钢材的彩色涂层
钢的彩色涂层
彩色涂层是一个术语，用于描述在以卷材形式供应的钢基材上应用装饰性和/或保护性有机涂层。彩涂钢又称彩涂钢。
彩色涂料是油漆涂料，是特种产品，用于在广泛的腐蚀条件下为钢材提供长期保护，从暴露于大气到完全浸入强腐蚀溶液。彩色涂层对基材钢的强度很小，但它可以保护钢，使其强度和完整性得以保持。
钢的彩色涂层是一种连续且高度自动化的工业过程，用于有效地对钢卷进行涂层。在这个彩色涂层的应用过程中，基材钢得到保护和装饰涂层。这种彩色涂层工艺也称为双面涂层。
根据 EN 10169:2010，钢的彩色涂层工艺是“在连续工艺中将有机涂层材料涂在轧制金属带上的工艺，包括清洁（如有必要）以及金属表面的化学预处理和一侧或两侧，单次或多次应用（液体）油漆或涂料粉末，随后固化或/并与永久性塑料薄膜层压。
1940 年代，欧洲开始了第一条彩色涂层生产线。由于其基本的内在优势，它立即变得非常流行。
- 更高的生产力
- 高度复杂的计算机控制涂层应用程序
- 环保节能
- 涂层板的性能更加一致
- 减少涂料的浪费
彩色涂料通常是指在预处理后以自动、连续的过程将液体涂料涂在基材上。彩涂钢板是一种高附加值的产品，它结合了基材和有机涂层的最佳性能，还赋予了它美观的表面、高度的耐用性和高的耐腐蚀性。彩色涂层的厚度通常在 15 微米到 40 微米的范围内，表面光滑、亚光、高光泽、纹理和印刷。对于标准彩涂板，基材钢板的厚度通常在0.2mm到1.6mm之间，宽度在600mm到1600mm之间。
在各种钢材基材上进行彩色涂层，以生产最具成本效益、质量保证的产品，面漆与环境兼容。常用的基体钢如下。
- 冷轧钢
- 热镀锌钢
- 电镀锌钢
- Galvalume – 也称为 Zincalume，由 55% 的铝、43.5% 的锌和 1.5% 的硅组成（按重量计）。
- Galfan – 95% 锌和 5% 铝
彩涂结构示意图如图1所示，
图1彩色涂层结构示意图
涂装工艺
彩涂生产线同时加工冷轧和金属涂层钢卷。连续彩色涂装线首先将要加工的卷材开卷，然后将带钢的头端机械连接到前一卷材的尾端。由于连续运行，该生产线包括两个带材蓄能器，在更换卷材时将带材送入涂层过程。
作为生产这种材料的第一步，进行预处理以确保均匀和清洁的基板表面。基材的预处理是彩色涂层钢板更好的粘合成型性所需的一项非常重要的操作。随后，表面通过无铬转化活化，以确保后续底涂层具有良好的腐蚀保护和粘附性。这可以应用于顶部和/或底部表面。进入下一道工序前，条带必须干燥均匀。
一些彩色涂层生产商使用“免冲洗”技术代替基体钢带上的磷化（磷酸盐涂层），因为更好的镀液维护、涂层的均匀晶体结构以及满足最终用户对涂层钢更具灵活性的需求.
免冲洗涂层预处理是一种非常薄的化学处理层，将钢的涂层表面与随后施涂的有机涂层材料粘合，以确保有机涂层材料的良好附着力和钢基材的耐腐蚀性。
在化学预处理的情况下，带钢表面被清洗并分四个阶段添加钝化层。钝化层提高了产品的耐腐蚀性和底漆的附着力。
预处理后，将均匀控制厚度的均匀层底漆涂在预处理表面上。底漆为彩色涂层系统提供了灵活性以及耐腐蚀性，因为它含有腐蚀抑制剂。底漆在烘箱中固化，温度控制精准，精度高。
基于环氧树脂、聚酯、聚氨酯和 PVC（聚氯乙烯）等各种树脂，可提供不同类型的底漆。环氧底漆优选用于屋顶，因为它含有铬酸盐颜料，具有更好的耐腐蚀性。六价铬（六价铬）用作电化学耦合剂，可以抵抗大多数金属表面的腐蚀作用。然而，这些化合物广泛用于工业涂料，被归类为“致癌物”（1 类和 2 类），并且对环境有毒和危险。因此，一些生产商开发了无铬引物。
彩色涂装线通常有两台涂装机。第一个在条带的两侧涂上底漆，第二个涂上面漆和底漆。两台涂布机之后是对流烘箱，彩色涂料在烘箱中通过热风进行固化。
大多数屋顶和建筑市场的彩色涂层板使用基于聚酯、聚氨酯 (PU)、碳氟化合物、聚偏二氟乙烯 (PVDF)、有机硅改性聚酯 (SMP) 和塑料溶胶的面漆，以提高成本效益和耐用性。
对于多层涂层，可以在底涂层的顶部（也可以在顶部和/或底部表面）施加面漆，以满足对最终产品的最高质量要求。
面漆包含彩色颜料和添加剂的组合，可提供所需的颜色和其他性能，如抗紫外线等。
在烤箱之后，将涂漆的条带在水中淬火。如果将层压板用作面漆，则后一个涂层机会施加在烘箱中活化的粘合剂。一旦产品离开烤箱，层压膜立即通过辊压在钢带上。也可以在涂层上涂一层保护膜，保护涂层在客户后续加工过程中免受损坏和污垢。在卷取带钢之前，目视检查带钢表面。从带材上切下的样品在彩涂线实验室进行质量控制。
在最终冷却之前，可以根据客户的要求安装设备，在热表面上施加保护膜。
最后，可以在检测区对带材进行检测，并根据客户的规格和市场需求进行分类。
典型的彩色涂装线显示了物料流向，如图2所示。
图2彩涂线典型物料流向
为涂层钢的质量检查而进行的测试
以下是对彩涂钢板进行的试验
- 冲击测试 - 进行此测试以确定彩色涂层对机械损伤的抵抗力。根据 ASTM D 2774-84 标准通过落锤试验进行。此方法用于检查冲击区域以外的区域是否有开裂或粘合力丧失。对于测试，样品在两个夹具的帮助下固定在设备底部。根据上述标准体重 4.76 公斤 +/- 28 克允许从 57 厘米的高度自由落下。
- 弯曲附着力测试 - 弯曲附着力测试按照 ASTM D4145-83 进行，用于评估涂膜对钢基材的附着力。在测试过程中，通过在弯曲机中施加力进行 180 度弯曲。将样品折叠到基材厚度 (2t) 的两倍，以评估彩色涂层的粘附性。如果在 2t 弯曲后仍不合格，则视为弯曲附着力测试不合格。
- 柔韧性测试——柔韧性测试按照 ASTM D522 标准进行。用于测定钢板基材上彩色涂层的柔韧性抗开裂性。使用锥形心轴进行测试。涂层钢板样品在一秒钟内在心轴上弯曲 180 度。弯曲后，检查彩色涂层膜是否有开裂和从钢基材上分层。
- 硬度测试 - 这也称为铅笔测试，通过该测试确定彩色涂层的硬度以评估机械损伤。该测试按照标准 ASTM D 3363-74 进行。此方法用于检查硬度。样品借助两个夹具固定在设备底部。根据这个标准，第二辊规定的高硬度最低为2H。本次测试使用了 faber castle 铅笔。
- 耐化学性测试 – 将彩色涂层浸入蒸馏水、5% NaOH 水溶液和 5% H2SO4 水溶液中 24 小时，评估彩色涂层的耐化学性。评估样品是否存在有害化学侵蚀的证据。样品的评估通常表明光泽、颜色和附着力的变化。通过此测试可以监测起泡、脱胶、粉化和开裂等问题。
- 盐雾试验——该试验根据 ASTM 标准 B117 进行，以判断彩色涂料在含盐海洋环境中的性能。在此测试期间，彩色涂层样品在定制的密封室中暴露于盐雾中。以5%的NaCl盐溶液为标准生成盐雾。保持其他参数，如温度、气压、样品的方向等。在给定的时间间隔后，通过目测评估腐蚀的进展。
- 耐热性测试 - 对于此测试，标准尺寸的样品在马弗电炉内保持 12 小时，温度为 1250 摄氏度。每小时取出样品进行检查，观察是否起泡、变色和光泽度。
- MEK（甲乙酮）测试——在这个测试中，棉毛浸泡在 MEK 溶液中。对样品施加 1 Kg 载荷，并用棉绒用拇指向上摩擦样品 100 次。每摩擦 25 次后，棉毛会重新浸泡在 MEK 溶液中。观察样品的彩色涂层剥落。
应用程序
彩涂钢板的应用包括以下几个方面。
- 工业/家用屋顶和墙面
- 冷库和仓库
- 假天花板、室内百叶窗
- 机场、商场中庭和陈列室
- 天沟
- 栅栏和墙壁
- 冰箱、冰柜、洗衣机等白色家电（电器）。
- 电气控制面板
- 屋面瓦
- 鼓声结束
- 外壳和外壳
- 工业家具和货架
- 办公家具
- 客车、铁路客车、豪华客车等
优势
当彩色涂层和镀锌钢一起使用时，所提供的腐蚀控制优于单独使用任何一种系统。镀锌涂层保护基体钢，提供阴极和屏障保护，彩色涂层减慢锌的消耗速度，大大延长镀锌钢的使用寿命。一旦彩色涂层风化或损坏，锌可提供阴极和屏障保护，避免油漆剥落后生锈。由于双相涂层的这种协同效应，它提供的腐蚀保护比单独使用的锌和彩色涂层的寿命总和长 1.5 到 2.5 倍。下面给出彩色涂层的各种优点
- 优异的耐腐蚀性
- 抗剥落和剥落
- 审美吸引力，允许建筑创意
- 出色的成型性和设计灵活性
- 易于安装
- 免维护
- 可回收且环保
- 重量轻但结构坚固，能够抵御强风
- 热效率
制造工艺