淺談復合材料的涂漆

王榮

摘 要：本文通過闡述復合材料涂漆特點，對典型缺陷及涂漆過程控制要點進行分析，得出了改善復材最終涂漆質量的要點，對現場長期出現的零件涂漆后基體缺陷多、涂漆橘皮、失光等質量問題處理提供借鑒，特別是涂漆前的接收、預處理、表面準備等工序，對基體缺陷的檢查和填充有著重要作用。

關鍵詞：復合材料;涂漆;缺陷;預處理;表面準備

中圖分類號：TB33 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）20-0077-02

0 引言

近年來，隨著復材零件在飛機上大量使用，復合材料零、組件涂漆任務越來越重，涂漆呈現出的問題也愈見突出，基體表面質量差、涂漆工序長、保護要求高、施工環境要求高等因素直接影響最終涂漆質量。而復合材料與金屬材料相比又有一些特殊之處。比如易腐蝕、零（組）件表面平整度不如金屬等。如何保證復材零、組件涂漆后的表面質量，已成為涂裝行業至關重要的事情。

1 復合材料涂漆工藝特點

復合材料零（組）件涂漆工序復雜，尤其是前處理要求非常高、且難度大，涂漆前，必須采用膩子或針孔填料、表面填料填充針孔、凹坑等缺陷，只有對缺陷進行了高質量的修復，才能獲得完整、均勻、結合力良好的抗老化、耐沖擊和抗腐蝕涂層。

1.1 工序復雜、時間長

復合材料零、組件涂漆工藝流程包括接收檢查，若存在大的缺陷，則返回復材廠。接收后便是清洗，清洗時要一邊清洗一邊檢查復合材料零、組件表面是否有凹坑、針孔及其它表面缺陷。若有凹坑，則需刮膩子，等膩子固化后，打磨清洗。有針孔時，須填充針孔填料，待填料固化后，擦拭清洗。若還有缺陷，此時只能噴涂表面填料，填料固化，打磨清洗，噴涂底漆，固化，噴涂面漆等流程。大部分復合材料零、組件甚至會噴涂不止一種底漆和面漆，底漆和面漆之間又存在著干燥、打磨清洗等工序，這就更增加了復合材料零、組件涂漆的復雜性和延長了零、組件的交付時間。

1.2 工藝復雜，修復難度大

復合材料零（組）件涂漆常常涉及功能性涂層的涂敷、紫外線斑點檢測（UV檢查）等特殊要求，必須嚴格控制操作過程中產生的大量粉塵，防止污染環境以及危害人員健康。同時，復合材料表面涂層的缺陷修復難度大，目前只能采用手工打磨退除漆層，且修復過程中必須小心謹慎，避免損傷復合材料基體，返修難度較大。

1.3 易受損、保護要求高

由于復合材料在普通廠房環境下易老化、污染、受潮，被紫外線輻射概率大，一旦遭受影響，必將縮短復合材料零（組）件使用壽命并降低涂漆質量，甚至引起零件報廢。

2 復合材料涂漆常見缺陷

復合材料零（組）件如含有以下：針孔、表面凹坑、小凹陷、不光滑、不平整等缺陷均應進行整平處理，否則會降低填充層或涂層的附著力及涂層的表面質量。

2.1 針孔、表面凹坑

針孔，微孔狀態表面缺陷，一般直徑為0.25mm或更小。表面凹坑復合材料零（組）件表面的淺坑或凹陷，一般直徑大于0.25mm，小于0.8mm。出現此類缺陷，則需要進行整平處理，需要用到填料、膩子。遇見針孔，表面凹坑比較多時，填料、膩子也無法全部整平，則需要用漆料來填充，之后的打磨，加大了漆層剝落的幾率，也會對復合材料的基體造成一定的損壞。造成涂漆后涂層表面這兩種缺陷的一個原因是復合材料零（組）件自身帶來的，在前處理時未完全整平;另一個原因是涂漆過程中稀釋劑過多造成的。

2.2 布紋

顧名思義，復材在鋪貼過程中原材料形成的紋路。此類缺陷深度較淺、連續，且貫徹整個零件，涂漆前用膩子填充難度大，難修復，涂漆后影響漆層表面外觀質量。只能在復材零件接收時，發現此缺陷并由復材廠刮膠、貧膠修復，涂漆時再用膩子、填料等填充較淺部位。

2.3 桔皮

涂層上出現類似桔皮狀的皺紋表層，稱之為桔皮?？赏ㄟ^目視和看反射光源的方法檢查。造成漆層表面這一缺陷的主要原因是：（1）噴涂時，漆料粘度過大，涂敷后，漆料的流平性較差;（2）噴槍口徑過大，噴槍與復合材料零（組）件之間的距離不合適;（3）噴漆房中溫度偏高，稀釋劑揮發較快;（4）涂層厚度不夠。

可以通過以下方法來緩解：（1）調整漆料粘稠度，溫度低時粘度可以大些，溫度高時粘度可以小些;（2）選擇合適的噴槍口徑及距離，使漆料的霧化效果達到最佳;（3）控制噴漆房的溫度，使其維持在最佳;（4）在不發生流掛的前提下，一次噴涂達到規定厚度。

2.4 失光

光澤度對漆膜外觀質量的影響至關重要，特別是在外部零、組件裝飾漆上，涂層的光澤度達不到原本的要求，整個表面看上去暗淡。通常情況下，通過儀器進行檢測，也可以用筆或其它任何物品，通過觀察投影反射圖像，若投影清晰可見，則光澤度可接收，若投影模糊或光散開，則漆膜光澤不可接受?？赏ㄟ^一次性噴厚（確保在厚度范圍內，且不噴流）的方法進行改善。

2.5 流淌、流掛

流掛就是漆料在復合材料零（組）件的表面自上而下流動使膜層產生不均勻的流痕或下邊緣較厚的一種涂層表面缺陷。而流淌就是零（組）件表面發生大面積流掛現象。這兩種缺陷主要與漆料的粘度以及涂層的厚度有關。漆料里的稀釋劑揮發過慢、漆層一次性噴涂太厚或是被噴涂表面過于光滑都容易造成以上缺陷。改進方法有選擇正確的稀釋劑;涂漆時要控制好膜層厚度等。

2.6 漆層剝落

由于漆層在復合材料零（組）件表面或漆層與漆層之間黏著力變差，更甚著喪失了黏著力，造成膜層少量或大面積脫落。產生主要原因是復合材料零（組）件在前處理和表面準備時沒有做到位，零（組）件表面上還附著著油污、脫膜劑等;二是因為在底漆使用一段時間后才涂敷面漆;三是漆層長時間處于易腐蝕的惡劣環境下四是漆料本身黏著力不好。改善的方法有一加強待涂漆表面的預處理和表面準備，要做到待涂敷的復合材料零（組）件表面均勻、平整平滑并無針孔、流掛、表面凹坑、貧膠區域和其他小凹陷等缺陷。二是在舊漆層涂敷面漆時，舊漆層要先做打磨活化處理已增加它的黏著力。三是依照使用環境的不同而選擇不同使用性能的涂料。四是選擇黏著力強的漆料，特別是在惡劣環境中使用的復合材料零（組）件。

復合材料零（組）件在漆層剝落后只能采用手工打磨活化來修復，這就增加對基體纖維損傷的風險。

3 涂漆過程控制要點

3.1 涂漆前的預處理

預處理工序包括：接收、擺放、清洗、打磨、再清洗工序，該工序的目的是發現缺陷、去除基體表面脫膜劑，確保復合材料零、組件最終漆層結合力。我們主要從以下幾個方面進行操控。

3.1.1 接收檢查

接收復合材料零、組件時要檢查零、組件表面是否存在凹坑、密集的針孔，在涂漆表面準備工序中，無法填充，造成涂漆后影響外觀質量。對于涂漆工序無法填充的缺陷，如復材“缺肉”、劃傷、大的凹坑等，必須及時聯系復材廠進行修復。

3.1.2 復合材料零、組件的擺放

擺放零、組件時，應注意，使用牛皮紙或針織布保護工裝、篩網，防止零、組件磕碰傷及篩網上堆積的漆膜對零、組件進行二次污染。

3.1.3 清洗

用擦拭法或干蹭法去除大的臟物和油污，注意不要將臟物過度地擴展開來，也不要劃傷表面。把少量溶劑倒到干凈的抹布上，決不能把抹布泡到裝有溶劑的容器里。擦拭時應一塊小面積一塊小面積地擦，循序漸進。要求所有表面都必須擦拭到。隨著清洗的進行，隨時用干凈且干燥的抹布把溶劑趕在完全蒸發前擦干。目視檢查表面清潔度，到達水膜連續。避免清潔劑灑到零件表面或使蘸有清潔劑的抹布滯留在零件表面。

使用抹布、丁酮或清洗劑徹底清洗復合材料零、組件表面（推薦使用溶液揮發慢的清洗劑，可更容易在清洗零、組件時發現其表面缺陷）。使用抹布時，一定要折疊成規整的矩形，且毛邊折到矩形內部，可有效的減少因為擦布本身含有的纖維毛絮附著在基體表面上。清洗時，要從零、組件一端沿一個方向向另一個端頭擦拭，且使用“一手濕，一手干”清洗方法。注意：抹布要及時更換，確保最終清洗的抹布上無可見污物。

3.1.4 打磨

徹底打磨復合材料零、組件基體表面，有效去除脫膜劑，著重打磨上道工序對基體缺陷的修復處，得到光滑、平整的表面。邊打磨邊用針織布擦去零、組件表面的灰塵，以便更清晰的觀察打磨效果。打磨結束后，用壓縮空氣吹去附著在零、組件和工裝上的灰塵，稍微停頓（建議20分鐘后），待空氣中的灰塵被抽風系統帶走后，或將零、組件移出噴漆室，再按清洗要求進行下一步清洗工作，并用干凈的牛皮紙替換掉已破損、污染的牛皮紙和針織布。打磨時應注意避免表1所列操作。

3.2 表面準備

首先判斷復合材料零（組）件上有哪些缺陷。有凹坑時，采用刮涂方法施工膩子。用力將一薄層膩子壓入復合材料表面凹坑和小凹陷中，從凹坑和小凹陷的不同方向刮涂。盡可能去除多余的膩子以減少后續的打磨量。待膩子干燥后打磨表面以去除基體上過量膩子。膩子應只能保留在凹坑和小凹陷局部或附近，而且盡可能薄，且不得相互形成連續涂層，否則可能影響后繼的漆膜附著力。

基體表面針孔可由放大鏡法、手電筒光照法和針孔填充法檢測。若檢測到針孔則需進行填針孔填料，用合適的涂敷器（如彈性塑料刮板、刷子、海綿或奶酪布）在表面上涂敷針孔填料，將填料用手壓力將其壓入所有表面針孔中，讓填孔填料空氣干燥，然后用清潔的擦布擦去多余針孔填料。不能用溶劑擦，因在接觸溶劑時會去除填孔填料。在擦之前可用壓縮空氣吹掉疏松的填孔填料，在覆蓋涂層前用清潔粘性布揩掉灰塵。連續的針孔填料層對隨后的漆膜附著力有害，不得將填孔填料材料在表面連續涂敷。

若復合材料零（組）件表面還有未完全填充的缺陷，可噴涂表面整平劑，以獲得表面平整性。表面平整劑完全干燥后用砂紙打磨表面，以去除基材上過量表面平整劑，表面平整劑應只能保留在缺陷局部或附近，而且應盡可能薄，且不得相互形成連續涂層。否則可能影響后繼的漆膜附著力。用沾有溶劑的清潔擦布擦洗，不待溶劑在表面揮發干，用擦布擦干，去除打磨殘留物的最后痕跡。打磨殘留物痕跡沒有除盡的話，將引起后繼涂敷的涂層附著力下降。

此時復合材料零（組）件表面應是均勻、平整光滑并無針孔、表面凹坑、貧膠區域和其他小凹陷等缺陷。

3.3 涂漆

施工方法可采用噴涂、刷涂和輥涂（滾涂）等方法，采用噴涂方法容易獲得更好的涂層性能。涂敷環境必須干凈并有防灰塵措施。零件上無缺陷（坑、微泡等），零件必須徹底的干燥。

涂料準備：涂敷之前，漆料應有充分的誘導時間;向噴槍的容器中加入混合的涂料前，涂料應通過濾織物、奶酪布或相當的過濾設備過濾混合的涂料。

涂漆過程：涂漆時，復合材料零（組）件盡可能懸空，穩定擺放，噴槍應一直保持與零件垂直，并始終保持相同的距離，噴槍移動時也要保持相同的速度。噴涂方法應遵循寧可噴兩遍薄的，不噴一次厚的原則?？赏瑫r對多個零件進行循環噴涂或刻意增加兩次噴涂的間隔時間，以上次漆膜用手觸摸粘手但是手上沒有漆時為宜。涂漆時，可通過在零件表面上50%搭疊噴涂至要求的厚度。以確保最終得到的漆膜應是無凹坑、流淌、桔皮、顆粒等缺陷，表面光滑，光澤度好。

涂漆后：若環境不佳，建議將零、組件停在噴漆室表干，待其表面漆膜達到不粘手的狀態時，再進行加溫干燥（加溫時，溫度不能超過60℃），這是由于加溫時，烘箱內的灰塵會被抽風揚起，若漆膜未達到表干狀態，則灰塵會吸附到上面形成顆粒、夾雜，一旦噴完的面漆上有顆粒、夾雜，則打磨修復后容易形成色差，特別是光亮面漆返工修復時，色差明顯會嚴重影響最終涂漆質量。

4 結語

本文通過對典型缺陷及涂漆過程控制要點進行分析，得出了改善復材最終涂漆質量的要點，對現場長期出現的零件涂漆后基體缺陷多、涂漆橘皮、失光等質量問題的處理起借鑒作用。特別是涂漆前的接收、預處理、表面準備等工序，對基體缺陷的檢查和填充有著重要作用。

參考文獻

[1] 汪?？?，董永祺.復合材料制品達到A級表面精度的技術措施[J].纖維復合材料，2003（01）：40-41.

[2] 周新模.涂裝質量控制[J].航空工藝，2000（01）：48-52.

[3] 張瑞，王春英，孫世超.結構件涂裝中的屏蔽措施[J].電鍍與涂飾，2007（10）：52-53+56.