在腐蚀领域，热冲击是指“温度变化导致材料应力。它经常导致材料断裂，在脆性材料（如陶瓷）中最常见。”我们这里不是在谈论陶瓷，而是工业级粉末涂料。无论如何，对于许多粉末涂料涂敷的产品，尤其是在极冷的环境中，要求在明显的温度变化下保持涂层的完整性。指定零件涂装的材料工程师的任务是预期其产品将遭受的各种条件。一些要求非常明显——对冰箱和火炉的食物污渍的耐受能力，或对窗框和建筑物外墙阳光的耐受能力。其它性能可能与制造要求有关，例如在紧固过程中对金属的附着力或部件发生后成型时的柔韧性。但是，为极端天气条件指定涂层性能是一个挑战，尤其是在考虑暴露于零度以下的温度以及使用中温度快速变化的可能性时。本篇文章讨论的技术将解决北方和北极地区以及消费者和商业冷冻机在极端寒冷气候中的粉末涂料性能问题。拿起皮大衣，一顶羊毛帽和一杯热咖啡，让我们来看看问题所在。大多数粉末涂料的基料是由反应性聚合物和固化剂组成的，而热塑性粉末不使用固化剂，因此本质上依赖于聚合物本身的性能。无论如何，所有聚合物在低于一定温度的条件下都会发生物理转变，这会增加刚性，从而使涂层更脆。脆化会导致涂层失去与基材的附着力并降低冲击力和抗碎屑性。配方设计者的职责范围是确保粉末涂料能够承受严酷的低温条件下的严酷考验，并且仍然保持所需的性能。韧性/脆性转变温度（DBTT）用于表征在冰点以下条件的的材料的物理性质行为。DBTT是给定材料能够吸收特定能量而不断裂的最低温度。DBTT通常不是特定的温度值，而是在10摄氏度（50华氏度）范围内分布的温度。相对于专业而言，测量DBTT的标准是ISO 6603-2，多轴仪器冲击。它规定了一种使用测量力和挠度的仪器确定硬质聚合物的刺穿冲击性能的测试方法。如果需要以恒定的撞针速度记录力-挠度或力-时间图，以详细描述冲击行为，则适用。如果基于许多测试样本的冲击破坏能量阈值足以表征材料的冲击行为，则可以使用ISO 6603-1。OEM汽车涂料需要在佛罗里达群岛的宜人气候以及阿拉斯加州费尔班克斯的严寒中发挥作用。因此，汽车涂装工程师已经制定了涵盖其产品必须在其中使用的广泛使用温度范围的规范。这些涂料中的许多涂料是各种涂料技术的多层系统的一部分，包括镀锌，电涂，溶剂型和水基液体涂料以及粉末。粉末涂料通常用作汽车车身上的底漆二道漆，并用作合金车轮上的透明面漆。底漆二道底漆是涂在电泳底漆上的中间涂层，随后用液体底漆和透明面漆进行面漆。底漆二道底漆的功能是为底漆/面漆提供光滑的表面，并提供抗碎片的屏障以保护下面的金属车身。然而，在涂层之间实现良好的涂层间附着力是一个挑战，因为在零下温度下对性能的额外要求使该目标变得更加困难。汽车公司要求涂层系统通过严格的“耐碎石冲击”测试（ASTM D-3170 / SAE J400），该测试在-29摄氏度（-20华氏度）下进行。欧洲人根据ISO 20567-1对测试进行了描述。涂料耐石屑性的测定。该测试涉及在零下温度下在70磅/平方英寸的气流下在经过涂层的测试面板上推动一品脱标准公路碎石（约300块石头）。 
将发生的损坏评估为碎石损坏的密度和数量。汽车制造商有自己的测试标准；例如通用汽车的GMW14700和大众奥迪的PV 1213测试方法。标准因汽车制造商而异，但是最小密度的小缺陷被认为是可以接受的。
粉末涂料在汽车上最大的最终用途之一是用于铝合金轮毂的透明面漆，既可以是透明单面漆，也可以是多层金属底漆，然后是透明粉末面漆。聚酯基粉末倾向于服务于入门级和较低级别的轮毂市场，而丙烯酸酯则主导着面向豪华车市场的轮毂的应用。如您所料，应用于铝合金轮毂的涂层系统必须看起来很棒，同时还要在极端的环境条件下运行。粘附性，耐腐蚀性，紫外线耐久性以及对清洁剂和抛光剂的抵抗力是显而易见的要求。此外，这些耐用涂层必须承受北达科他州蒸汽清洁器测试规程（我的话）。该测试体现在福特测试方法FLTM BI 107-05和通用汽车的GMW15919方法中。划上涂层的车轮标本，然后浸入38摄氏度（100华氏度）的水中三到四个小时。接下来，将它们在-29摄氏度（华氏-20度）的冰箱中再放置3个小时。然后将冷冻的车轮样品从冷冻机中取出，并在30秒钟内用稳定的蒸汽流喷射另外30秒钟。由于湿度增加，涂层不会分层或发白。使涂覆的样品恢复24小时以消除变化。 
另一个相当复杂的测试是GMW14124汽车环境循环测试。该要求包括一系列详尽的热循环，如表3所示。划痕的车轮试样在10个循环后应无表面外观变化，划痕后蠕变应小于或等于2.0毫米。尽管有这些极其严格的要求，但是粉末涂料自1980年代开始流行以来，已成功地用于涂覆铝合金轮毂。自1960年代以来，粉末涂料一直用于石油和天然气管道的涂层。最著名的项目之一是建设800英里的跨阿拉斯加管道系统，该系统从北极的普拉德霍湾穿越到阿拉斯加南部海岸的瓦尔迪兹海洋码头。这根直径为48英寸的管道涂有熔融粘结的环氧粉末，经得起时间的考验。除了需要在几秒钟内固化并承受不断暴露于原油和沉积物的影响外，这种耐用的涂层还必须具有极高的柔韧性，以承受诸如“开槽”之类的后成型过程，以与其他管道连接。加拿大标准协会针对钢管的外部熔结环氧涂料的Z245.20.21规范被认为是用于天然气和石油管道的粉末涂料的行业标准。可以两种不同的方式评估候选涂层的柔韧性。测试12.11要求将粉末涂料以最小300微米（约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）厚的钢板上。将涂层的标本在-30摄氏度（-22华氏度）下冷却至少一小时。然后将涂层的工件放在液压芯棒中并使其偏转（弯曲），直到涂层破裂。此弯曲过程将不超过十秒钟。通过值由公式确定，该公式考虑了要涂覆的管道的直径。
抗冲击也是管道粉末涂料的要求。测试12.13涉及对粉末施加1.5焦耳（或3.0焦耳是满足耐磨性要求的）冲击，该粉末已在相同尺寸的钢板上以与弯曲试验相同的厚度施加。将涂层的样品在-30摄氏度（-22华氏度）的条件下放置至少一小时。该冲击是通过1.0千克的重物通过15.4毫米（约5/8英寸）的滚珠轴承施加的。从冷冻机中取出后30秒内，对同一带涂层的试条重复进行3次冲击。撞击必须至少相隔50毫米。然后评估涂层的漏点，也就是裂纹。在粉末涂敷管道的整个历史中，环氧粉末一直以其快速固化，难以置信的韧性，耐腐蚀性以及在宽温度范围内保持薄膜完整性的性能而一直是金标准。已开发出新一代的熔融粘合环氧粉末，以在温度谱的另一端发挥作用，以适应通过管道运输的较热流体。粉末涂料通常用于消费和商业制冷组件。金属丝架和篮子用粉末涂装，必须符合食品药品管理局（CFR 175.300）和美国国家科学基金会（NSF-51）的食品接触规定。除了与食物接触的要求外，这些涂层还必须充分覆盖焊件和锋利的边缘。而且，当然，在低至-18摄氏度（0华氏度）的温度下，整体性能有望达到。最初使用环氧树脂基涂料来满足这些要求。然而，最终混合粉末（环氧树脂-聚酯）代替了它们，以达到更好的经济性和可比的性能。在某些冷冻架上也使用热塑性粉末涂料，包括PVC（聚氯乙烯）和尼龙类型。当处理极端环境条件（例如低于零工作温度）时，粉末涂层具有卓越的性能。无论是用于豪华汽车的原始光泽清漆，还是用于管道的20密尔厚的功能性涂层（将被埋在砾石沟中），粉末涂料都能发挥出最好的效果。（翻译：崔志刚） 
