钢桶涂装质量检验及控制(1)

辛巧娟

第一章 钢桶喷涂过程中的质量检验及控制

第一节 磷化膜的质量检验

钢桶喷涂质量的好坏，与喷涂前清洗磷化质量的好坏密切相关，如果清洗不干净或磷化后达不到质量要求，造成第二污染，直接影响钢桶表面油漆的附着力和外观质量。

磷化是将钢桶置于含有锌、铁、锰的磷酸盐溶液中（磷化液中），金属和溶液在界面上发生化学反应，生成难溶于水的磷酸盐，使钢桶表面形成一层附着良好的保护膜，这就是钢桶的磷化。

磷化膜的作用：具有微孔结构，在通常大气条件下比较稳定，具有—定的防锈能力，用作漆膜的底层，可以显著地提高涂层的附着力和耐蚀性能。

一、磷化膜质量的检测

1、磷化膜的外观质量

主要是指膜层表面颜色、结晶的粗细、膜层的连续性、均匀性及有无其他缺陷。

检测方法：目视或在放大6倍的放大镜下观察；

2、磷化膜厚度

磷化膜的厚度可直接用厚度表示，也可以用单位面积上膜层的质量g／?表示。

1）用厚度表示的可用磁性测厚仪或涡流测厚仪直接测量，使用方便，测量快速。

2）单位面积上质量测定是用重量法。

3、耐蚀性

磷化膜耐蚀性能的测定常用点滴法，盐水浸泡法和中性盐雾试验等方法。

二、检验和抽检过程中，遇到问题及解决方法

磷化常见故障及其纠正方法

故障现象	产 生 原 因	排 除 方 法
磷化膜结晶粗糙多孔	1)游离酸度过高 2)磷化液中氧化剂量不足 3)亚铁离子含量过高 4)工件表面有残酸 5)工件表面过腐蚀	1)降低游离酸含量 2)增加氧化荆比例； 3)加双氧水调整 4)加强中和及水洗 5)控制酸洗液浓度和酸洗时间
膜层过薄，无明显结晶	总酸度过高 工件表面有硬化层 亚铁离子含量过低 温度低	加水稀释或加盐调整 用强酸浸蚀或喷砂清理 补加磷酸二氢铁 提高槽液温度
工件表面粘附白色粉状沉淀	1)游离酸度低，游离磷酸量少 2)含铁离子少 3)工件表面氧化物未除净 4)溶液氧化剂过量，总酸度过高 5)槽内沉淀物过多	1)补充磷酸二氢锌，在特殊情况下可加磷酸调整游离酸度 2)磷化溶液中应留一定量的沉淀物。新配溶液与老溶液混合使用 3)加强酸洗，充分水洗 4)停加氧化剂，调整酸的比值 5)清除过多的沉淀物
磷化膜不均匀，发花或有斑点	1)除油不干净 2)温度过低 3)工件表面钝化 4)游离酸度和总酸度的比例失调	1)加强除油清洗 2)提高槽液温度 3)加强酸洗或喷砂 4)将酸比调整到工艺规定范围
磷化膜不易形成	1)工件表面有硬化层 2)溶液中硫酸根含量高 3)溶液中混入杂质 4) P205含量过低	1)改进加工方法或用酸浸、喷砂除去硬化层 2)用钡盐处理，使其降至工艺规范要求之内 3)更换磷化溶液 4)补充磷酸盐
磷化膜耐腐蚀性差和生锈	1)磷化膜晶晶粒过粗或过细 2)游离酸含量过高 3)工件表面过腐蚀 4)溶液中磷酸盐含量不足 5)工件表面有残酸	1)调整游离酸度与总酸度的比例 2)降低游离酸含量，可加氧化锌或氢氧化锌 3)控制酸洗过程 4)补充磷酸二氢盐 5)加强中和与水洗
磷化膜发红，耐蚀能力下降	1)酸洗液中的铁渣附在工件表面上 2)铜离子混入磷化溶液中	1)加强酸洗过程的质量控制 2)用铁屑置换除去或用硫化处理，使之沉淀去除，调整酸度
磷化溶液变黑	1)槽液温度低于规定温度 2)溶液中亚铁离子过量 3)总酸度过低	1)停止磷化，升高槽液温度至沸点，保持（1～2），并用空气搅拌，直至恢复原色 2)加氧化剂如双氧水，高锰酸钾 3)补充硝酸锌，提高总酸度

第二节 钢桶喷涂的质量检验

经过多年的发展，目前钢桶在喷涂过程中，喷涂质量、喷涂施工条件、喷涂管理是获得高质量涂层的三要素，三者相辅相成，缺一不可。而涂料（油漆）的质量及涂层性能检测则是喷涂管理中的一个重要组成部分，采用先进的测试方法来达到科学的喷涂管理是喷涂工作者所必须熟悉、掌握的。

喷涂质量控制和管理可以分为涂料（油漆）产品的质量控制及喷涂施工过程的质量控制及管理，只有二者都能满足要求，才能达到预期的喷涂目的。优良的涂料（油漆）是获得高质量涂层的前提，但涂料（油漆）在生产、贮存及运输过程中，由于各种原因，其性能将会发生变化，因此，检验涂料（油漆）产品是否在产品标准所规定的技术指标范围内是我们在坐各位必须进行的工作。
对涂层性能进行检测，可以确定喷涂施工是否达到了喷涂的工艺要求，并且还有助于发现喷涂施工中存在问题的具体环节。如对涂层性能检测发现附着力差时，在排除涂料（油漆）产品本身的附着力因素外，若是涂层与桶身间产生脱落现象，则可以认为是预处理不当或是选择的涂料（油漆）不当。如某一涂料（油漆）不适用于某一金属表面；若产生涂层间脱落现象，则可能是选择的涂料（油漆）配套不好，抑或是施工不当所引起的。

性能测试的方法很多，并且对同一种检测项目可以有许多种不同的测试方法。我们介绍一些常用涂料（油漆）质量及涂层性能测试标准及方法。

一、涂料（油漆）的粘度（GB/T1723-93）

粘度——是部分液体在该液体的另一部分上面运动时所受的阻力的量度，是流体内部阻碍其相对流动的一种特性。

在涂料中，除粉末涂料外，其它涂料均为比较粘稠的液体。粘度是涂料产品的一个重要技术指标，在涂料生产过程中，通过测定粘度可以控制漆基中高聚物分子量的大小，粘度也是喷涂施工过程中的一个重要工艺参数，在刷涂、滚涂、喷涂、浸涂等，涂装施工过程中，通过调整涂料（油漆）粘度，可以控制涂层厚度，并可以在一定程度上改善涂层外观。

粘度的单位是帕斯卡·秒(Pa·s)，即[动力]粘度，表示液体流动时其内摩擦力的大小；运动粘度的定义为液体的[动力]粘度与液体密度之比，可由下式表示：ν=η／ρ

ν—运动粘度； η－（动力）粘度；ρ－液体密度

对于涂料生产及喷涂施工，大部分采用涂料杯来测试其条件粘度是控制工艺参数最简单易行的方法。

用涂料杯测定粘度的条件是指一定量的试样在一定的温度下从规定直径的孔所流出的时间，以秒（S）表示。国内用的涂料杯分为涂-1杯及涂-4杯二种规格，用的较广泛的是涂-4杯。我们钢桶行业也是用涂-4杯举多。

二、固体含量

固体含量系指涂料（油漆）组成中实际成膜的那一部分的数量，以涂料（油漆）在一定温度下加热焙烘后剩余物重量与试样重量的比值（百分数）来表示。

涂料（油漆）的固体含量既是涂料（油漆）生产中正常的质量控制项目之一，也是某些喷涂施工（如电泳喷涂）不可缺少的工艺控制参数，其测试方法通常多采用烘箱。烘箱法又可分为培养皿法和表面皿法，具体如下：

1、培养皿法

1）先将干燥洁净的培养皿在（105±2）℃烘箱内焙烘30分钟，取出放入干燥器中，冷却至室温后，称重。

2）用磨口滴瓶取样，以减量法称取（1.5－2）g试样，我们钢桶所用的大都是氨基中温烘烤漆，国标规定固含量大于40%。置于已称重的培养皿中，使试样均匀地流布于容器的底部，然后放入已调节到所规定温度的鼓风恒温烘内焙烘一定时间后，取出放入干燥器中冷却至室温后，称重，然后再放入烘箱内焙烘30min，取出放干燥器中冷却至室温后，称重，至前后两次称重的重量差不大于0.01g为止（全部称量精确至0.01ig），试验平行测定两个试样。

各种涂料烘焙温度规定表

涂料名称	焙烘温度／℃
硝基漆类、过氧乙烯漆类、丙烯酸漆类、虫胶漆	80±2
缩醛胶	100±2
油基漆类、酯胶漆、沥青漆类、酚醛漆类、氨基漆类、醇酸漆类、环氧漆类、乳胶漆（乳液）、聚氨酯漆类	120±2
聚酯漆类、大漆	150±2
水性漆	160±2
聚酰亚胺漆	180±2
有机硅漆类	在（1~2）小时内，由120度升温到180度再于（180±2）度保温
聚酯漆包线漆	200±2

2、表面皿法

本方法适用于不能用培养皿法测定的高粘度涂腻子、乳液和硝基电缆漆等.

三、密度

密度为单位体积内所含物质的质量，以g/mL表示。ρ＝m/v

ρ-密度(g/mL)；m-质量(g)；V-体积(mL)。

通过涂料（油漆）密度的测定，可以较快地估算出单位容积内涂料（油漆）的质量，并计算出单位面积上涂料（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决于所用的颜（填）料的密度，并与配方中的颜料体积浓度、基料及溶剂、稀释剂的密度有关，一般采用金属及金属氧化物作颜（填）料的涂料（油漆）其密度要较以无机、有机化合物矿物质作为颜（填）料的涂料（油漆）的密度要高，密度高的涂料（油漆）在储存及运输过程中容易产生沉淀，故涂料（油漆）产厂家在配方设计时对密度较大的涂料（油漆）一般都考虑采用某种方法如添加防沉淀剂等来阻止涂料（油漆）的沉，而使用厂家在贮存过程中亦可考虑如随时滚装容器或在使用前一段时间将容器倒置的方法减少因涂料（油漆）沉淀而带来的施工困难问题，在喷涂工过程中，对于密度较大的涂料（油漆），也应随时注意搅拌，防止因沉淀而使涂料（油漆）成分发生变化致使喷涂质量异常的现象。

四、细度

细度测定是检查色漆或漆浆内颜（填）料等颗粒的大小或分散的均匀程度，以μm来表示。涂料（油漆）细度的大小能影响涂层的光泽、渗透性及贮存稳定性。颜（填）料的颗粒越小，在漆料中的分散度越高，则其细度越细，漆膜越平整光滑，装饰性也就更好。

五、遮盖力

遮盖力是指把色漆均匀喷涂在钢桶表面上，使其底色不再呈现的最小喷涂量，以g/m2表示。

遮盖力是衡量涂料（油漆）产品性能的重要指标之一，优良的涂料（油漆）应该具有较好的遮盖力。同样重量的涂料产品，遮盖力高的，在相同的施工条件下可比遮盖低的产品喷涂更多的面积。涂料（油漆）产品遮盖力的大小是颜料和涂料（油漆）对光的反射系数差别的作用。故当漆料一定时，涂料（油漆）的遮盖力大小就取决于颜料遮盖力的强弱，而颜料的遮盖力强弱受下列一些因素的影响:

1)颜料和色漆基料两者折光率之差

2)颜料的遮盖力

3)颜料的颗粒大小及分散程度

4）颜料的晶体形状

六、干燥时间

干燥时间是指在一定条件下，一定厚度的涂层从液态达到规定干燥状态的时间。

涂层的干燥状态可分为表面干燥、实际干燥和全干燥几个阶段，也有的根据其不同的干燥程度划分得更细，将其划分成指触干燥、不粘尘干燥、指压干燥、面干、硬干、干透或实干，此外还有重涂干燥和无压痕干燥。

对于喷涂施工来说，涂层的干燥时间越短越好，过长的干燥过程易使涂层在干燥期间沾上雨露尘土等杂质，并且占用生产场地，拖长施工周期，而对于涂料（油漆）制造，由于受涂料（油漆）材料的限制，往往要求一定的时间，才能保证成膜后的质量。

第三节 涂层性能的质量检测

涂层性能是涂料（油漆）性能、喷涂施工质量、喷涂管理水平的综合反映。喷涂施工的目的，是为了达到预期的涂层性能。故喷涂施工从喷涂过程的设计、涂料（油漆）品种的选择到喷涂预处理、涂漆及涂层的干燥固化等都是紧紧围绕着这一目的而开展的，涂层性能测定是判定涂层是否达到预期性能的手段之一。

涂层性能受到涂料（油漆）品种、喷涂施工等众多因素的制约。

涂层性能还与喷涂施工条件有着密切的关系，相同的涂料（油漆）产品，由于喷涂施工条件的不同，其涂层的某些性能会有差异，特别是涂层附着力，更是与喷涂前表面处理的方法及预处理质量息息相关。

1、 涂层厚度

涂层厚度是喷涂过程需要控制的一项重要指标，涂层厚度控制得是否合理，将直接影涂层的其他性能。如涂层的附着力、冲击韧度、韧性等，不同的厚度，其测试结果是不一样的。

在喷涂生产过程中，要控制涂层的适当厚度，否则将影响涂层的外观质量，例如一次涂得过厚易造成流挂、起皱等弊病，而涂得太薄则不易流平，在一定的涂层厚度范围内需要涂覆的次数增加，喷涂费用也随之提高。每次涂覆的厚度范围与涂料品种、防护要求、施工方式、钢桶表面特性等因素有关。

测试涂层厚度可以随时检查喷涂过程质量是否符合要求，一旦发现问题可以随时补救，从而可以避免由于涂层厚度不够而达不到防护要求的现象发生。

测量方法：1）干分尺法 2）磁性测厚仪法 3）涡流测厚仪法

2、 涂层硬度

硬度是表示涂层机械强度的重要性能之一，其物理意义可理解为涂层被另一种更硬的物体穿入时表现的阻力。涂层硬度与涂料（油漆）品种及涂层的固化程度有关。油性漆及醇酸树脂漆的涂层硬度较低，而合成树脂漆的硬度较高。在一些固化剂固化型的涂料中，涂层硬度还与固化剂的使用量有关，提高固化的比例，涂层的硬度增加，与此同时，涂层的柔韧、冲击韧度等性能则随之下降。此外，涂层的固化度也直接影响其硬度值，即硬度由小到大是涂层干燥过程中时间的函数，完全干燥的涂层，才具有特定的最高硬度。

涂层硬度的测试可以采用如下方法：摆杆硬度测定法，铅笔硬度测定法，压痕硬度测定法。

3、 涂层光泽

光泽是涂层表面把投射在其上的光线向一个方向反射出去的能力。反射率越高，则其光泽就越高。涂层（钢桶表面）光泽是鉴别钢桶外观质量的一个主要性能指标。不同产品对涂层光泽度的要求是不同的，如高级轿车就需要涂层光泽度越高越好，而一些光学仪器、军用器械和地面伪装设施等则要求平光和无光。

涂层光泽不仅与所用涂料（油漆）有关，而且还与喷涂施工质量有关。施工得当的涂层表面比较平整光滑，对光线的反射率高，而有流挂、针孔、桔纹及粘附有杂质的比较粗糙的涂层表面对光线的反射率就较低。

涂层光泽度的测定一般采用光泽计来进行，但作为钢桶是没有必要的。

4、 涂层抗冲击韧度

冲击韧度是测试涂层在高速负荷作用下的变形程度。涂层抗冲击的能力与其伸张率、附着力和硬度有关。

测试涂层抗冲击韧度的仪器为冲击试验器，其测试原理是以一定重量的重锤从不同的高度落在涂层上使涂层产生形变，然后检查涂层的破坏程度，以kg·cm表示。

5、涂层柔韧性

钢桶涂装后，对制桶厂家来说，工序基本完成，但用户盛装产品后，在运输、灌装和使用过程中经常会受到其外力影响而变形，甚至于外界温度剧烈变化而引起的热胀冷缩，这些都将引起钢桶外表面涂层开裂以于脱落。钢桶表面涂层柔韧性测定就是评价钢桶涂层抗开裂或从被钢桶表面上剥离的能力的方法。

6、涂层附着力

附着力是指涂层与钢桶表面之间或涂层与涂层之间相互结合的能力。良好的附着力对钢桶表面的防护效果是至关重要的，一种涂料（油漆）产品的其他性能无论多么优异，但如果与钢桶表面的结合力太差，或者是因生产过程中操作不当而造成涂层在钢桶的运输或使用过程中过早脱落，也就谈不上有什么防护效果了。

钢桶表面涂层附着力的好坏取决于二个关键因素：一是涂层与钢桶表面的结合力，二是喷涂施工质量尤是表面处理的质量。
表面处理的目的是尽可能的消除涂层与被涂物体表面结合的障碍，排除影响化学结合及极性结合的因素如油、锈、氧化皮及其他杂质等，使得涂层能与被涂物表面直接接触。此外，提供较为粗糙的表，加强涂层与被涂物表面的机械结合力。因此，表面处理的质量与涂层附着力息息相关。

常用的测试涂层附着力的方法有划圈法、划格法、胶带法、拉开法等。

(1)划圈法—附着力测定仪

利用唱针做针头，将样板涂层朝上，固定于仪器的试验平台，使唱针的尖端接触到涂层，用手将摇柄顺时针匀速转动，通过传动机构，针尖就在涂层上匀速地画上定直径的圈。如划痕未露底板，则酌加砝码，直至划痕露出底板为止。所画出的圈依次重叠，得出类似滚线的图形，然后，取出样板，用漆刷除去划痕上漆屑，用四倍放大镜检查并评级。

(2)划格法—划格仪

用切割工具采取手工或机械的切割方式，将涂层按格阵图形切割，其割伤应贯穿涂层直至基表面，然后评价涂层的损伤情况。切割时，先在试片涂层上切割6道或11道相互平行的、间距相等（可为1mm或2mm）的切痕，然后再垂直切割与前者切割道数及间距相同的切痕，其切割线的道数及间距应根据涂层性质及与有关方面协商而定，采用手工切割时，用力要均匀，速度要平稳无颤动。机械切割时，应在刀具上部加适当重量砝码，以便使刃口在切割中正好能穿透涂层而触底材。

切割后，在试板上将出现25个或100个方格，软毛刷沿方格的两对角线方向轻轻刷掉切屑，然后，检查并评价涂层附着力。 按6级评价的分类，前三级通常能满足一般用途(0级、1级、2级)，钢桶国标中规定，漆膜附着力不应低于2级。

（3）胶带法

即在有切口的涂层上粘贴胶带，通过观察剥下带后涂层的附着状态来评价其附着力。

胶带法测定涂层附着力根据其切口形式的不同常分为二种：正交切口和“X”切口。正交切口和前述的划格法图形一样，即在试样上划出贯穿涂层到达基体的25或100个方格，然后在其上粘贴宽18mm或24mm，粘附力每10mm大于2.94N的透胶带，粘贴长度约50mm，用橡皮擦使胶带完全1全贴附在涂层上，(1～2) min后，手持胶带的一端与涂面垂直，迅速地（不要猛然一拉）将胶带撕下。
检查方格内涂层从底材或与前一道涂层分离的情况，分10点、8点、6、4点、2点、和点6个级别。

“X”切口为在试样上划上交叉角度为30o、到达基体、长约40mm的切痕。然后，同划格胶带法一样，贴上透明胶带并撕下，检查及评价剥下胶带后叉部位的涂层剥落情况。

划格胶带法附着力的评级（JISK5400）

评价点数	伤 痕 情 况
10	各条划痕细小，两侧平滑，划痕的交点和正方形网格都没有剥落
8	划痕的交点稍有剥落，正方形网格的划痕没有剥落，损伤部位的面积小于全部正方形面积的5%
6	划痕的两侧和交点间有剥落，损伤部位的面1积为全部正方形面积的5%～15%
4	划痕引起的剥落宽度大，损伤部位的面积为1全部正方形面积的15%～35%
2	划痕引起的剥落宽度大于4点，损伤部位的积为全部正方形面积的35%～65%
0	剥落面积大于全部正方形面积的65%

7、颜色及色差

颜色是钢桶喷涂后给予人的第一印象，不同地区、不同民族对于颜色有不同的爱好，而不同的产品则对于颜色有不同的要求。因此，颜色及色差测定涂层性能测试的重要项目之一。

目前，涂层颜色测定通常采用目测法，一般是将试样与标准样品在相同的条件下分别在马口铁板上备漆膜，待漆膜实干后，将两板重叠1/4面积，在天然散射光线下检查，眼睛与样板距离（30～35）cm，约成120o～140o角，根据产品标准检查颜色，若试样与标准样颜色无显著差别，即认为符合技术允许范围。

测试时，将色差板置于桶顶表面或桶身上，并列放置，并使其互相重叠，眼睛与其相距约500mm，观察视线与样板表面接近垂直，待试样板的颜色若在色差板之间或与其中一块色差板等色，即认为符合色差范围。

8、老化试验

产品喷涂后在使用过程中受到各种不同因素的作用，使涂层的物理化学和机械性能引起不可逆的变化，并最终导致涂层的破坏，这种现象一般称为涂层的老化。

涂层的老化是由于涂层在大气中经受光、热、氧气、风、雪、雨、露、温度、湿度及各种化学介质等素的影响，涂料（油漆）中高分子聚合物的链状结构逐渐裂、涂层强度随之下降而引起的。涂层老化的：的主要现为失光、变色、粉化、裂纹、起泡、泛金、斑点、长霉、脱落等现象。

测试涂层的耐老化性最直接、最可靠的方法是大气老化试验，即把涂层试样置于一定的大气条件下曝晒，通过试样的外观检查以鉴定其耐久性。

9、 耐腐蚀试验

腐蚀主要包括天然介质引起的腐蚀和工业介质起的腐蚀。天然介质包括空气、水、土壤等，它引起的锈蚀是普遍存在的，工业介质是在工业生产过程中产生的，例如酸、碱、盐以及各种有机物等，它引起的腐蚀更为严重。

涂层起着保护被涂物不受腐蚀的作用，经常曝露在各种腐蚀环境中，受到来自天然和工业的腐蚀介质侵蚀。涂层的耐腐蚀性能主要由涂料（油漆）的结构组成决定，同时与涂层厚度、配套体系、施工管理质量也有很大关系。对电镀桶影响较大。