(去油或脂去油或脂)三三.动力工具清理动力工具清理四四.磨料喷射清理磨料喷射清理五五.真空喷砂真空喷砂 Marine&Protectiv
18、e CoatingsBB表面处理的方法表面处理的方法-高压淡水清洗高压淡水清洗一.高压淡水清洗高压淡水清洗高压淡水清洗的压力通常为压淡水清洗的压力通常为70-210公斤公斤/平方厘米平方厘米,其用途是:其用途是:1.去除可溶性盐去除可溶性盐2.去除水下区域的细菌性污染物去除水下区域的细菌性污染物 /粘液、海草和一些动物污染污粘液、海草和一些动物污染污 3.去除防污漆表面的皂化层。去除防污漆表面的皂化层。右图是一种专门用于表面盐污染右图是一种专门用于表面盐污染 清除的清洗机。清除的清洗机。其工作压力为其工作压力为 150公斤公斤/平方厘米。该设备对水可以平方厘米。该设备对水可以 加热加热,在水中
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