日期：2022-04-25
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138 核心提示：0 引言随着工程机械在各领域的广泛应用和快速发展，用户在对工程机械使用性能提出更高要求的同时，对其外观质量的要求也越来越高
0 引言
随着工程机械在各领域的广泛应用和快速发展，用户在对工程机械使用性能提出更高要求的同时，对其外观质量的要求也越来越高，因此各工程机械厂家都开始重视工程机械的外观质量，提高其在市场上的竞争力。对工程机械进行表面涂装是实现工程机械产品外观质量的重要环节，其所用涂料为工程机械用涂料。我国工程机械主要包括挖掘机械、铲土运输机械、工程起重机械、路面机械、压实机械、桩工机械、钢筋混凝土机械、凿岩机械、叉车、专用工程机械等10 大类。笔者结合多年从事工程机械用涂料研究的实践，就目前工程机械涂装的目的、涂装工艺、所用涂料特性与种类、涂料质量的评定项目等进行探讨。
1 工程机械涂装的目的
工程机械基本是露天作业和存放，长期暴露在户外大气（包括海洋大气、工业大气、城市大气和乡村大气）和不同水质（海水、河水）等环境中，而且作业环境恶劣，在工程机械零部件上喷涂合适的涂料，可延长其使用寿命，提高相关性能。工程机械涂装的目的：，防腐作用。工程机械的许多部件都为金属材质，通过涂装可提高其防锈性、耐水性、耐挥发油性、耐油性和耐水性等；第二，装饰作用。
2 工程机械典型的涂装工艺
工程机械品种庞杂、规格多，整机体积大、质量重，不同产品的生产特点和使用环境不同，各企业整机涂装工艺亦各有特点，其典型工艺流程为：抛丸处理→除尘→底涂→干燥→刮腻子→干燥→面涂→干燥。在中小批量生产场合，腻子干燥大多数采取自干方式。工程机械构件和薄板件不可避免地存在着一些影响涂层质量的缺陷，如麻点、蚀坑、焊缝等，因此需要刮涂腻子以提高产品装饰性，但腻子层对涂膜的其它性能有害无益，尤其是大面积刮涂，不但不能提高产品外观的平整度，还易造成开裂、起泡、脱落等涂膜缺陷。另外，目前刮涂腻子只能以手工方式进行，劳动强度较大，某些厂刮腻子打磨的工作量甚至占到整机涂装工时的70% 以上。为减少这方面的工作量，提高产品涂装质量，应尽可能提高产品零部件表面的平整度，加强下料成形、焊接，以及喷、抛丸工艺规范的管理。
3 工程机械用涂料的特性和种类
工程机械用涂料按涂层不同可分为底漆、中涂漆和面漆；按施工方法可分为溶剂型涂料、电泳涂料和粉末涂料。以下主要以涂层的不同来介绍涂料的特性和种类。
3.1 底漆
底漆是直接涂布于工件表面用漆，其附着力强，对金属起防锈作用。由于漆膜的附着力和耐腐蚀性主要取决于底漆层，因此工程机械用底漆必须具备以下性能：具有良好的附着力，所形成的漆膜必须具有良好的机械强度；具有良好的耐水性和耐腐蚀性；具有良好的配套性和施工性，能适应不同的工程机械涂装工艺。按底漆用树脂来分，工程机械常用的底漆有醇酸底漆、环氧底漆、聚氨酯底漆和丙烯酸底漆等；按照底漆的用途来分，工程机械常用的底漆有防锈底漆、耐油底漆、耐高温底漆等；按照涂料是否含溶剂可分为溶剂型涂料、电泳涂料、粉末涂料；按照涂料的组分可分为单组分底漆和双组分底漆。
3.2 中涂漆
中涂漆是工程机械中间涂层用漆，是介于底漆层与面漆层之间的涂层，主要功能是提高被涂物的表面平整度和光滑度，封闭底漆层的缺陷，以提高面漆涂层的丰满度和装饰性，增加涂层厚度，提高耐水性。工程机械中涂漆主要是腻子和二道浆。腻子仅能提高工件表面的平整度和装饰性，其涂层易老化、开裂，再加上手工涂刮和打磨的劳动强度大，应尽量避免使用或少使用腻子。二道浆又称喷涂腻子，其功能介于底漆和腻子之间，对被涂工件表面的微小不平有一定的填平能力。它的颜料和填料含量比底漆多，比腻子少，采用空气喷涂和静电喷涂，具有良好的湿打磨性，可形成平滑的表面。
3.3 面漆
面漆涂层是工程机械产品的“外衣”，对外观起着举足轻重的作用，直接影响人们的视觉感官。选择合适的面漆进行正确的施工，可以使工程机械产品具有一定的光泽、色彩，给人以美感。目前，工程机械用面漆除了传统的溶剂型面漆外，近年来还使用粉末涂料。常用的溶剂型面漆有醇酸树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂面漆。醇酸树脂面漆是早用于工程机械的面漆，漆膜固化速度慢、干透时间长、硬度低，但光泽高、弹性好，具有良好的丰满度和耐候性，而且价格便宜。环氧树脂面漆漆膜硬度低，光泽度和丰满度都不高，只能用于装饰性要求不高的产品上。丙烯酸树脂面漆耐光性、耐候性好，其中热塑性丙烯酸树脂面漆漆膜较软，光泽度和丰满度都不高；热固性丙烯酸树脂面漆漆膜硬度、丰满度、光泽度都很高，但脆性大。聚氨酯树脂面漆是近年来工程机械行业使用较多的面漆，漆膜硬度高、光泽高、丰满、耐磨，综合性能优异，缺点是芳香族聚氨酯面漆保光性差，易粉化、泛黄。
4 工程机械用涂料质量评定
4.1 涂料原漆的质量评定
底漆和面漆原漆的质量评定项目按表1 进行，其中固体分、黏度、混合性、使用时限、贮存稳定性指标直接体现涂料的施工、成本及贮存性能。
表1 底漆和面漆原漆的质量评定
4.2 漆膜质量评定
4.2.1 底漆漆膜质量评定
合适的底涂层是面漆耐久、美观的前提，底涂层不好，面漆的外观就会受影响，甚至出现裂纹或剥落，因此工程机械底漆从以下几方面进行评定：
（1） 防护性能。主要是防锈防护性能，这是底漆的主要功能。工程机械基本是露天作业和存放，有的甚至在湿热、沿海环境下作业，而且作业工况恶劣，因此，涂层防锈防护作用对于延长工程机械的使用寿命和保持良好的外观至关重要。涂层的防锈性能评定主要表现在其耐水性、耐湿性、耐盐水性、耐盐雾性、耐化学介质性等性能指标。耐水性、耐湿性主要评定漆膜在与水接触及潮湿环境中是否有失光、变色、起泡等现象，以及附着力等性能降低的情况，其测定方法为浸水试验和耐湿试验；耐盐雾性评定漆膜耐盐雾侵蚀的抵抗能力；耐化学介质性主要评定漆膜对亚硫酸、挥发油及防锈油的抵抗能力，一般用点滴法和浸泡法两种测试方法。
（2） 机械性能。机械性能评定主要包括底漆涂层的附着力、抗冲击性、硬度等，如果机械性能不好，在零件或整机的生产、装运、工作过程中，漆膜极易受破坏，失去防锈防护作用。附着力是漆膜基本的性能，必须保证附着力。目前测定漆膜附着力简单、常用的方法是划格测试法。漆膜的抗冲击性一般要求重300 g 的砝码从200 mm 的高度落下，漆膜表面应无砝码冲击的开裂及剥落。
（3） 施工性能。底漆的防护性能、机械性能必须通过底漆施工形成的漆膜来实现。施工性能是涂料在施工过程中应具备的性能，其优劣主要表现在涂料的作业性、涂料的干燥时间（指触干、半固化、可胶带剥落时间）、干燥温度、流平性、防流挂性等方面。涂料的作业性评定指标为无涂装作业障碍；干燥时间主要评定漆膜在环境温度20℃时，在20 min 以内是否达到指触干，在60 min 以内是否达到半固化；在环境温度40℃时，在30 min 以内是否达到可胶带剥离；流平性不好，干燥后漆膜表面不平整，喷涂面漆时可能会出现桔皮弊病。施工性能会影响涂装效率及成本，故对涂料施工性能的评定越来越重要。
（4） 配套性能。评定底漆时，还需注意它与中涂漆和面漆的配套性。环氧类底漆配套性好，几乎能与所有的面漆配套使用。
4.2.2 中涂漆质量评定
工程机械中涂漆评定以下性能：与底漆、面漆的配套性是否良好，其涂层间的结合力是不是强，硬度配套是否合适，是不是会被面漆的溶剂咬起；耐潮性是否好，会不会引起涂层起泡；耐打磨性是否良好，能否高温烘干等。对于表面平整度好、装饰性要求不太高的零部件，可以不喷中涂漆，以降低涂装成本。
4.2.3 面漆质量评定
面漆漆膜性能评定有以下几点：
（1） 装饰性能。首先是漆膜的颜色与标准板相比无明显色差，外观无异常（指无起泡、开裂、剥落，无流平性缺陷，无明显条痕、发白、颜色发花、光泽不均及表面气泡）。其次是漆膜的60° 光泽应在80 以上，高光泽的外表涂层是工程机械产品的追求目标和发展方向。后是遮盖力，常用的评定方法是黑白格遮盖力试验。
（2） 机械性能。机械性能可参照底漆，要求面漆涂层的硬度高，这是因为高硬度可以抵抗划伤，使面漆涂层保持良好的外观。附着力是漆膜基本的性能，附着力必须保证，如果附着力差，漆膜的其它性能再好也是徒劳。漆膜的不黏着性与漆膜的硬度有一定关系，其评定指标为与空白板比较，试板无显著的黏着程度及纱布的网线痕迹。
（3） 施工性能。施工性能可参照底漆，但要增加面漆重涂适合性及可重涂时间的评定，主要是模拟当漆膜表面有不可接受的严重外观缺陷时，进行返修重涂，考察其重涂施工的难易程度及重涂后漆膜的性能保证等，其评定标准是可任意时间重涂，无重涂障碍。面漆流平性要求比底漆更高，流平性的好坏直接影响面漆漆膜的平整光滑程度，流平性能不好可能出现桔皮，使面漆涂层外观质量大打折扣。
（4） 配套性能。评价工程机械面漆时，必须注意与底漆、中涂漆的配套性，否则在施工时可能出现咬底现象，也可能引起层间附着力不良等漆膜弊病。在实际使用时，好先进行试验，满足要求后再进行其它项目的评定。另外，面漆的颜色与底涂层也要求配套，否则可能存在面漆颜色盖不住底漆颜色或需要多喷几道面漆。
（5） 防护性能。防护性能参照底漆进行评定。
（6） 抵抗外界恶劣环境能力。主要评定漆膜的加热稳定性、耐寒性及耐气候老化性。加热稳定性的评定要求在105℃ ×24 h 漆膜无凹陷、开裂、膨胀及剥落，与空白试板比较无明显变色、光泽变化及附着力变化。耐寒性是在规定的低温（-60℃）及放置时间（5 h）评定漆膜表面有无起泡、开裂、膨胀及剥落。耐气候老化性分为室内加速老化及户外暴露两种方法，评定漆膜在阳光辐射、雨淋、温度、湿度等条件作用的过程中发生的各种外观或性能的变化，要求无开裂、剥落、膨胀等缺陷，光泽、颜色变化均应在一定的范围之内。
4.2.4 评定项目与试板
涂装在工程机械上的漆膜是复合涂层，故评定底漆和面漆漆膜性能有的要在底漆试板上进行，有的要在面漆试板上进行，有的则要在底漆+ 面漆试板上进行，具体评定项目与试板对应参照表2 进行。
表2 评定项目与试板对应表
注：“○”表示需要评定项目。
5 结语
随着人们环保意识的增强及能源价格的不断上涨，采用环保、节能的涂料与涂装工艺也将是工程机械涂装需要考虑的问题，因此，工程机械用涂料的未来发展方向是对环境基本无污染的粉末涂料和电泳涂料。对涂料质量的评定，需根据涂料的特点，紧紧围绕其功能要求，对涂料原漆、施工性能、成膜后性能等进行综合全面的质量评价。
