涂层封孔剂

涂层封孔剂

昆明师专化学系朱绍华贾永昌

对很多热喷涂涂层来说，封孔是一项必要的后处理过程。当涂层面临腐蚀及氧化(有时处于高温)环境时，封孔是涂层设计必需要考虑的一项内容。本文涉及到封孔作业的目的和要求;介绍了封孔剂的种类、性能、施工要点、选择依据及应用范围。

任何一种热喷涂方法，尤其是燃气一氧焰喷涂(即火焰喷涂)所沉积的涂层，都是一种有孔结构。总体而言，涂层孔隙度范围相当大。燃气一氧焰喷涂层有时高达15,以上，而高速氧一燃气喷涂(HVOF)层则在1,以下。在实际应用中，有孔结构有时是有利的。涂层孔隙有助于贮油，促进润滑，减少磨损;在某些特殊应用中，利用热喷涂制取多孔材料，用于热交换装置或其它元件。然而，在更多的情况下，涂层的孔隙是不希望的。当涂层暴露于大气、蒸汽、工业气氛、化学活性物质、腐蚀气体及高温环境中，孔隙引入腐蚀元素，使涂层与基体发生化学或电化学侵蚀，导致涂层失效，在这种情况下，必须对涂层进行封孔。

作为热喷涂的一种后处理工序，封孔作业的主要内容是封孔剂的选择和施工方法。如果某些工件喷涂后还需要车削或磨削时，封孔应在此之前实施，以防涂层孔隙污染，保证更好、更干净的磨削光洁度。当喷涂陶瓷涂层用于绝缘的情况下，封孔能维持涂层的介电常数。否则，涂层孔隙将会吸湿或遭污染，形成涂层中不希望的导电通道。此外，对于泵或液压机等设备，封孔还防止液体和压力的密封泄漏。

一、封孔剂的性能要求

封孔剂的种类较多，为了达到良好的封孔效果，封孔剂必须满足下列要求: 1(有足够的渗透性

因为孔隙弯曲又细小，没有足够高的渗透性，难以充填到必需程度。

2(耐化学溶剂的作用

因为涂层本身就处于某种化学和溶剂的腐蚀介质中，封孔剂若不能经受这些介质的侵蚀，封孔即告无效。

3(能经受一定的机械作用

即封孔剂不因机械作用而脱落或碎裂。

4(在工作温度下性能稳定

即封孔剂不能在操作温度下发生溶化、蒸发或分解等物理变化。

5(不能与涂层或基体发生化学反应

在工作环境下与涂层和基体保持化学稳定性。

6(不降低涂层或基体金属的性能。

7(当涂层用于食品行业时，对食物无毒。

8(施工时，保证安全。

二、封孔剂的选择及施工要点

一般来说，所有封孔作业应在喷涂之后磨削之前实施。除微晶石腊封孔剂外，其它所有封孔剂应在工件温度低于80?时进行，以防溶剂迅速蒸发或封孔剂过早固化。空气干燥型的甘油酯树脂，在其机加工时产生的热会使它过早的非均匀性的固化，因之，该封孔剂应在磨削后固化，除此之外的所有封孔剂，应予磨削前固化。用于防腐涂层的封孔剂，在投入使用前必须充分固化。一般的封孔剂无危险性，但有些是易挥发的和易燃的，在贮存和使用过程中，应格外小心慎重，勿近明火或受热。使用中要充分通风，以免影响正常呼吸。封孔剂大体分有机和无机两种。对封孔剂做出选择的主要依据是所处介质的腐蚀情况及工作温度。有机封孔剂主要是乙烯树脂、酚醛、改进型环氧树脂及聚氨树脂等，它们多是用于钢铁基体锌或铝涂层的封孔，工作温度不高，处于大气氧化、工业气氛、海水等环境;对于高温氧化介

质，则用沥青基铝浆、铝硅酮树脂及某些硅酸盐、铬酸盐等无机物，最高工作温度可达980?C。不同封孔剂有不同要求，大体遵循以下几点:

1(很多封孔剂需要稀释剂冲稀，以保证良好的渗透性。

2(涂层封孔之前，最好用蚀洗涂料(通常是磷酸)作预处理，以形成一种复合的磷酸盐化合膜，有助于封孔剂的粘结。

3(不少封孔剂掺有片状铝粉，以改善封孔剂的耐温及抗蚀性能。

4(封孔剂可以用喷枪喷涂、用毛刷抹涂或用淹没进行浸渗，其中有些用上述三种皆可，有些则只能用其中一种或两种。根据需要，有时只需涂一道，有时两遍或更多。 5(为加大渗透性，有些采用真空渗透操作。

6(封孔剂有单组份与双组份、空气干燥与烘烤固化之分，在使用中一定要正确掌握每步程序。

三、封孔剂主要种类及性能

世界上首家向市场推出系列化封孔剂产品是美国METCO公司(现SULZER METCO)，其封孔剂系列已有相当规模，并成功使用多年。我国尚未形成系列化、规模化的封孔剂产品。由于涂层封孔是热喷涂技术中的重要一环，这项工作急待开发与推动。参照国外相关产品，将重要的几种封孔剂介绍如下:

1(空气干燥型甘油酯树脂

特性:树脂含量高达95,，渗透与填孔能力很高，封孔后可直接加工，机加工性能明显改善。

工作温度:连续工作145?C。

封孔剂用量:11(6m2,升,0(6mm

施工方法:浸、刷或喷均可。常温操作，涂层表面要干燥、清洁。根据需要，实施第一道后，经15分钟，可再实施第二道。

固化程序:常温下空气干燥，需经一周方能完全固化;若在145?C下烘烤，1小时可固化。典型应用:工作环境为稀酸、溶剂、油类和盐水等弱腐蚀介质，温度不超过145?C。

2(空气干燥型酚醛树脂

特性:是一种改性的空气干燥型酚醛漆。适用于金属和陶瓷涂层，润湿性好，粘结性强，化学稳定性好，有较强的耐腐蚀性和抗冲击性。在很多有机物中保持稳定。

工作温度:连续工作145,205?C，间断工作205,260?C

封孔剂用量:7.4,8.0m2/L。

施工方法:刷或喷均可。喷涂时要用甲酮、芳香烃和无水乙醇作稀释剂进行稀释，用量为1,2,1,3。

固化程序:空气干燥30,60分钟，但完全固化需1,10小时，取决于封孔剂厚度。若在135摄氏度左右温度下烘烤，只需15,30分钟。

典型应用:适用于热水、盐雾、酸、油、汽油和油脂等工作环境，对高压工作状态适应性强。

3(铝乙烯树脂

特性:是一种抗腐蚀性的、空气干燥型含铝乙烯共聚物，常用于锌与铝的面漆，而与其相对的底漆是钝化铬酸锌浆料。

封孔剂用量:5.5m2/L。

工作温度:不超过80?C。

施工方法:加压喷涂或涂刷。

固化程序:干燥30分钟，稀释剂为二甲苯或甲酮。

4(钝化铬酸锌