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2023.03.09
塗裝不良/烤漆附著不良~可能的原因有哪些? 清潔、除鏽、皮膜!?

塗裝/烤漆經過好幾道工序,問題發生會在哪裡?

 

從工藝選擇、表面清潔、到皮膜處理,一一探討!

 

1. 處理工藝的選擇

根據不同基材,處理的方式也會有差異,如鐵件要先以磷化皮膜做預處理。如果有生鏽或殘漆,也須事先清除。鋁材則是需要先將表面的氧化層剝除,已獲得最好的塗裝效果。而對鍍鋅件上的鍍鋅層,有助於增加塗裝/烤漆的附著,惟在塗裝前需要將工件經過烘烤,以去除表面的水氣與空氣。而按照客戶的需求,如果是長時間需曝曬在陽光底下,就需要選擇耐紫外線以及天候的工藝條件與材料,而若是需長久放置於海邊,就必須挑選能承受高鹽分腐蝕的處理流程。這些判斷跟選擇,都會影響到最後塗裝或烤漆的附著表現。

 

▲許多工業製程都涵蓋到塗裝工藝,製程的選擇至關重要

 

2. 表面清潔

在一開始要進行工件塗裝/烤漆時,必須先將表面的灰塵、細屑、髒污、油漬移除與清潔,甚至是發生生鏽或表面仍殘存先前的漆層,都必須進行除鏽或去漆的動作,確保工件表面的高度清潔。若沒有經過完整清潔而進行塗裝,則會導致漆層發生問題,附著力不佳。以下整理幾種於清潔工序不佳而造成不良的狀況與成因:

 

  塗裝/ 烤漆不良現象  可能原因 預防對策
塗層過早失效 工件表面生鏽未處理 以噴砂、打磨或化學除鏽方式將鏽層移除
氣泡/凹孔 工件表面殘留水氣, 空氣 塗裝前先將工件烘烤,溫度介於100-110度
魚眼

油汙、蠟於工件表面

對於底材要執行完整的清潔工序
漆層附著不良 大範圍清潔不良,不適當表面處理 選擇適當前處理工藝,完整清潔、噴砂、打磨

 

2.1 除鏽

一般除鏽方式可用物理與化學兩種方式進行。物理方式以噴砂方式的使用上較為方便,使用的噴砂材料通常有,鋼砂、玻璃珠等。同時,若可獨立一座噴砂的工作房間,可將噴砂材料回收再利用,有助此工藝的經濟可行性。

而化學除鏽方式則可透過浸泡酸性或中性的除鏽劑,以去除金屬表面的鏽層。酸性除鏽劑同時具有脫脂功能,調整適當濃度後可處理鋼鐵以及鍍鋅工件。除鏽後工件必須使用大量水清洗,並將其乾燥。根據後續的處理工藝,可能須立即進行鈍化或磷化,以避免再次形成鏽層。而若鏽層較厚,則需來回多次處理。

 

  噴砂處理 酸性化學除鏽 中性化學除鏽
成分 鋼砂、玻璃珠 磷酸, 硫酸基底 磷酸鹽基底
原理 將噴砂介質高速噴於表面,讓工件表面產生微小凹陷,可用於除鏽、除氧化層、毛刺、殘漆。 以酸與工件表面層產生化學反應,大面積剝離鏽層、氧化層、毛刺。 以磷酸鹽與工件表面層產生較溫和的化學反應,大面積剝離鏽層、氧化層、毛刺。
使用方式 使用噴砂機產生高速氣體 浸泡,配置20-50%濃度,常溫

浸泡,配置3-10%濃度,加溫50-70oC

適用材質 鋼鐵、鐵、非鐵金屬、陶瓷、玻璃等非金屬 鋼鐵、鐵、鍍鋅

鋼鐵、鐵、 非鐵金屬

特色 屬於物理除鏽,可適用多種材質的處理,並可回收噴砂介質 對於大範圍或大批量可有效處理 對於大範圍或大批量工件可有效處理
危險等級 物理處理,無化學危險等級 八類酸性危險品 中性產品,無化學危險等級

 

2.2 去漆/退漆

若為重工件,或是修復的部件,有時仍殘留漆層於表面,甚至是整面完好的塗裝層,都需要先清除乾淨才能進度下一部製程。去漆也可分為物理與化學處理方式,物理方式可使用火烤,利用高溫讓漆層軟化,再進一步處理,而火烤溫度也需適中,以免影響底材。而另外也可使用噴砂方式,讓噴砂介質直接去除漆層,同時也可處理到氧化層。

而化學方式則以強鹼或有機溶劑浸泡為主。強鹼型去漆主要靠鹼的腐蝕性對漆層進行破壞,使用上也要留意對於工件的腐蝕影響,通常比較適合用在不鏽鋼或鐵件上。而隨著歐美國家對於氯化溶劑, NMP的加嚴管制,環保訴求逐漸收到重視,隨之而來的是非三氯甲烷,非NMP且符合歐盟標準的去漆劑,部分甚至可適用於敏感金屬件,如鋁合金或黃銅。

 

(延伸閱讀: 符合歐盟的環保去漆方案,可回收再利用 ! 還在使用二氯甲烷去漆嗎?)

 

▲殘留漆層需徹底清除以免影響塗裝

 

2.3 清洗

在此處的清潔,通常以鹼性清洗劑為主,主要將預塗裝的工件表面明顯的髒汙、油漬、灰塵清除。根據工件材質不同,操作方式,可選擇強鹼性、中性、低泡等不同特色清洗劑。以下根據現場操作方式不同而可選擇不同類型清潔產品。

 

操作方式 浸泡 噴淋
代表產品 CB 100 UNO S F
特色 水基、不含磷酸鹽和溶劑的清潔劑。強大的溶解力和持續良好的清潔性能。 水基,具低泡的清潔力,特別適合用於機械或高壓清洗。
針對汙染物 用於去除強污染物,例如難以去除的特殊油脂、橡膠痕跡、瀝青和蠟殘留物、油和糊狀物 可去除極重的污垢,如燒焦的油、樹脂化油脂、顏料墨水、蛋白質等
殘留率(RFU) 無數據 17 (1:10)*

*稀釋10倍濃度

 

清洗過程通常會在後段再用清水清洗,而大部分工廠因求方便而使用自來水,這導致水中氯化物殘留在工件表面,因而產生後續生鏽的隱憂。因此,通常會建議使用去離子水或RO水作為漂洗水。而清洗後通常會選擇烘乾或風乾,但因為暴露在大氣環境下可能引發生鏽,所以最好在烘乾後就盡快進入下一到製程。

 

▲未徹底清潔,常為塗裝不良的主因

 

3. 表面處理

3.1 轉化皮膜

磷化製程是為了在工件表面形成一面不溶性的結晶轉化層,目的是作為漆層與底材之前的介質層,有助於達到良好的附著能力,同時也具備短暫的防鏽能力。而此階段的關鍵在於磷化結晶層的生長狀況,當磷化槽的停留時間、溫度、促進劑濃度等因素濃度不適當時,都有可能影響最終的塗裝結果,因此磷化層的重量量測是必要的品質管理動作。而使用磷化鐵通常較磷化鋅更具經濟優勢,雖然磷化鋅皮膜提供的保護較為持久,但大多數仍是以磷化鐵體系為主。以下表列三種皮膜的特色與需注意的問題:

 

皮膜類型 磷酸鐵 磷酸鋅 鋯系皮膜
晶型態 無定型 結晶態 無定型
皮膜厚度 ~250nm 1000-5000nm ~50nm
皮膜重量 300-700 mg/m2 2000-3000 mg/m2 50-150 mg/m2
特色

成本便宜、易操作。

大量鐵汙泥。

需加溫,添加加速劑使用。

需要添加表調與加速劑。

因可在常溫操作,耗能低。

廢棄物處理量少,無磷酸鹽排放限制問題。

問題

產生大量汙泥與含磷廢水,廢棄物處理較困難。

皮膜重量不是愈重愈好,超過適當量將在表面形成殘留降低附著力。

產生大量汙泥與含磷廢水,廢棄物處理較困難。可透過加裝軟水機,減少鈣鎂離子與磷酸鹽形成汙泥。

需要做適當的結晶調節,否則皮膜的結晶將相當稀疏,降低附著力。

槽液雜質控制要求較高,可能產生鐵堆積現象,需裝設過濾器。

控制不佳可能造成閃鏽,需調整pH到6-6.5或在鋯化皮膜前添加中和劑。

 

3.2 清潔

若在塗裝前仍有一些處理手續,最後一步應是去除任何用於清潔和處理表面的化學品。如果物體表面沒有徹底清潔,那麼殘留的殘留物可能會損壞粉末塗層。若以手動方法清潔零件,可以在噴砂清潔表面後使用丙酮、環保碳氫溶劑。而對於耐化性較差的材質,如PC, ABS等塑膠材質,則可考慮使用不傷塑膠、且低VOC、低殘留的水性易乾產品,如FT系列的FT 300,因不含界面活性劑,清潔塑膠表面後,具有極低殘留的特性。而對於殘留油脂、脫模劑、指紋等清潔需求較強則可考慮添加界面活性劑的低殘留清潔劑,如FT 200。以下為兩支低殘留易乾型清潔劑之比較:

 

產品 FT 200 FT 300
操作方式 擦拭、噴淋、浸泡 擦拭、噴淋、浸泡
特色 水基,非常適合表面預處理和最終清潔。是手動清潔的理想選擇,例如製造和加工過程中的表面脫脂。 水基、不含表面活性劑的清潔劑非常適合表面預處理和最終清潔。在塗漆和貼標籤之前進行脫脂,以及清潔高度拋光的表面。
適用材質 不銹鋼、鋼材、瓷磚、塑料和鍍鋅表面 不銹鋼、鋼、瓷磚、鋁、有色金屬、塑料和鍍鋅表面
針對汙染物 去除中度油污和油脂污染、灰塵、指紋、磨損碎片、打磨灰塵、脫模劑和粘合劑殘留物

去除油和油脂污染、灰塵、指紋、磨損碎片、打磨灰塵、脫模劑和粘合劑殘留物

殘留率(RFU) 8 5

 

(延伸閱讀: 溶劑清潔替代品~ 低VOC快乾型清洗劑 BIO-CIRCLE FT 200與FT 300 ~!!)


 

▲FT 300可搭配噴灑器,做最後一道清潔

 

總結

塗裝/烤漆是目前最有效也是最常見的表面防腐並美觀的方法之一,並可廣泛應用在各種材質,如玻璃、塑膠、木材、鐵、不鏽鋼等金屬材質。但提供美觀的塗層之下,有著一道道的工序與細節需進行與留意,以確保底材與塗層間完美的結合,清潔、除鏽、去漆、轉化膜等,按部就班的處理將有助於達到所期待的塗裝水平。

 

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