在腐蝕領(lǐng)域，熱沖擊是指“溫度變化導(dǎo)致材料應(yīng)力。它經(jīng)常導(dǎo)致材料斷裂，在脆性材料（如陶瓷）中最常見�！蔽覀冞@里不是在談?wù)撎沾桑枪I(yè)級粉末涂料。無論如何，對于許多粉末涂料涂敷的產(chǎn)品，尤其是在極冷的環(huán)境中，要求在明顯的溫度變化下保持涂層的完整性。指定零件涂裝的材料工程師的任務(wù)是預(yù)期其產(chǎn)品將遭受的各種條件。一些要求非常明顯——對冰箱和火爐的食物污漬的耐受能力，或?qū)Υ翱蚝徒ㄖ锿鈮﹃柟獾哪褪苣芰�。其它性能可能與制造要求有關(guān)，例如在緊固過程中對金屬的附著力或部件發(fā)生后成型時(shí)的柔韌性。但是，為極端天氣條件指定涂層性能是一個挑戰(zhàn)，尤其是在考慮暴露于零度以下的溫度以及使用中溫度快速變化的可能性時(shí)。本篇文章討論的技術(shù)將解決北方和北極地區(qū)以及消費(fèi)者和商業(yè)冷凍機(jī)在極端寒冷氣候中的粉末涂料性能問題。拿起皮大衣，一頂羊毛帽和一杯熱咖啡，讓我們來看看問題所在。大多數(shù)粉末涂料的基料是由反應(yīng)性聚合物和固化劑組成的，而熱塑性粉末不使用固化劑，因此本質(zhì)上依賴于聚合物本身的性能。無論如何，所有聚合物在低于一定溫度的條件下都會發(fā)生物理轉(zhuǎn)變，這會增加剛性，從而使涂層更脆。脆化會導(dǎo)致涂層失去與基材的附著力并降低沖擊力和抗碎屑性。配方設(shè)計(jì)者的職責(zé)范圍是確保粉末涂料能夠承受嚴(yán)酷的低溫條件下的嚴(yán)酷考驗(yàn)，并且仍然保持所需的性能。韌性/脆性轉(zhuǎn)變溫度（DBTT）用于表征在冰點(diǎn)以下條件的的材料的物理性質(zhì)行為。DBTT是給定材料能夠吸收特定能量而不斷裂的最低溫度。DBTT通常不是特定的溫度值，而是在10攝氏度（50華氏度）范圍內(nèi)分布的溫度。相對于專業(yè)而言，測量DBTT的標(biāo)準(zhǔn)是ISO 6603-2，多軸儀器沖擊。它規(guī)定了一種使用測量力和撓度的儀器確定硬質(zhì)聚合物的刺穿沖擊性能的測試方法。如果需要以恒定的撞針?biāo)俣扔涗浟?撓度或力-時(shí)間圖，以詳細(xì)描述沖擊行為，則適用。如果基于許多測試樣本的沖擊破壞能量閾值足以表征材料的沖擊行為，則可以使用ISO 6603-1。OEM汽車涂料需要在佛羅里達(dá)群島的宜人氣候以及阿拉斯加州費(fèi)爾班克斯的嚴(yán)寒中發(fā)揮作用。因此，汽車涂裝工程師已經(jīng)制定了涵蓋其產(chǎn)品必須在其中使用的廣泛使用溫度范圍的規(guī)范。這些涂料中的許多涂料是各種涂料技術(shù)的多層系統(tǒng)的一部分，包括鍍鋅，電涂，溶劑型和水基液體涂料以及粉末。粉末涂料通常用作汽車車身上的底漆二道漆，并用作合金車輪上的透明面漆。底漆二道底漆是涂在電泳底漆上的中間涂層，隨后用液體底漆和透明面漆進(jìn)行面漆。底漆二道底漆的功能是為底漆/面漆提供光滑的表面，并提供抗碎片的屏障以保護(hù)下面的金屬車身。然而，在涂層之間實(shí)現(xiàn)良好的涂層間附著力是一個挑戰(zhàn)，因?yàn)樵诹阆聹囟认聦π阅艿念~外要求使該目標(biāo)變得更加困難。汽車公司要求涂層系統(tǒng)通過嚴(yán)格的“耐碎石沖擊”測試（ASTM D-3170 / SAE J400），該測試在-29攝氏度（-20華氏度）下進(jìn)行。歐洲人根據(jù)ISO 20567-1對測試進(jìn)行了描述。涂料耐石屑性的測定。該測試涉及在零下溫度下在70磅/平方英寸的氣流下在經(jīng)過涂層的測試面板上推動一品脫標(biāo)準(zhǔn)公路碎石（約300塊石頭）。 
將發(fā)生的損壞評估為碎石損壞的密度和數(shù)量。汽車制造商有自己的測試標(biāo)準(zhǔn)；例如通用汽車的GMW14700和大眾奧迪的PV 1213測試方法。標(biāo)準(zhǔn)因汽車制造商而異，但是最小密度的小缺陷被認(rèn)為是可以接受的。
粉末涂料在汽車上最大的最終用途之一是用于鋁合金輪轂的透明面漆，既可以是透明單面漆，也可以是多層金屬底漆，然后是透明粉末面漆。聚酯基粉末傾向于服務(wù)于入門級和較低級別的輪轂市場，而丙烯酸酯則主導(dǎo)著面向豪華車市場的輪轂的應(yīng)用。如您所料，應(yīng)用于鋁合金輪轂的涂層系統(tǒng)必須看起來很棒，同時(shí)還要在極端的環(huán)境條件下運(yùn)行。粘附性，耐腐蝕性，紫外線耐久性以及對清潔劑和拋光劑的抵抗力是顯而易見的要求。此外，這些耐用涂層必須承受北達(dá)科他州蒸汽清潔器測試規(guī)程（我的話）。該測試體現(xiàn)在福特測試方法FLTM BI 107-05和通用汽車的GMW15919方法中。劃上涂層的車輪標(biāo)本，然后浸入38攝氏度（100華氏度）的水中三到四個小時(shí)。接下來，將它們在-29攝氏度（華氏-20度）的冰箱中再放置3個小時(shí)。然后將冷凍的車輪樣品從冷凍機(jī)中取出，并在30秒鐘內(nèi)用穩(wěn)定的蒸汽流噴射另外30秒鐘。由于濕度增加，涂層不會分層或發(fā)白。使涂覆的樣品恢復(fù)24小時(shí)以消除變化。 
另一個相當(dāng)復(fù)雜的測試是GMW14124汽車環(huán)境循環(huán)測試。該要求包括一系列詳盡的熱循環(huán)，如表3所示。劃痕的車輪試樣在10個循環(huán)后應(yīng)無表面外觀變化，劃痕后蠕變應(yīng)小于或等于2.0毫米。盡管有這些極其嚴(yán)格的要求，但是粉末涂料自1980年代開始流行以來，已成功地用于涂覆鋁合金輪轂。自1960年代以來，粉末涂料一直用于石油和天然氣管道的涂層。最著名的項(xiàng)目之一是建設(shè)800英里的跨阿拉斯加管道系統(tǒng)，該系統(tǒng)從北極的普拉德霍灣穿越到阿拉斯加南部海岸的瓦爾迪茲海洋碼頭。這根直徑為48英寸的管道涂有熔融粘結(jié)的環(huán)氧粉末，經(jīng)得起時(shí)間的考驗(yàn)。除了需要在幾秒鐘內(nèi)固化并承受不斷暴露于原油和沉積物的影響外，這種耐用的涂層還必須具有極高的柔韌性，以承受諸如“開槽”之類的后成型過程，以與其他管道連接。加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會針對鋼管的外部熔結(jié)環(huán)氧涂料的Z245.20.21規(guī)范被認(rèn)為是用于天然氣和石油管道的粉末涂料的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)�？梢詢煞N不同的方式評估候選涂層的柔韌性。測試12.11要求將粉末涂料以最小300微米（約12密耳）的厚度涂在25毫米x 200毫米x 6.4毫米（1英寸x 8英寸x 0.25英寸）厚的鋼板上。將涂層的標(biāo)本在-30攝氏度（-22華氏度）下冷卻至少一小時(shí)。然后將涂層的工件放在液壓芯棒中并使其偏轉(zhuǎn)（彎曲），直到涂層破裂。此彎曲過程將不超過十秒鐘。通過值由公式確定，該公式考慮了要涂覆的管道的直徑。
抗沖擊也是管道粉末涂料的要求。測試12.13涉及對粉末施加1.5焦耳（或3.0焦耳是滿足耐磨性要求的）沖擊，該粉末已在相同尺寸的鋼板上以與彎曲試驗(yàn)相同的厚度施加。將涂層的樣品在-30攝氏度（-22華氏度）的條件下放置至少一小時(shí)。該沖擊是通過1.0千克的重物通過15.4毫米（約5/8英寸）的滾珠軸承施加的。從冷凍機(jī)中取出后30秒內(nèi)，對同一帶涂層的試條重復(fù)進(jìn)行3次沖擊。撞擊必須至少相隔50毫米。然后評估涂層的漏點(diǎn)，也就是裂紋。在粉末涂敷管道的整個歷史中，環(huán)氧粉末一直以其快速固化，難以置信的韌性，耐腐蝕性以及在寬溫度范圍內(nèi)保持薄膜完整性的性能而一直是金標(biāo)準(zhǔn)。已開發(fā)出新一代的熔融粘合環(huán)氧粉末，以在溫度譜的另一端發(fā)揮作用，以適應(yīng)通過管道運(yùn)輸?shù)妮^熱流體。粉末涂料通常用于消費(fèi)和商業(yè)制冷組件。金屬絲架和籃子用粉末涂裝，必須符合食品藥品管理局（CFR 175.300）和美國國家科學(xué)基金會（NSF-51）的食品接觸規(guī)定。除了與食物接觸的要求外，這些涂層還必須充分覆蓋焊件和鋒利的邊緣。而且，當(dāng)然，在低至-18攝氏度（0華氏度）的溫度下，整體性能有望達(dá)到。最初使用環(huán)氧樹脂基涂料來滿足這些要求。然而，最終混合粉末（環(huán)氧樹脂-聚酯）代替了它們，以達(dá)到更好的經(jīng)濟(jì)性和可比的性能。在某些冷凍架上也使用熱塑性粉末涂料，包括PVC（聚氯乙烯）和尼龍類型。當(dāng)處理極端環(huán)境條件（例如低于零工作溫度）時(shí)，粉末涂層具有卓越的性能。無論是用于豪華汽車的原始光澤清漆，還是用于管道的20密爾厚的功能性涂層（將被埋在礫石溝中），粉末涂料都能發(fā)揮出最好的效果。（翻譯：崔志剛） 
