近年來(lái)鍍錫板用涂料產(chǎn)品發(fā)展迅速，諸如鋁膏、環(huán)氧改性氨基樹脂、Sol-gel 涂料和紫外固化涂料等都有廣泛應(yīng)用?？s孔是除附著力外的另一類涂飾性問題，是鍍錫板涂覆涂料后進(jìn)烘房前短時(shí)間內(nèi)（<5s）局部漆膜收縮產(chǎn)生的孔狀缺陷，其成因相對(duì)清晰，主要是灰塵、等板面因素，以及涂料潤(rùn)濕性等匹配性因素。實(shí)踐表明印鐵廠采用 120-180℃預(yù)烘烤鍍錫板，能夠顯著降低涂料縮孔發(fā)生率，提高涂料與鍍錫板的適配性，但涂膜前預(yù)烘烤改變鍍錫板表面膜層結(jié)構(gòu)和性能的研究報(bào)道尚不多見。此次對(duì)烘烤前后鍍錫板表面膜層含量和成分變化進(jìn)行了分析，考察了表面潤(rùn)濕性變化。

采用德國(guó)KRÜSS接觸角測(cè)定儀 DSA25S 對(duì)鍍錫板試樣進(jìn)行接觸角測(cè)量，得到接觸角、表面能以及色散和極性部分值。

一、主要烘烤對(duì)鍍錫板鈍化膜的影響

鈍化膜成分作為鍍錫板表面膜層的重要部分，其鈍化膜常用鉻量表示，但因 Cr2O3 有電化學(xué)活性，其Cr(OH)3 無(wú)法檢出，因此兩種成分很難在統(tǒng)一方法下快速定量檢測(cè)，即無(wú)法通過工藝有效控制鈍化膜組分?？疾炝?120℃條件下，鍍錫板烘烤 10 min、20 min 的表面鈍化膜鉻含量測(cè)量曲線，結(jié)果見圖 1。如圖所示，陽(yáng)極氧化電流的作用下，烘烤后的鍍錫板鈍化膜氧化反應(yīng)的起始拐點(diǎn)（TA）前移，恒電位穩(wěn)定時(shí)間延長(zhǎng)，膜層反應(yīng)的終點(diǎn)（TB）曲線走向一致，說(shuō)明鈍化膜中部分物質(zhì)經(jīng)過烘烤發(fā)生了成分轉(zhuǎn)變。根據(jù)計(jì)算得到烘烤前試樣鍍錫板鈍化膜鉻含量為 4.30 μg/cm2，120℃加熱 10 min 后，其表面鉻量增加為 4.85 μg/cm2，加熱 20 min 時(shí)，其表面鉻量增加為 5.16 μg/cm2，再進(jìn)一步加熱時(shí)，表面鉻量不再進(jìn)一步增加。由此說(shuō)明，鍍錫板加熱烘烤過程中，鈍化膜中 Cr(OH)3可能發(fā)生脫水縮合，轉(zhuǎn)化生成 Cr2O3被檢出。

圖1. 鍍錫板烘烤前后表面鉻含量計(jì)時(shí)電位曲線

二. 烘烤對(duì)鍍錫板表面潤(rùn)濕性的影響

縮孔本質(zhì)上是涂料在鍍錫板表面穩(wěn)定鋪展的能力，潤(rùn)濕是涂料與板面適配性的關(guān)鍵。上述研究考察了烘烤對(duì)鍍錫板表面膜層變化，但這種變化是否直接對(duì)表面潤(rùn)濕性有影響，試驗(yàn)通過接觸角測(cè)試分析了烘烤對(duì)鍍錫板表面潤(rùn)濕性的影響。圖 2是水介質(zhì)在不同條件下接觸角測(cè)定結(jié)果，結(jié)果顯示烘烤熱處理前，水在鍍錫板表面接觸角為 86°左右，120 ℃加熱 20 min 后，水在鍍錫板表面的接觸角降為 68°左右，說(shuō)明烘烤大幅度降低了水在鋼板接觸角，提高了鍍錫板表面潤(rùn)濕性。鍍錫板 120 ℃加熱 40 min 后，接觸角穩(wěn)定在65°左右，說(shuō)明烘烤改變表面膜層達(dá)到一定程度后，潤(rùn)濕性趨于穩(wěn)定，直觀反映了烘烤對(duì)鍍錫板的影響。

圖2. 烘烤處理對(duì)鍍錫板表面水接觸角的影響(

a)：未烘烤；(b)：120 ℃烘烤 20 min；

(c)：120 ℃烘烤 40 min

用二甲烷作為非極性標(biāo)準(zhǔn)物對(duì)烘烤前后鍍錫板進(jìn)一步分析，得到試樣表面能、色散部分和極性部分值的變化，結(jié)果見表 3。數(shù)據(jù)顯示，隨著烘烤時(shí)間的延長(zhǎng)，鍍錫板表面能逐步增加，其色散部分值降低，非極性部分值上升顯著。由此說(shuō)明涂覆前預(yù)烘烤本質(zhì)上提高了板面的表面能，增加了涂料與板面的張力差值，單方面提升了鍍錫板對(duì)涂料的適應(yīng)性，增強(qiáng)了涂料在鍍錫板表面鋪展形成穩(wěn)定濕膜的能力。

表 3 120℃烘烤處理對(duì)鍍錫板表面能的影響

根據(jù)表面自由能的色散和極性部分值，通過 OWRK 方程進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)烘烤后的鍍錫板表面能增加，直接體現(xiàn)在對(duì)涂料表面張力及其涂料中極性組分的包絡(luò)能力增強(qiáng)，提高了鍍錫板對(duì)涂料的適應(yīng)能力。對(duì)此，印鐵廠可以評(píng)估鍍錫板的表面能范圍，從涂料角度出發(fā)，控制合適的張力等工藝，提高涂料與鍍錫板的適配性，降低預(yù)烘烤解決縮孔問題的成本。

三.結(jié)論

烘烤熱處理降低了水的表面接觸角，提高了鍍錫板表面能，其中極性部分增加明顯；涂飾前的鍍錫板預(yù)烘烤處理改變了鍍錫板整體膜層成分比例，增強(qiáng)了鍍錫板對(duì)涂料表面張力適配范圍，有利于涂料濕膜穩(wěn)定鋪展，為鍍錫板涂料配方優(yōu)化提供了技術(shù)方向。

參考文獻(xiàn)：

王志登,王洺浩,李寧. 預(yù)烘烤對(duì)鍍錫板表面膜層和潤(rùn)濕性的影響【J】.表面技術(shù), 2020.