陳超廣 王業(yè)嵩

摘 要：結(jié)合傳動軸產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點，研究表面硅烷化處理、局部遮蔽、雙組分水性漆噴涂的涂裝工藝，有效降低揮發(fā)性有機化合物（VOC）排放量，為企業(yè)節(jié)能降耗，創(chuàng)造效益。

關(guān)鍵詞：硅烷化處理 水性漆 局部遮蔽

1 前言

隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)及現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染給人們賴以生存的地球以及人類本身造成了極大的威脅。特別是和人們生產(chǎn)、生活密不可分的化工涂料生產(chǎn)使用過程中揮發(fā)的有毒、有害氣體正越來越嚴(yán)重的危害著人們的身體和生存環(huán)境。

傳統(tǒng)工業(yè)的涂料涂裝，無論在制造過程或施工應(yīng)用過程中均有大量的有毒有害物：如廢氣、廢水、重金屬物排放，對環(huán)境、大氣以及水資源造成污染，特別是目前在金屬防腐方面，溶劑型涂料的使用特別多。施工中有50%以上的揮發(fā)性有機化合物（VOC）排放到大氣中，造成對環(huán)境的二次污染。許多工業(yè)國家十分重視這一問題。全面的保護環(huán)境正進一步為世人所關(guān)注。因而在涂料及涂裝領(lǐng)域中盡可能的以無污染，低污染地材料代替有污染的材料，不光是涂料行業(yè)發(fā)展的需要，而且也是人類健康生存的需要。

傳動軸類產(chǎn)品的涂裝工藝，由傳統(tǒng)的磷化+噴漆的工藝，逐步更新?lián)Q代為更加節(jié)能環(huán)保的新工藝。其中，新興的表面硅烷化處理、雙組分低溫固化的水性漆等技術(shù)，引起越來越多的工程技術(shù)人員研究。

2 傳動軸產(chǎn)品的特點

傳動軸通常由軸管、伸縮套和萬向節(jié)組成，它是汽車傳動系中傳遞動力的重要部件，它的作用是與變速箱、驅(qū)動橋一起將發(fā)動機的動力傳遞給車輪，使汽車產(chǎn)生驅(qū)動力。它可以是好幾節(jié)的，節(jié)與節(jié)之間可以由萬向節(jié)連接。其中，萬向節(jié)是汽車傳動軸上的關(guān)鍵部件，一般由十字軸、十字軸承和凸緣叉等組成，如圖所示。十字軸承的存在，決定了傳動軸，只能接受常溫或者低溫的工藝處理。

同時，傳動軸的兩端，是不允許存在涂料涂層，而又無法容忍銹蝕缺陷的矩形齒花鍵或者短齒花鍵。傳動軸在凸緣花鍵軸外還有一個管形密封保護套，在該保護套端部設(shè)置了兩道聚氨酯橡膠油封，使伸縮套內(nèi)形成廠一個完全密封的空間。

所有這些特性，都對涂裝工藝提出了苛刻的要求。不僅僅要求整體防銹，噴漆前要對傳動軸的兩端進行遮蔽防護，而且，涂裝前的清洗處理工藝，以及涂裝后的烘烤工藝，都不得采用高溫體系的工藝，以免對十字軸承等部件的破壞。傳動軸有特殊涂裝要求的部位，見圖1。

3 表面硅烷化處理

鋼鐵件的涂裝生產(chǎn)，除了要進行除油、除銹等工藝，通常還要在表面涂覆一層化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，對工件起到一定的防腐作用，避免在噴涂前短暫的時間內(nèi)返銹，也增加零件表面的粗糙度，增強涂料與基底的結(jié)合力。磷化處理是最為常見的，但是磷化工藝，能耗高，而且槽液有沉渣產(chǎn)生，不適用于帶有十字軸承的傳動軸產(chǎn)品。

傳動軸類產(chǎn)品應(yīng)采用可以常溫下進行工藝處理。表面硅烷化處理是其中一種工藝，它是以有機硅烷水溶液為主要成分對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程。與傳統(tǒng)磷化相比，它具有節(jié)能、環(huán)保和降低成本的優(yōu)點;無有害重金屬離子，不含磷，無需加溫。硅烷處理過程不產(chǎn)生沉渣，處理時間短，控制簡便。處理步驟少，可省去表調(diào)工序，槽液可重復(fù)使用。有效提高油漆對基材的附著力。

硅烷，在水溶液中，通過其SiOH基團與金屬表面的MeOH基（M表示金屬）的縮水反應(yīng)而快速吸附于金屬表面;一方面在金屬界面形成Si-O-Me共價鍵;另一方面，硅烷分子通過SiOH基團之間的縮聚反應(yīng)形成具有Si-O-Si三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅烷膜，并在后工序的涂層中發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成牢固的化學(xué)鍵，最終使基材-硅烷-油漆三者之間，通過化學(xué)鍵形成穩(wěn)固的膜層。傳動軸表面硅烷化處理，可以采用浸漬式，也可以噴淋處理。

包括硅烷化前處理線在內(nèi)，水性漆涂裝工藝，容易對設(shè)備產(chǎn)生氧化、生銹，為防止設(shè)備及管路的腐蝕，減少銹斑變成碎屑混入涂料內(nèi)形成顆粒的幾率，國內(nèi)的水性漆噴涂線的設(shè)備設(shè)施，采用不銹鋼304、304L制造的比較多，新建的涂裝線也有采用SUS 316的。

圖2是304不銹鋼制作的，全噴淋的硅烷前處理線，工藝流程是：預(yù)脫脂（1.5min）→脫脂（1min）→水洗（1 min）→水洗（1min）→硅烷化（1.5min）→吹干（2min）→噴漆工序。

4 局部遮蔽的水性漆噴涂工藝

4.1 傳動軸的局部遮蔽處理

由于水性漆比較容易導(dǎo)電，為了防止安全及高壓報警等問題，水性漆機器人系統(tǒng)一般采用外置加電的模式。而傳動軸的噴涂，采用空氣噴槍、人工噴涂的比較多。雙聯(lián)萬向節(jié)傳動軸的長軸端與短軸端，由于不允許有涂層，需要在噴漆前遮蔽。

如圖3，特制的PVC管，安裝了一圈橡膠圈，用于密閉遮蔽長軸端與短軸端噴漆與不噴漆區(qū)域的交界線，要求密閉貼合好。此方式替代了傳統(tǒng)的一次性的貼紙遮蔽工藝，遮蔽工裝PVC管可重復(fù)再用，使作業(yè)簡易快捷，提高了生產(chǎn)效率，并有效降低涂裝耗材成本。

4.2 水性漆噴涂注意事項

水性漆涂料具有：粘度高、難霧化、表面張力大，水的蒸發(fā)速度受濕度影響大，容易產(chǎn)生涂層外觀上的缺陷。傳動軸的水性漆噴涂，應(yīng)注意以下幾點：

1）水性漆的清洗劑主要成分為純水+少量親水溶劑，輸漆管道的設(shè)計，要考慮管中管換熱系統(tǒng);

2）整個設(shè)備系統(tǒng)按低剪切設(shè)計，包括攪拌器的攪拌、管路彎曲、穩(wěn)壓器、過濾器等;

3）避免攪拌器在油漆攪拌過程中，引起空氣，使油漆產(chǎn)生分層、沉降等現(xiàn)象。

4）水性漆的粘度高，采用輸調(diào)漆系統(tǒng)的，應(yīng)提高泵的輸送能力，水性色漆的流速則要求為0.15～0.4m/s。

5）由于水性漆對施工溫濕度的要求嚴(yán)格，在無法做到恒溫恒濕的施工環(huán)境下，空氣濕度>85%時候，需對工件進行預(yù)熱處理，改善水清洗濕膜的閃干效果。

5 水性漆涂層的性能測試

雙聯(lián)萬向節(jié)傳動軸，進行上述表面硅烷化處理，并根據(jù)設(shè)計要求，用PVC管將無需噴漆的區(qū)域，進行遮蔽。噴涂低溫固化的雙組分環(huán)氧樹脂水性漆，相關(guān)的性能指標(biāo)，見表1。

將上述傳動軸的主要涂漆部件，單獨拆卸下，并對無油漆部位進行封閉處理，然后，按照GB/T 1771-2007標(biāo)準(zhǔn)進行240h連續(xù)噴霧耐鹽霧試驗。測試結(jié)果：工件表面未產(chǎn)生氣泡，表面腐蝕面積為1%，最大背蝕2.3mm。涂層符合“不得產(chǎn)生氣泡，最大腐蝕為10%，最大背蝕為3.0mm”的設(shè)計要求，試樣見圖4。

6 結(jié)語

采用表面硅烷化處理，然后按設(shè)計要求做局部遮蔽，再噴涂低溫固化的雙組分水性漆的涂裝工藝，適應(yīng)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有局部遮蔽要求的傳動軸類產(chǎn)品。漆膜的外觀、膜厚、硬度、光澤度、附著力、耐鹽霧等一系列性能指標(biāo)，滿足了客戶對傳動軸的設(shè)計要求。

在地球環(huán)境逐漸惡化的情況下，各地區(qū)對環(huán)保的要求在不斷提高，環(huán)保的政策也在施壓，大家的環(huán)保意識也在提升，硅烷化處理與水性漆工藝具有低碳環(huán)保方面的優(yōu)越性，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V泛。

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