一种提高环氧涂层结合强度的方法与流程

本发明属于环氧涂层结合强度技术领域，具体涉及一种提高环氧涂层结合强度的方法。

背景技术：

环氧树脂涂层以其优异的机械性能、固化后收缩率小、耐腐蚀、耐热性好等优良性质常被应用于石油管道、船舶等设备的表面防护。然而在涂层的使用过程中，往往会因结合强度差而发生涂层剥落，不仅减弱了涂层对金属基体的防护性，还会因涂层的局部脱落而引起的局部腐蚀加速金属基体的腐蚀。尽管人们常采用基体表面喷砂处理等方法增加基体表面粗糙度来提高涂层粘结强度。但由于树脂的性质等因素决定了上述方法仍不能使涂层粘结强度得到较大程度的提高。空气等离子体处理，操作简单、原料来源广，且空气等离子体处理过程会大量产生的氧、氮等离子体，这些等离子体能量高，基体表面的油渍、吸附物等在等离子场中被轰击离开表面，小分子有机物在高温作用下被蒸发使钢基体表面比未处理的表面更清洁；等离子体处理后钢基体表面的粗糙度增加，有效的增加了涂层与基体间的有效附着面积，也提高了涂层与基体的浸润面积，还可使环氧树脂在固化过程中可陷入凹凸中形成钩链状态，增大机械嵌合的作用导致结合强度增大；等离子体与钢基体产生高活性的基团，这些活性物质可与环氧树脂交联，增加钢基体表面的化学活性，增强涂层与基体之间的结合强度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种提高环氧涂层结合强度的方法，解决了现有技术中存在的环氧树脂涂层易剥落的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种提高环氧涂层结合强度的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、对要制备涂层金属基体表面除锈；

步骤2、对除锈后的基体表面进行等离子处理；

步骤3、对等离子处理后的基体表面进行环氧涂层制备。

本发明的特点还在于，

步骤1中除锈采用喷丸法、化学清洗或砂纸打磨的方法。

步骤2中等离子处理采用空气等离子发生器。

空气等离子发生器焰流枪嘴与基体的距离控制在50-100mm之间。

步骤2中等离子处理过程控制基体温度为60-100℃之间。

步骤3中对等离子处理后的基体表面进行环氧涂层制备的时间为2小时以内。

步骤3中涂层制备的方法采用刷涂法、喷涂法或流化床法。

本发明的有益效果是，提高环氧涂层结合强度的方法，首先对基体表面进行表面除锈处理，然后对基体进行常压空气等离子处理，最后按照常规的环氧树脂制备工艺制备涂层，制备涂层的粘结强度在原料和工艺条件不变的情况可增大约1～1.5倍，有效地防止了涂层的脱落或划伤；对环氧树脂作为粘结剂的场合，由于环氧树脂与基体表面的粘结强度高，也可大大提高环氧树脂粘结剂的粘结力。

附图说明

图1是本发明一种提高环氧涂层结合强度的方法中等离子体处理前q235钢表面的3d形貌图；

图2是本发明一种提高环氧涂层结合强度的方法中等离子体处理后q235钢表面的3d形貌图；

图3是本发明一种提高环氧涂层结合强度的方法中q235钢处理前后的红外曲线图；

图4是本发明一种提高环氧涂层结合强度的方法中等离子处理fe2p高分辨谱图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种提高环氧涂层结合强度的方法，对制备环氧树脂涂层的钢铁、有色金属、合金等基体表面先进行表面除锈处理，然后对基体进行常压空气等离子处理，等离子处理根据等离子发生器的功率不同，处理时间在10-60s，基本表面温度在60-100℃为宜，最后按照常规的环氧树脂制备工艺制备涂层，制备涂层的方法可以是涂刷法、喷涂法、流化床法等。

具体按照以下步骤实施：

步骤1、对要制备涂层金属基体表面除锈，除锈采用喷丸法、化学清洗或砂纸打磨的方法；

步骤2、对除锈后的基体表面进行等离子处理，等离子处理采用空气等离子发生器，空气等离子发生器焰流枪嘴与基体的距离控制在50-100mm之间，等离子处理过程控制基体温度为60-100℃之间；

步骤3、对等离子处理后的基体表面进行环氧涂层制备，对等离子处理后的基体表面进行环氧涂层制备的时间为2小时以内，涂层制备的方法采用刷涂法、喷涂法或流化床法。

本发明一种提高环氧涂层结合强度的方法，这种涂层可以在钢铁、有色金属、合金等表面涂刷或喷涂制备环氧树脂涂层，其涂刷或喷涂制备环氧树脂涂层的工艺不变，仅仅对基体表面进行等离子处理，就能够使涂层的结合强度大幅度的提高，有效的防止了涂层的脱落；若环氧树脂作为粘结剂使用时，这种方法也可以提高环氧树脂的粘结强度，同时，等离子处理的原料为空气，原料易得；处理过程无污染，工艺简单；对原有制备环氧涂层工艺设备不进行改动，仅是在基体表面多增加一次等离子处理过程，处理成本低；由于处理时间为10-60s，因此处理的效率高。

实施例1

步骤1、对要制备涂层金属基体表面除锈，除锈采用喷丸法、化学清洗或砂纸打磨的方法；

步骤2、对除锈后的基体表面进行等离子处理，等离子处理采用空气等离子发生器，空气等离子发生器焰流枪嘴与基体的距离控制在50之间，等离子处理过程控制基体温度为60℃之间；

步骤3、对等离子处理后的基体表面2小时以内进行环氧涂层制备，涂层制备的方法采用刷涂法、喷涂法或流化床法。

实施例2

步骤1、对要制备涂层金属基体表面除锈，除锈采用喷丸法、化学清洗或砂纸打磨的方法；

步骤2、对除锈后的基体表面进行等离子处理，等离子处理采用空气等离子发生器，空气等离子发生器焰流枪嘴与基体的距离控制在80mm之间，等离子处理过程控制基体温度为80℃之间；

步骤3、对等离子处理后的基体表面2小时以内进行环氧涂层制备，涂层制备的方法采用刷涂法、喷涂法或流化床法。

实施例3

步骤1、对要制备涂层金属基体表面除锈，除锈采用喷丸法、化学清洗或砂纸打磨的方法；

步骤2、对除锈后的基体表面进行等离子处理，等离子处理采用空气等离子发生器，空气等离子发生器焰流枪嘴与基体的距离控制在100mm之间，等离子处理过程控制基体温度为100℃之间；

步骤3、对等离子处理后的基体表面2小时以内进行环氧涂层制备，涂层制备的方法采用刷涂法、喷涂法或流化床法。

如图1、图2所示，通过对基体等离子处理后的表面形貌分析发现，空气等离子体对钢表面可产生轻微刻蚀，有效增加试样表面的粗糙度。粗糙度大的表面使涂层与基体间的有效接触面积越大，同时凹凸表面有助于处形成钩链提高涂层与基体的机械嵌合度；实验过程发现，空气等离子发生器焰流枪嘴与基体的距离控制在50-100mm之间效果最优。若距离太小，基体表面的温度较高，会将微刻蚀的刻蚀峰烧平；距离太大，基体表面温度低，微刻蚀不明显。因此在枪嘴与基体的距离控制在50-100mm之间的同时保证基本温度在60-100℃之间。

如图3、图4所示，对比处理前后的红外图谱可知，在3641-3324cm^-1处出现了一宽峰，为-oh的伸缩振动峰；1640cm^-1和1600cm^-1处n-h的振动峰略微变强，这表明空气等离子体处理后，钢基体表面引入极性基团，极性基团的引入会增加钢表面的化学活性，这些活性基团又容易与环氧树脂交联，从而使环氧树脂涂层的结合强度提高；为了保证钢基体表面引入极性基团与环氧树脂交联，因此必须在等离子处理后2小时内进行环氧树脂涂层制备，否则，钢基体表面引入极性基团会与空气中的水分作用，难以达到环氧树脂涂层的结合强度提高的效果。对等离子处理的基体进行fe2p高分辨谱分析，发现经过空气等离子体处理后试样表面的fe全部被氧化生成fe2o3和feooh产物，且feooh含量相对较高，表面feooh羟基可与环氧涂层中的极性基团间产生氢键，从而提高结合强度。对制备的涂层结合强度进行了检测，本发明的涂层结合强度比常规的涂层结合强度高1～1.5倍。