三防漆涂层“气泡

                                                                                                   

三防漆涂层“气泡”原因分析是一项系统工程，涉及到涂料配方、配置、涂覆施工，固化工艺过程的方方面面。前期，我们曾对三防漆涂层“气泡”产生的部份原因和处置方法，进行过一轮探讨。近期，又有朋友与我谈到与“气泡”产生有关的另一些原因分析，特发来与大家共享。 Mary：廖老师，拜读过上一篇文章后，我又做了一些实验，发现三防漆刚喷完的时候，用肉眼基本看不出有气泡，但用放大镜检查时，还是可以观察到涂层中有一些很微小的气泡。用烘箱烘烤过后，气泡逐渐明显。现在，我们的三防漆已经喷得很薄了，你文章中提到的那种因表层优先固化，导致底层溶剂挥发不畅的条件，应该是不存在了。我们用的是聚氨酯清漆TS01-3。我一直怀疑一件事情，按照厂家提供的配方，组分一与组分二的比例是85:100。但是，按照航天标准，组份一与组份二的比例是100：85。本来，配漆应该是按照厂家给出的配方来操作，但是组份二很稠，我一直担心是不是组分二配多了? 廖老师：首先，我们得弄清楚，我们使用的三防漆的甲(A)组份(或称“组份一”)和乙(B)组份(或称“组份二”)，哪一个是纯树脂?哪一个是含有固化剂的成份?搞错了，出问题是必然。通常，涂料生产厂商是将纯树脂定义为甲(A)组份(或称“组份一”)，乙(B)组份(或称“组份二”)是固化剂。而且，一般是甲(A)组份用量大，乙(B)组份用量少。实际操作中，如果固化剂组份用量过多，则三防漆的交联聚合反应将会很剧烈，导致气泡产生的几率也会很高。在有机化学工程中，通常将固化剂用量过多、固化温度过高引发的剧烈固化反应，称之为“爆聚”(爆炸性聚合)。”爆聚”产生的原因和剧烈程度，还与双组份反应物混合的顺序(应该是B加入A)、混入的方式(应该是在匀速搅动树脂A的条件下，缓缓注入固化剂B)、混匀后，喷涂前静放消泡的程度把握(既不能过短，又不能太长)、喷涂后加热固化升温速度快慢等因素有关(应采用梯度法缓慢升温。 三防漆涂层中产生气泡，还与其配套使用的稀释剂的质量(混合溶剂中各成份的选择和配比)有关。建议最好选用三防漆生产商配套提供的专用稀释剂，而不要轻易使用市售的X—10聚氨酯稀释，以及单一组份的稀释剂。不仅是三防漆，稀释剂也需要妥善保存和管控，不用时加盖密封、闭光、静置保存，防止因低溶点成份挥发导致某一组份的溶剂比例失调，以及挥发的致冷作用使稀释剂吸水。水份进入了三防涂层中，出现气泡也是必然。 三防漆涂层中产生气泡，还与喷涂环境的温湿度，以及压缩空气的油水分离洁净程度有关。通常当环境温度大于25℃，相对湿度大于70%RH后，压缩空气中的水含量就会较高。此时，如果这些水份过滤得不干净，也会造成三防漆在固化过程中产生气泡。实践表明，当环境温度大于28℃，相对湿度大于80%RH后，对湿气非常敏感的聚氨酯类三防漆，喷涂后溶剂挥发过程中的“致冷”作用，凝露空气中的水份，造成漆膜发白和气泡的几率非常高。  努力弄清涂料的固化原理，以及涂覆工艺过程中各种因素对其的影响(机理)，我们就能掌握故障分析的主动权。当然，在千奇百怪的问题面前，没有人能当“常胜将军”，不然，人才济济的美国宇航局，咋还会出航天飞机失利的事故呢。  附：《三防漆涂层”气泡”原因分析及排除方法探讨》—廖老师三防涂层产生“气泡”的根本原因，是由于涂层在表层固化后，底部仍存在可挥发性溶剂所致。而造成这种“溶剂残存”的主要原因，大多又是由于涂层一次性喷涂过厚所致。过厚的三防漆涂覆层，在涂层低部的溶剂还没有来得及挥发完毕时，表层就固化了。固化后的表面涂层阻挡了底部涂层中溶剂进一步挥发的通道，从而就酿成了后续固化过程中产生”气泡”。而在印制板的边缘，由于表面张力的作用，涂层相对比较厚，而且单位体积涂层的溶剂挥发面积，又比平面涂层大，因而最容易发生因表面涂层优先固化而“封闭”底部涂层中溶剂挥发通道的情况。同理，由于元器件根部的涂层较厚，根部区域涂层中的溶剂，也很容易因表面涂层优先固化，而被“封闭”在涂层的三角形区域中，从而在涂层的后续固化过程中形成“气泡”。因上述原理造成的三防涂层气泡的根本原因，甚至可能使”气泡“潜伏躲过“三防涂覆后的外观检验”，在PCBA产品的后续试验，甚至在客户端使用过程中才反映出来(尤其以低气压环境条件下表现最甚)。解决这种三防漆涂层“起泡”最主要的方法，就是分两次涂覆，每次涂覆的厚度不要太厚；第一道涂覆后，让涂层中的溶剂大部份挥发后，再实施第二道喷涂，中间间隔20～30分钟。解决三防漆涂层“起泡”还有一种方法，就是采用红外灯照射辅助固化。由于红外辐射对涂层具有极强的穿透作用，因而可以加速厚型涂层底部溶剂的快速挥发，从而有效避免气泡的产生。我曾将4微米波长的医用红外拷灯组，用于三防漆涂覆后的前10～20分钟的照射固化，有效避免了气泡的产生。避免三防漆涂层“起泡”，还与喷涂环境的管控有关。当环境的相对湿度大于70%RH，温度低于20℃(低温高湿)后，三防漆中溶剂挥发的“致冷”作用，很容易使三防漆及涂层“吸水”，从而引发“气泡”。对于双组份三防漆，其涂层起泡的原因，还可能与每个组份是否过期变质，或调和比例及调合方法有关。首先，三防漆在未使用期间必须加盖密封、闭光、静置存放，防止溶剂挥发和吸潮，以及”氧化”变质。其次，调配时，一定是“将固化剂在匀速搅拌条件下缓缓注入主料中”，防止程序颠倒，避免急速搅拌。调好的漆液要静置消泡(最好加上真空排泡)后再使用。

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