【正文】 裝飾性能差，有時涂層表面有刷痕。浸涂法是將被涂物浸沒于涂料中，然后取出，讓表面多余的漆液滴落，除去過量涂料，干燥后形成涂層。淋涂法是將涂料噴淋和流淌過工件表面。輥涂法是用蘸有涂料的轉(zhuǎn)動輥筒在工件表面涂覆涂料的施工方法。噴涂法是將液體涂料全部霧化形成液滴，施工到工件表面上，噴涂是工業(yè)上廣泛應(yīng)用的涂料施工方法，涂布速度比手工刷涂快得多。噴涂主要有空氣噴涂、高壓無氣噴涂、靜電噴涂。靜電噴涂技術(shù)是為提高涂料的利用率而開發(fā)的，具有高效率、高質(zhì)量、環(huán)保、自動化的特點。靜電噴涂是利用高壓電場的作用，使漆霧或粉末帶電，并在電場力的作用下吸附在帶異性電荷的工件上的一種噴漆方法。靜電噴涂有以下優(yōu)點：漆霧很少飛散，可大幅度提高涂料的利用率，涂料利用率可達80%90%；靜電噴涂適用于大批量流水線的生產(chǎn)，能成倍地提高勞動生產(chǎn)率，而且改善了施工條件；涂料微粒帶負電，在相互引力作用下被吸附到工件上，形成的涂膜均勻豐滿，附著力強，裝飾性好，耐磨性優(yōu)良，提高了涂膜的質(zhì)量[12]。涂料的性能對涂裝金屬防腐抗蝕性能有很大關(guān)系，優(yōu)質(zhì)涂料甚至在惡劣條件都可以有效保護金屬。涂料的種類不同則性能各異。涂料按形態(tài)可以分為：溶劑性涂料、高固體分涂料、水性涂料、非水分散涂料和粉末涂料等。非水分散涂料是以脂肪烴為分散介質(zhì)，形成油/油結(jié)構(gòu)的乳液。高固體分涂料通常是涂料的固含量高于70%的涂料。溶劑性涂料是指使用了溶劑作為主要揮發(fā)性組分，如各種油脂和樹脂。其中包括過氯乙烯涂料、環(huán)氧樹脂涂料、聚氨酯涂料等。但是由于常規(guī)的溶劑性涂料中有機溶劑含量平均50%，在干燥過程中溶劑揮發(fā)造成大氣污染，浪費資源。因此當(dāng)前涂料工業(yè)大力發(fā)展環(huán)境友好型涂料。水性涂料是用水作溶劑或者作分散介質(zhì)的涂料。水性涂料包括水溶性涂料、水稀釋性涂料、水分散性涂料（乳膠涂料）3種。水性涂料以水作溶劑，節(jié)省大量資源，降低了對大氣污染。但是水性涂料還存在耐水性差等問題。粉末涂料通常是由樹脂、固化劑（熱塑性粉末涂料中不需要）、顏料和助劑組成，把固態(tài)高分子熔融，將顏料和其它組分分散在其中并粉碎制備的。粉末涂料以粉末狀態(tài)進行涂裝，然后加熱熔融流平，固化成膜。粉末涂層具有優(yōu)異的性能，易于施涂，易實現(xiàn)工業(yè)自動化，節(jié)約能源和資源，廣泛應(yīng)用于汽車和和家電行業(yè)[11]。本論文中，采用靜電粉末涂裝樣品。所用涂料為白色環(huán)氧/聚酯粉末涂料。環(huán)氧/聚酯粉末涂料是以聚酯樹脂為固化劑的環(huán)氧粉末涂料。它的主要成膜物質(zhì)是環(huán)氧樹脂和羧基聚酯。環(huán)氧/聚酯粉末涂料涂膜流平性好，外觀好。靜電噴涂后，在180℃下固化15min，得到涂膜厚度約75177。10μm。下圖25為環(huán)氧/聚酯粉末靜電噴涂之后的產(chǎn)品。圖25 環(huán)氧/聚酯粉末靜電噴涂之后的產(chǎn)品在本實驗中，會產(chǎn)生含鉻廢液。廢水中六價鉻是有害和有毒物質(zhì)，成為工業(yè)廢水的一個重要污染源，一旦攝入人體內(nèi)達到一定數(shù)量會引起癌癥。處理鉻廢水的傳統(tǒng)工藝是將廢水中六價鉻變成三價鉻排放。該法只是把毒性大的六價鉻變成毒性較小的三價鉻，沒有從根本上消除鉻對環(huán)境的污染，必須對其實施回收處理。本論文中采用還原沉淀法，以氫氧化鉻形式回收六價鉻的方法。該法首先是把六價鉻還原成三價鉻，再把三價鉻沉淀為氫氧化鉻，進一步把氫氧化鉻加熱脫水，則變成三氧化二鉻。含鉻廢水中的六價鉻在酸性條件下是以Cr2O72 形式存在，而在堿性條件下是以CrO42形式存在。在酸性條件下六價鉻的還原反應(yīng)速度較快，故要求還原反應(yīng)pH 4，最佳pH值為2. 5～3. 0。常用的還原劑有許多種，如Na2SOFeSONa2S 等。在酸性條件下，用Na2SO3把廢水中的Cr6+ 還原成為Cr3+的反應(yīng)如式(21)： Cr2O72 + 3SO32 + 8H+= 2Cr3++ 3SO42 + 4H2O (21) 還原反應(yīng)以后，用 NaOH廢水中和至pH =6. 5～7，使Cr3 +生成Cr (OH)3沉淀，然后聚沉后過濾、洗滌、脫水得到鉻污泥，反應(yīng)如式(22) ： Cr2 (SO4) 3 + 6NaOH = 2Cr (OH) 3 ↓+ 3Na2SO4 (22) 采用NaOH中和生成Cr (OH)3沉淀純度較高[15]，將Cr (OH)3可以進一步加熱灼燒制成三氧化二鉻制品，用于其他行業(yè)。廢液處理圖見圖25（a）、（b）、（c）、（d）。 （a） （b） （c） （d）圖26（a）：含六價鉻離子的溶液 （b）：在酸性條件下加入Na2SO3使六價鉻離子變?yōu)槿齼r鉻離子 （c）：六價鉻離子變?yōu)槿齼r鉻離子時，pH在23范圍內(nèi) （d）：加入NaOH，使三價鉻離子變?yōu)镃r (OH)3沉淀漆膜與被涂面之間結(jié)合的堅牢程度稱為附著力。漆膜的牢固附著是涂料實現(xiàn)對基體材料保護的重要基礎(chǔ)。因此，漆膜附著力的測定受到涂料、涂裝行業(yè)的廣泛關(guān)注。 鍍層附著力測試有三種方法，熱震法、劃痕法、銼刀法。熱震法是將試樣放入200℃箱式電阻爐中加熱并保溫，1h后取出立刻放入室溫中驟然冷卻，循環(huán)3次，觀察鍍層是否有起皮、脫落現(xiàn)象。劃格法是劃邊長為1mm的正方形格子，再用膠布粘扯，觀察漆膜是否脫落，脫落者為不合格，不脫落者為合格。銼刀法是將試樣夾在臺鉗中，用銼刀銼漆膜的邊緣，銼刀與涂層表面大約成45176。，并由基體金屬向漆膜方向銼，檢查漆膜是否揭起或脫落。綜合考慮，劃格法簡單易操作，因此本實驗采用進行測試。采用鹽霧實驗，溫度為35177。1℃，濕度大于95%，用5%鹽酸溶液，連續(xù)噴霧120小時，然后水洗干凈，觀察鍍層的腐蝕程度或其他缺陷。 采用一種快速測量鎂合金氧化膜孔隙率測量方法。將10g/L的氯化鈉，106g/，保存在褐色瓶中24小時過濾。使用時將濾紙切成邊長為2厘米的紙片，用兩根玻璃棒夾住濾紙，將紙片浸入上述溶液中，提取滴凈多余試液，將它覆蓋在待測的氧化膜表面，十分鐘后將試紙拿走，觀察膜層表面，有紅色斑點處表示有孔隙。測量計算濾紙變紅區(qū)域的百分率。其原理是：如果腐蝕液穿過氧化膜到達鎂基體時，鎂合金的鎂便會被氯化鈉溶液腐蝕而釋放出氫氣，從而使試劑溶液中的酚酞變紅。第3章 結(jié)果與討論前處理的目的是除去試樣表面的氧化膜、金屬雜質(zhì)和已嵌入表面的污垢。鎂合金的前處理過程對鍍層的性能影響很大。為此, 有必要對前處理工藝進行進一步研究。前處理時間對鎂合金表面處理的影響很大。表31為不同前處理時間對應(yīng)的處理效果。表31 不同前處理時間所對應(yīng)的處理效果序號前處理時間處理效果15min表面發(fā)黑24min表面偏黑33min表面局部偏黑42min表面為銀白色，光滑51min表面仍有污跡由上表可知：前處理時間過長,鎂合金表面發(fā)黑；時間太短, 則不能有效去除表面的自然氧化膜。前處理大約為2min時，鎂合金基體表面光滑干凈，效果最好。本論文中，化學(xué)氧化液的主要成分是鉻酸酐和硫酸鈣。鉻酸酐提供鉻離子，Cr3＋為骨架結(jié)構(gòu)，Cr6＋具有自修復(fù)功能。在鉻化處理的成膜過程中，金屬表面的鎂原子先溶于水溶液中，形成二價鎂離子，然后鎂離子與溶液中的鉻酸根離子發(fā)生反應(yīng)，在金屬表面沉積一薄層六價與三價鉻酸鹽和基體金屬化合物的膠狀混合物，主要組成為Cr2O3nCrO3mH2O、Mg(CrO2)MgO等。Mg(CrO2)2膠狀物在基體與環(huán)境之間形成阻擋層，起到保護作用。并且鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜有自修復(fù)功能，在未失去結(jié)晶水時具有吸濕性能，當(dāng)其受到損壞時，會吸水膨脹，達到保護基體的目的。如果在高于80℃的環(huán)境中使用，鉻酸轉(zhuǎn)化膜由于失去結(jié)晶水破裂和自修復(fù)性喪失，防銹作用大大降低。但如果轉(zhuǎn)化膜上涂耐高溫涂層，由涂層鎖住結(jié)晶水的揮發(fā)，鉻酸轉(zhuǎn)化膜也可使用于較高的溫度中。CaSO4的加入可以降低鎂合金的腐蝕速率，延長腐蝕產(chǎn)物膜的破壞時間，延緩腐蝕的發(fā)生。鉻酸化學(xué)氧化的鎂合金片表面為金黃色，致密光滑。其表面形貌與未經(jīng)處理的鎂合金試樣見圖31。 （a） （b）圖31（a）：未經(jīng)處理的鎂合金試樣（b）：經(jīng)鉻酸化學(xué)氧化后的鎂合金試樣鉻酸化學(xué)氧化的時間對鎂合金處理效果也有影響，其影響見表32。表32 鉻酸化學(xué)氧化時間與鎂合金處理效果的關(guān)系序號化學(xué)氧化時間處理效果15min表面發(fā)黑24min表面金黃色，發(fā)黑，無光澤33min表面金黃色，偏黑，有光澤42min表面深金黃色，光澤度高，膜均勻51min 40s表面金黃色，光澤度高，膜均勻61min 30s表面淺金黃色，光澤度高，膜均勻但薄些 （a） （b）圖32 （a）：鉻酸化學(xué)氧化時間為1min40s； （b）：鉻酸化學(xué)氧化時間為4min。由表32和圖32可知：鉻酸化學(xué)氧化時間過長，鎂合金表面發(fā)黑，無光澤；鉻酸化學(xué)氧化時間過短，表面膜薄且金黃色較淺。當(dāng)時間為2min時，鉻酸化學(xué)氧化效果較好。進行漆膜性能測試的鎂合金試樣是經(jīng)過以下處理后的：前處理2min→低濃度鉻酸化學(xué)氧化2min→靜電噴涂。其中，前處理與化學(xué)氧化操作均在常溫下進行。對涂裝后的鎂合金試樣采用劃格法，附著力為“01”級?；瘜W(xué)氧化并涂裝后鹽霧試驗，連續(xù)噴霧120小時，鍍層仍未出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。漆膜附著力和耐腐蝕測試結(jié)果表明經(jīng)鉻酸化學(xué)氧化并靜電噴涂的產(chǎn)品合格。也就說明了常溫下，在優(yōu)化前處理時間為2min，鉻酸化學(xué)氧化時間為2min后的所得的效果滿足生產(chǎn)要求，與漆膜結(jié)合力大，且可以起到防腐蝕的作用。目前電化學(xué)氧化液最廣泛應(yīng)用的是堿性溶液。鎂合金在堿性溶液中的電化學(xué)氧化成膜機理是：鎂合金作為電極會在陽極過程中發(fā)生溶解并生成Mg2+，而溶液中的陰離子如SiO32和OH等則會在電場力的作用下定向移動至鎂合金陽極附近溶液中或鎂合金陽極/液體界面處或部分吸附于鎂合金表面．在鎂合金電極上形成的Mg2+也會由于濃度梯度和電場作用的存在，由電極處向溶液中擴散。在此過程中Mg2+會與SiO32和等離子結(jié)合，在鎂合金陽極/液體界面處或鎂合金陽極表面生成以MgSiO3為主的氧化物，從而在鎂合金表面形成一層防護膜層。可能發(fā)生的反應(yīng)如下：Mg2e→Mg2+ （1）陽極溶解Mg2++SiO32→MgSiO3 （2）膜層形成本論文對不同堿性溶液電化學(xué)氧化方法進行試驗，得到它們的處理效果，具體見圖33和表33。 （a） （b） （c） （d）圖33（a）：方法一所得的鎂合金試樣；（b）：方法二所得的鎂合金試樣；（c）：方法三所得的鎂合金試樣；（d）：方法四所得的鎂合金試樣；表33不同電化學(xué)氧化溶液的處理效果方法電化學(xué)氧化液組成電壓(V)電流(A)鍍層面積(cm2)溫度（℃）電化學(xué)氧化時間（min）處理效果1150g/L KOH；34g/L Na3PO4；20g/L KMnO4；68g/L NaF25425室溫10淺黃色膜2250g/L KOH；30g/L Na3PO450ml/L 冰醋酸640758010白色硬膜，均勻3260g/L KOH；30g/L Na2SiO3；4g/L 苯酚445408010白色膜，偏青綠色 4280g/L NaOH；36g/L Na2SiO3；4g/L 苯酚455359010青綠色膜，光滑，均勻由表33和圖33可知，電解質(zhì)溶液組成成分不同，成膜現(xiàn)象及所得膜層的性能不同。在只有氫氧化物的溶液中十分容易陽極化成膜，膜的主要成分是氫氧化鎂，它在堿性介質(zhì)中不溶解。膜在陽極過程中幾乎隨時間線性增長，直至達到相當(dāng)高的厚度。但膜層結(jié)構(gòu)疏松，同基底金屬的結(jié)合力和防護性都十分差，所以在電解液中都添加其他成分，以改善膜的結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的性能。添加成分有硼酸鹽、硅酸鹽、氟化物以及某些有機物。方法一是在室溫下進行，電壓較大，所得的膜層疏松，經(jīng)過重鉻酸鉀封孔后，膜的致密性提高了。方法二、三、四中磷酸鹽和硅酸鹽的加入使得膜層更厚些、均勻些。本分的加入使得膜略顯青綠色，而且更光滑些。對于氫氧化鈉、硅酸鹽、苯酚的作用，需要進一步研究證明。本論文對第四種電化學(xué)氧化液中各組分含量進行了研究。處理效果見表3圖34和圖35。表34 溶液各組成含量的研究序號電化學(xué)氧化液組成電壓(V)電流(A)鍍層面積(cm2)溫度（℃）電化學(xué)氧化時間處理效果A280g/L NaOH；36g/L Na2SiO3；4g/L 苯酚45359010 min綠色膜，光滑，均勻B1300g/L NaOH；36g/L Na2SiO3；4g/L 苯酚5（電流波動大）24909 min 30s綠色膜，較厚，不太均勻C1260g/L NaOH；36g/L Na2SiO3；4g/L 苯酚4219012 min淺綠色膜、膜薄C2在A溶液的基礎(chǔ)上加入少量NaOH4527909 min 40s膜更厚些C3