清洗除锈涂装工艺

一、  简介:

高压水射流清洗除锈，也称为水刀清洗除锈，该方法在20世纪90年代起源于欧、美发达国家，至今已有十几年的应用历史。它的应用使沿用近百年高耗能、高污染的抛丸、喷砂、酸洗和化学清洗除锈工艺得到淘汰，是国际公认的节能、减排工艺。

水刀清洗除锈，是利用高压设备将水的压力提高到2500公斤以上，再通过手动喷枪、机械喷枪、爬壁机器人将高压水喷射到金属表面，可以快速清除其表面的旧涂装层、铁锈、氧化皮、和其它黏附物。处理效果完全符合或超过所有公认标准:the WJ-1or“white metal”specification of NACE NO.5 and SSPCSP-12,and SIS Sa3.也是唯一能完全符合SC-2标准中有关去除可溶解性盐的最佳方式，因为可溶解性盐分妨碍喷涂经常造成涂装失败，不仅只是影响漆膜附着力，还会在金属表面形成“腐蚀性电池”加速金属的腐蚀。水刀清洗除锈不仅快速、高效、节能、环保，并且非常安全，不会给操作者造成危险，保护设施就是雨衣、雨鞋和眼镜。

由于水里含氧，又在超高压的状态射击金属表面，会激活金属表面原子使之氧化，二次产生浮锈。为了解决浮锈，英国ICI制漆公司开发了ROST UMWANDLER，美国INTEGRITY INDUSTRIES INC开发了RUST-X等水性铁锈转化底漆，它可以将30-50微米厚度的浮锈转化为黑色的防锈底漆，刮开底漆漆膜，金属表面呈灰白色，无任何锈迹，再涂装铁红、红丹、富锌和面漆，其综合防腐性能远远超过传统工艺，因此在国外此工艺得到了全面的应用，例如:桥梁、设备、港机、钢结构、船舶等。并制定了相应的标准，成立了行业协会。

二、  国内现状:

1:研究成果:

早在90年末，国外的一些水刀和转化漆生产商，在国内推广过该工艺，由

于设备和产品昂贵，不适合当时的中国国情就不了了之。

我国的科技工作者也非常清楚该工艺是利国、利民的大事，就没有停止对该工艺的研究和设备与产品的开发。一:高压水射流设备的研究与开发，在南京、无锡、合肥等地的科研机构和相应企业都在积极努力，其中以合肥通用机械研究院最为代表性，经过他们数年来的潜心研究与开发，积累了大量数据，现已开发出压力大于2500公斤的水刀设备及配套设施，虽然比世界知名品牌FLOW、NLB压力小200公斤，但处理金属表面效果与外国设备无区别，价格仅为进口设备的30-50%。现已批量生产。二:与之配合的转化底漆的研究与开发，在北京、上海、徐州、常州等地的科研机构和相应企业做了积极努力，其中最为代表的是上海路丰助剂有限公司和哈尔滨工业大学通过六年潜心研究成果——WX-618水性铁锈转化防锈底漆，并于2006年申报了中国发明专利，专利号为:CN 101161739A,其防腐性能通过了中国国家涂料质量监督检验中心的检测(编号:TW061346W1)、英国SGS的检测(编号:HV-08-02681X),环保性能通过了英国SGS的检测(编号:SH6057728/CHEM)、德国TUVRheinland的测试(编号:SHG2007062045);其价格仅为国外价格的20-30%，目前主要出口欧、美、台湾等地，与FLOW、NLB水刀配套使用。

2:应用现状:

铁道部南车集团长江车辆厂，是中国第一家利用水刀对火车车辆进行清洗除锈的企业，是节能减排的在本行业的典范项目，它成功开创了中国环保清洗除锈的新纪元，是造福于子孙后代的好事。但是任何一个新工艺的应用并非一帆风顺，现在长江厂遇到的问题是:水刀清洗除锈第一个工位对车厢外部进行处理，效果很好，完全达到标准;但到第二个工位对车厢内部清洗除锈时，车厢外部已经产生二次浮锈，到第三个工位处理车厢底部时，车厢内外部均已产生浮锈。按照铁道部标准，除锈等级应达到GB/T8923中的Sa2.5专级,所以不能直接喷底漆,应用转化底漆又违背了铁道部TB/T2879.3-1998标准中的3.1.4.1款:禁止采用化学法将锈转化固定的方法;这也难为了中国的科技工作者，他们为了此项目的完成，也花相当大精力开发了水性防锈漆，在除锈的高压水迹未干时喷涂该漆，如果水迹干了就会产生浮锈，但是漆膜都有成膜时间要求，例如当再喷完车厢外部时，再对车厢内部和底部进行除锈清洗时，高压水迹不可能不流到已喷过防锈漆的地方，致使水性漆中的表面活性剂无法彻底翻转，漆膜会呈白色，达不到设计的防腐要求，严重时会将漆膜冲掉;另一种方法是将水性防锈剂加到高压水中，或另外喷涂，由于水性防锈剂是由多种盐分组成，它的防锈性能与浓度成正比，漆膜附着力与浓度成反比，如果反复实验可以找到最佳点，达到涂装前表面无锈状态，但是毕竟在底漆与金属表面之间残留盐分，遇到潮湿空气，盐分会潮解影响附着力，还会形成电解池加速腐蚀。显然这两种方法可靠性不好。还有一种思路，利用弱酸清洗浮锈，弱酸清洗就会有废水产生，清洗干燥后还是会产生浮锈，这样做不仅失去水刀清洗的环保意义，还会加大工作量，降低功效，也不能真正保证涂装质量。

现在要做的是，参照国外经验，组织专家对浮锈问题的解决方法进行论证与鉴定，制定出中国第一部高压水射流(水刀)清洗、除锈、涂装标准，不要套用喷砂、抛丸、酸洗、清洗、涂装标准。只有这样，该节能减排的环保工艺才能在我国得到应用。

三、  国外该工艺应用介绍:

1:高压水射流设备(水刀):目前主要以美国、德国、意大利生产的为主，

最为代表性的是FLOW和NLB。按驱动形式可分为:电机驱动和柴油机驱动，电机驱动主要用于固定场所，柴油机驱动主要用于流动作业;功率在200-300马力;流量在20-50升;附件有:手动喷枪、机械臂喷头、爬壁机器人;根据作业量大小和功效高低可以选择不同型号和数量的设备。照片如下:

电动驱动形式柴油机驱动形式手动清洗处理

2:转化底漆:一般在维修保养旧设备时，先用水刀将设备表面的旧漆、污垢、铁锈、氧化皮、盐分等彻底清洗干净;再检查损坏的部位，对其进行修复。修复完成后，设备表面会生成大量的浮锈，厚度在20-40微米左右，再喷铁锈转化底漆，将浮锈转化为黑色的高分子的防锈涂层，刮开转换层金属底部无锈迹为合格;再喷底漆和面漆。这样处理的涂装工艺，漆膜付着力达到0级，防锈性能与传统工艺比成倍升高，功效成倍提高，达到了节能减排的目的，并且该工艺的综合成本低于喷砂、抛丸、酸洗、涂装的传统工艺。照片如下:

转化完成刮开底漆铁板基体状态

一、  转化底漆的介绍:

1:成分:是由弱酸性的转化剂、辅助转化剂、表面活性剂、改性水性丙稀

酸树脂复合组成。

2:原理:是靠亚微米级水性丙烯酸高分子胶束接枝有机复合酸的功能团，

当其遇到铁锈时，有机酸还原铁离子，生成水，铁离子与高分子胶束接枝，使其的分子量进一步增大，在金属表面发生分子级的重新排列，通过交叉成膜形成一张致密的大网，由此可见膜层是通过化学反应而形成的，和金属基体存在着化学键的结合，而且与基体接口处分子级的重新排列使胶束颗粒间几乎没有缝隙。因此膜层与基体之间具有高附着力、高封闭性、高防腐性能。从而解决了浮锈问题。又由于与高分子接枝的有机酸复合功能团，与铁锈反应与铁离子接枝为黑色，所以乳白色的漆液，涂刷后就会形成黑色的防锈漆膜。

   3:国产转化底漆:WX-618水性铁锈转化防锈底漆技术指标，执行标准为:Q/SVJD1-2006