雷达天线骨架涂装工艺

李敏风

（中国钢结构协会防火防腐分会，上海 200029）

2011 年起，上海沪能涂装工程公司承接了为某单位雷达装置中天线骨架、天线主块、天线左右块等钢结构件进行涂装施工的业务。雷达产品的涂装是雷达制造的关键工艺，它关系到雷达的制造质量和使用寿命，也与降低成本，提高经济效益密切相关。由于该产品在业主、用途、材料构成、加工工艺等方面与普通钢结构不同，因此在涂层配套、涂料类型上也具有特殊性，系列涂装施工的条件也与普通钢结构有很大的差异。为保证涂装质量，笔者进行了详细的涂装设计。本文主要介绍雷达天线骨架的涂装施工。

1 涂层配套方案

业主及总包单位除了规定涂层配套和膜厚(见表1)外，还指定了涂料生产厂家。该配套方案对照ISO 14713-1国际标准，在C3、C4 的腐蚀环境下，涂层有20 a 的使用寿命。也就是说，20 a 后，配套涂层的锈蚀达到ISO 4628标准的Ri3 级，锈蚀面积约为1%。

表1 雷达天线骨架的防腐配套方案Table 1 Scheme for corrosion protection of radar antenna framework

2 涂装工艺

2.1 涂装工艺流程

根据涂层配套和上海沪能涂装工程公司涂装流水线实际，设计的涂装工艺流程见图1。经过3 a 的实践证明，这个涂装工艺流程是合理可行的。

图1 天线骨架涂装工艺流程Figure 1 Process flow for coating radar antenna framework

2.2 涂装工艺说明

2.2.1 表面处理及喷砂

2.2.1.1 喷砂前钢材表面的调查

这包括4 个方面的内容。第一，按我国国标GB/T 14977–1994《热轧钢板表面质量的一般要求》和美国ASTM A6“热轧钢材、型钢、钢柱等通用技术条件”的要求，调查钢材表面缺陷的种类[1](如钢材表面结巴、裂纹、拉裂、折叠、夹质、压入氧化皮等)及影响面积，按规定提出修正要求。第二，按ISO 8501-1 判定钢材的腐蚀等级，腐蚀严重的D 级钢材不能用于雷达的制造。第三，对于雷达钢结构的表面缺陷也按ISO 8501-3“焊缝、切割边和其他表面缺陷的处理等级”进行处理，因为它们与ISO 12944-2 标准所规定的钢结构暴露的腐蚀环境有一定的联系。第四，雷达处于C4 腐蚀环境，钢结构处理等级必须达到P2 级以上。ISO 8501-3 标准中对于钢材表面的处理级别，适用涂料施工的共分3 个等级：P1──轻微的处理，涂漆前需要考虑的最小处理；P2──彻底的处理，涂漆的大多数表面缺陷要修正和进行表面处理；P3──非常彻底的处理，表面没有可见的缺陷。钢结构表面缺陷处理级别与腐蚀环境的关系见表2。

表2 钢结构表面缺陷处理级别与腐蚀环境的关系Table 2 Relationship between treatment grade of surface defect of steel structure and corrosion environment

因此，在雷达天线骨架涂装前处理中，采用了合适的清洗剂和溶剂去除油脂和其他污物，并用滴水法进行测试。

2.2.1.2 磨料

上海沪能涂装工程公司有专门的喷砂房，采用钢丸与棱角钢砂的混合磨料，颗粒度为0.8 ~ 1.2 mm，混合比例40∶60。

金属磨料必须清洁、干燥、无油、无杂质，符合SSPC AB-1 和AB-3 标准要求，磨料的导电率不高于250 μS/cm。金属磨料的供应商必须提供磨料化学成分、硬度、颗粒度分析等系列检验报告以及环保要求的MSDS 证书。在进货时，需要对磨料抽样检验，以确保磨料质量。

2.2.1.3 喷砂喷嘴

喷嘴的技术参数包括喷嘴孔径、内孔结构和材质，它们决定喷嘴喷砂处理的效率。本工艺选择特殊耐磨的合金喷嘴，内孔结构为高速型，即二次进风型。一般选择9 ~ 11 mm 的口径。当经过长期使用，口径大于14 mm时，会严重影响喷砂质量，应及时更换。不同口径喷嘴及其喷砂参数[2]见表3。

表3 不同口径喷嘴及其喷砂参数Table 3 Sand blasting parameters when using the nozzles with different diameters

2.2.1.4 空气压力

空气压力指喷嘴出口处的压力，它与清理效率成正比。空气压力的范围一般在0.55 ~ 0.75 MPa[3]，最佳空气压力为0.70 MPa。空气压力太大，磨料破损率较高，钢材切蚀过量，喷射距离与空气紊流会影响喷砂效率，磨料嵌入钢材表面概率高，影响质量；空气压力太低，喷砂效率下降，浪费能源。

2.2.1.5 空气软管要求

空气软管将空气从空压机运送到喷砂机。它的内径应为喷嘴孔径的3 ~ 4 倍，空气管的直径不应小于1.25 in(约3.1 cm)。

2.2.1.6 喷砂技术要求

环境条件：相对湿度<80%，喷砂房高度2 ~ 4 m，温度>15 °C。

2.2.2 电弧喷锌

在电弧喷锌中，必须掌握下列工艺：

(1) 在表面处理达到ISO 8501 Sa3 级、ISO 8503 Rz= 75 ~ 100 μm 后4 h 内，必须进行电弧喷锌；

(2) 在电弧喷锌时，大气中的相对湿度必须小于80%；

(3) 设置空气压缩机的油水分离器，保证压缩空气无油、无水；

(4) 锌丝纯度为99.99%，直径为2 ~ 3 mm。供货单位出具锌丝纯度、化学成分检测报告和MSDS 证书；

(5) 电弧喷锌工艺参数见表4。在电弧喷锌设备正常工作的前提下，严格按照电弧喷涂工艺参数操作。

表4 电弧喷锌工艺参数Table 4 Process parameters of zinc arc spraying

(6) 电弧喷锌质量要求：外观要求平整，色泽均匀，锌层的粗粒直径不超过1.1 mm，高度不超过喷涂层的0.6 mm，锌层表面粗糙度<90 μm；涂层孔隙率<7%；涂层硬度不小于35 HRC；附着力按ISO 4626 标准用拉开法测试，要求至少达到3.5 MPa；锌层厚度达到100 μm。

2.2.3 喷漆

按业主及总包规定的配套和膜厚进行喷漆施工。

(1) 预涂。这是喷涂前必不可少的工艺环节，在雷达产品钢结构的某些部位，如焊缝、切割边、拐角等处，必须进行预涂。

(2) 无气喷漆。无气喷漆法具有涂装效率高、涂层质量好、对环境污染少的优点。喷漆采用Graco 无气喷漆机，压缩比为45∶1。底漆、面漆均采用无气喷漆法，喷漆压力为13.0 ~ 15.0 MPa，无气喷漆机的进风压力为2.8 ~ 3.0 MPa。喷嘴的选择有两个技术参数，即在喷距为30 ~ 35 cm 条件下的喷幅及孔径。喷嘴选择正确，不仅保证漆膜质量，而且是控制漆耗的最好措施。表5 为不同喷涂工艺中喷嘴的选择。

表5 不同喷涂工艺中喷嘴的选择Table 5 Selection of nozzles for different spraying processes

(3) 施工环境条件。喷涂施工环境条件见表6。喷漆完成后，在25 ~ 30 °C 条件下自然干燥。

3 体会与建议

经过雷达天线骨架涂装工艺设计和3 年多来的施工实践，笔者深有体会，对涂层配套、涂料的施工性能，以及涂料涂装的环保、节能措施提出几点建议，无疑有益于雷达制造质量的提高，降低制造成本。

表6 喷涂施工环境条件Table 6 Environmental conditions of spraying construction

3.1 涂层配套设计的改变

(1) 增加电弧喷锌层的封闭涂层。电弧喷锌层的表面一般有7%左右孔隙率，电弧喷铝更高，封闭漆大多为环氧类，也可以是聚氨酯类，膜厚为25 ~ 30 mm，不能计入规定膜厚的范围。封闭漆渗透性好，若不喷涂封闭漆，复涂的环氧类中层漆、面漆易起泡、脱落。根据有关报道，有的雷达制造厂甚至在热喷涂锌、铝层表面用磷化底漆(10 ~ 15 mm)，效果既不好，而且内含六价铬，有悖于环保。

(2) 适当增加锌层上中层漆和面漆的膜厚。本雷达天线骨架等涂层配套在C3、C4 腐蚀环境条件下有20 a左右的涂层使用寿命。但雷达在使用过程中处于C5 甚至C5M 的严重腐蚀大气环境的概率非常高，会使涂层使用寿命缩短。因此，笔者建议天线骨架等涂层配套设计如表7 所示。

表7 雷达天线骨架防腐配套方案建议Table 7 Recommendation on corrosion protection scheme of radar antenna framework

3.2 关于涂料生产厂家的确定

根据国内外涂装工程的操作惯例，业主(或PMC)可推荐3 家以上涂料公司产品供涂装工程公司选择。涂装施工单位可选择其中的一家，而且底、中、面漆的配套必须是同一涂料公司的产品，否则一旦涂层质量出了问题，很难界定责任所在。本工程中，指定采用3 家涂料公司的产品，轮番配套，随意性较大。涂料公司提供的涂料说明书中无施工技术参数，如涂装间隔、混合使用期。无气喷涂的技术参数等等，更没有技术服务人员进行现场技术指导。

3.3 推广、采用先进的涂装工艺

(1) 采用电弧喷锌法。笔者在雷达制造厂中了解到，喷锌工艺大部分采用火焰喷锌方法，以瓶装气体为能源，操作极为不便，更主要的是锌层孔隙率高。本文采用了先进的电弧喷锌工艺，不仅工作效率高，能耗低，而且锌层孔隙率低于7%，锌层膜厚均匀。

(2) 推广使用“抛丸”的表面处理法。从环保、节能、表面处理质量角度出发，应大力推广抛丸除锈法。抛丸除锈与喷砂除锈工艺对比见表8。在苏、浙、沪等地，有很多代加工的钢材与处理厂如今都已使用抛丸除锈法。

表8 抛丸与喷砂除锈方式的比较Table 8 Comparison between shot blasting and sand blasting for rust removal

(3) 无气喷漆法是保证涂层质量的关键。无气喷漆不仅效率高，更是保证涂层质量，提高环保效益的有力措施。在雷达天线骨架等的涂装工艺中，除了手刷预涂电焊缝、切口、死角等部位外，均采用无气喷漆法。

(4) 坚持环保、节能为第一的原则，努力将“三废”的影响降低到最低水平。雷达天线骨架涂装中应使用低VOC 的环氧底漆和丙烯酸聚氨酯面漆，而且应不含Pb、Cr、Hg、Cd 等重金属离子。涂料厂家应出具此方面的证明材料。

[1] 过石正.某雷达涂装工艺设计技术的研究与应用[J].现代涂料与涂装, 2013, 16 (9): 39-41.

[2] 刘新.防腐蚀涂料与涂装应用[M].北京: 化学工业出版社, 2008.

[3] 李荣俊.重防腐涂料与涂装[M].北京: 化学工业出版社, 2014.