淺談粉末靜電噴涂工藝及常見缺陷防治_程為華_圖文

1、0引言粉末涂料自 20世紀(jì) 60年代開始引入我國,當(dāng)時(shí) 應(yīng)用領(lǐng)域非常少, 僅在某些電絕緣零部件上應(yīng)用 。 隨著 環(huán)保的要求越來越高,涂裝行業(yè)迫切需要選擇環(huán)保涂 料 (水性涂料與粉末涂料 及無公害涂裝工藝 。 由于粉 末涂料幾乎不含 VOC,而且粉末利用率高達(dá) 95%左 右,因此粉末涂料及粉末靜電涂裝技術(shù)在涂裝行業(yè)中 的應(yīng)用越來越廣泛 。1粉末涂料的組成及特性涂料可分為熱固型和熱塑型兩大類,粉末涂料一 般為熱固型, 主要特性如下:1 粉末涂料無 VOC 排放, 不含有機(jī)溶劑及其他有 毒成分, 相比溶劑型涂料安全性更高;2 粉末涂料屬 100%固體體系, 噴溢的粉末涂料可回收再利用, 利用率高達(dá)

2、95%以上;3 粉末涂料可一次性獲得 60m 以上的高防腐性 厚膜層, 相當(dāng)于溶劑型涂料噴涂幾道的厚度, 減少了施 工的道數(shù), 既節(jié)能環(huán)保, 又提高了生產(chǎn)效率;4 涂料施工時(shí), 不需要按季節(jié)變化來對黏度進(jìn)行 調(diào)整和控制, 施工非常方便 。當(dāng)然, 粉末涂料目前在工藝上也存在一些不足, 例如粉末涂料不能像液態(tài)涂料那樣可以迅速換色;粉末 涂料邊角上粉不均勻;粉末涂料無法像溶劑型涂料那 樣隨意獲得超薄膜層; 粉末涂料所需固化溫度高; 粉末 涂料施工現(xiàn)場的粉塵濃度過高時(shí)可能存在粉塵著火爆 炸的危險(xiǎn)等 。表 1粉末涂料組成的四大主體名 稱基本特點(diǎn)基料 環(huán)氧樹脂 、 環(huán)氧和聚酯改性樹脂 、 聚氨酯 、 丙烯

3、酸樹脂等 顏填料 無機(jī)顏料及各種填料 (碳酸鈣 、 硫酸鋇 、 滑石粉 、 石英粉 固化劑 與基料預(yù)先混合,對粉末涂料及涂膜性能有著決定性的作用添加劑流平劑 、 催化劑及為了降低涂膜在成膜過程中產(chǎn)生缺陷 所需的各種助劑淺談粉末靜電噴涂工藝及常見缺陷防治程 為 華 , 傅昌勇 , 陳 星星 , 張 倫周(奇瑞汽車股份有限公司, 安徽 蕪湖 241009摘要:簡 要 介紹 粉 末 涂 料的 組 成、 特 性 及 其 噴 涂 原理, 詳細(xì)闡述 粉 末 靜 電 噴 涂 工 藝及 噴 涂 注意事項(xiàng) , 同時(shí) 就 粉 末 涂 裝 常文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1007-9548(2013 01-0029-03

4、A Brief Talk on Electrostatic Powder Spraying Process and Defect PreventionCHENG Wei-hua, FU Chang-yong, CHEN Xing-xing, ZHANG Lun-zhou(CheryAutomobile Co., Ltd., Wuhu Anhui 241009, ChinaAbstract :The powder coatings composition, characteristics and spraying principle were briefly introduced, and th

5、e electrostatic spraying process of powder coatings and the matters need attention during spraying process wereelaborated in detail, at the same time the common defects during powder coating process were analyzed and the prevention measures were proposed.Key words :powder coatings; powder coating pr

6、ocess; electrostatic sprayingModern Finishing現(xiàn)代涂裝MPFMPF 第 16卷 第 1期2013年 1月292粉末靜電噴涂原理粉末靜電噴涂是利用高壓電暈放電產(chǎn)生靜電場, 帶有負(fù)電荷的粉末在靜電力和運(yùn)載氣體的雙重作用 下, 涂料均勻地飛向接地工件, 當(dāng)粉層達(dá)到一定的厚度時(shí), 粉層之間因?yàn)椤?同性相斥 ” 原理, 阻止工件進(jìn)一步上 粉, 從而避免工件表面粉層過厚問題, 見圖 1。3粉末涂裝常規(guī)工藝及注意事項(xiàng)為了提高粉末涂層與基體結(jié)合力,降低工件表面脫脂 水洗 除銹 水洗 表調(diào) 磷化 水洗 去離子水洗 烘干 。脫脂主要是利用含有表面活性劑的堿性物質(zhì)對工 件

7、表面進(jìn)行除油和去污,但有的小型加工廠可能會選 擇有機(jī)溶劑除油, 這種脫脂方式雖然簡便, 但有機(jī)溶劑對環(huán)境及操作者的危害非常大 。脫脂干凈后, 需要對工 件表面進(jìn)行徹底水洗,防止工件從前道工序帶過來的 殘留槽液及雜質(zhì)對磷化膜完整性的影響 。除銹工序大多選用稀硫酸或稀磷酸的酸性液對工 件進(jìn)行浸泡處理, 對于表面銹蝕嚴(yán)重的工件, 需要采用 噴砂或拋丸等機(jī)械方法處理,但機(jī)械除銹后仍需對工 件進(jìn)行酸液處理,直至銹跡處理徹底后才能進(jìn)入下道 工序 。 除銹后的水洗主要是防止工件殘留酸性液過多 而破壞表調(diào)液的酸堿平衡,同時(shí)也為表面調(diào)整工序提 供更加新鮮光潔的基體表面 。表面調(diào)整工序主要是改變工件表面微觀狀態(tài)

8、、 細(xì)化 磷化結(jié)晶 、 縮短磷化時(shí)間, 同時(shí)也能消除鋼鐵表面狀態(tài) 的差異對磷化膜質(zhì)量的影響, 可以說表調(diào)工序質(zhì)量的好 壞, 將直接影響磷化膜的最終質(zhì)量, 如圖 2、 3所示 。磷化是大幅度提高金屬表面涂層耐腐蝕性的一種 簡單可靠 、 費(fèi)用低廉 、 操作方便的工藝方法 。 按磷化液的磷酸鹽分類, 有磷酸鋅系 、磷酸錳系 、 磷酸鐵系, 此 外, 磷酸鋅鹽中還有加鈣的鈣系, 加錳 、鎳的 “ 三元磷 化 ” 體系等 。 磷化成膜完整后, 需要及時(shí)對工件進(jìn)行徹底的水洗, 一般水洗 2次,建議最后一道水洗采用新鮮 純水洗, 以免殘留的酸性液對涂料產(chǎn)生的不良影響, 水 洗干凈后, 需要對工件進(jìn)行除水干燥

9、, 一般烘干條件為 150 、 1030min 。 注意烘干溫度不宜過高, 以免磷化 膜出現(xiàn)發(fā)白及粉化等缺陷 。粉末噴涂粉末靜電噴涂設(shè)備主要由靜電發(fā)生器 、 粉末噴槍 、 供粉裝置 、 供氣系統(tǒng)及回收裝置等五大部分組成 。噴涂準(zhǔn)備工作:首先開啟噴槍的電源開關(guān)和氣壓 開關(guān),然后根據(jù)工件規(guī)格大小對噴槍出粉量及霧化氣 壓進(jìn)行調(diào)整, 一般噴粉量控制在 300600g/min, 霧化105Pa ,粉桶流化氣壓 (0.50.8 105Pa , 靜電壓 6080kV , 如果是漏底不良件返 噴, 靜電壓設(shè)定應(yīng)不大于 40kV ;噴涂過程中, 一般遵循自上而下 、 從左到右的操作原則, 確保工件上粉均勻 。固

10、化過程分為熔融 、 流平 、 膠化和固化 4個(gè)階段, 溫度升高到熔點(diǎn)后, 工件上的表層粉末開始融化, 并逐 漸與內(nèi)部粉末形成漩渦直到全部融化,粉末全部融化 后, 開始慢慢流動(dòng), 在工件表面形成薄而平整的一層, 此階段稱為流平, 溫度繼續(xù)升高到達(dá)膠點(diǎn)后, 有幾分鐘 短暫的膠化狀態(tài) (溫度保持不變 , 之后溫度繼續(xù)升高, 粉末發(fā)生網(wǎng)狀膠鏈反應(yīng)而徹底固化 。 不同的粉末在烘 烤溫度和時(shí)間上是各不相同的,一般固化爐溫度設(shè)定 在 (19010 , 烘烤時(shí)間為 (255 min , 工件最底部 靜電槍工件接地靜電發(fā)生器電荷分布示意圖 1粉末靜電噴涂原理圖 2無表調(diào)的磷化膜 圖 3 正常表調(diào)后的磷化膜Mod

11、ern Finishing現(xiàn)代涂裝MPF MPF 第 16卷 第 1期2013年 1月30表 2粉末涂裝常見缺陷分析及防治缺陷名稱原因分析解決方法顆粒固化爐內(nèi)雜質(zhì) 用濕布和吸塵器徹底清潔固化爐內(nèi)壁, 重點(diǎn)清理懸掛鏈和風(fēng)管縫隙處, 如果是黑色大顆粒雜質(zhì)就需要檢查風(fēng)管過濾網(wǎng)是否有破損噴粉室內(nèi)雜質(zhì) 每天開機(jī)前, 使用壓縮空氣吹掃噴粉系統(tǒng), 用濕布和吸塵器徹底清潔噴粉設(shè)備和噴粉室 懸掛鏈雜質(zhì) 主要是懸掛鏈擋油板和一次吊具接水盤 (材質(zhì)為熱鍍鋅板 被前處理酸 、 堿蒸氣腐蝕后的產(chǎn)物 。 解 決方法是定期清理這些設(shè)施粉末本身雜質(zhì) 使用前過濾或要求涂料供應(yīng)商更換批次前處理不徹底 及時(shí)清理磷化槽和噴淋管路內(nèi)積

12、渣, 控制好磷化槽液濃度和比例 水質(zhì)雜質(zhì)增加水過濾器, 使用純水做為最后 2道清洗水縮孔脫脂不徹底控制好預(yù)脫脂 、 脫脂槽液的濃度和溫度, 減少工件帶油量, 同時(shí)強(qiáng)化多級水洗 壓縮空氣含油或含水量過大 安裝過濾較好的油水分離器, 及時(shí)排放壓縮空氣中的冷凝水 粉末受潮 改善粉末貯運(yùn)條件, 增加除濕機(jī) 懸掛鏈油品污染 定期清理懸掛鏈或改變空調(diào)送風(fēng)方向 樹脂不兼容換粉時(shí)徹底清理供粉管道及噴粉系統(tǒng)色差 粉末顏料分布不均提高粉末質(zhì)量, 保證粉末的 L 、 a 、 b 值差異性在合理的范圍內(nèi) 隨意調(diào)整固化溫度及固化時(shí)間 控制好設(shè)定溫度和輸送鏈速度, 保持工件固化溫度和時(shí)間的一致性涂層厚薄不均 保證噴粉設(shè)備

13、運(yùn)行良好, 調(diào)整好噴粉工藝參數(shù)及員工作業(yè)手法正確性的培訓(xùn), 確保涂層厚度均勻 一致不同批次涂料對涂料廠家送貨的每批涂料進(jìn)行現(xiàn)場打樣, 確認(rèn)合格后才能投入生產(chǎn)線使用 附著力差 前處理脫脂不凈或水洗不徹底 調(diào)整脫脂工藝參數(shù)和加強(qiáng)最終水洗質(zhì)量及水洗次數(shù)磷化膜發(fā)黃或局部無磷化膜 調(diào)整好磷化槽液濃度和比例, 提高磷化溫度, 確保磷化膜均勻 、 致密 、 完整 工件邊角或夾縫水分未烘干 提高烘干溫度或烘干時(shí)間水質(zhì)含油量 、 含鹽量過大 增加進(jìn)水過濾器, 使用純水做為最后 2道清洗水固化溫度過高或烘干時(shí)間過長 嚴(yán)格按涂料供應(yīng)商提供并通過現(xiàn)場驗(yàn)證后的參數(shù)進(jìn)行作業(yè) 涂料本身的問題要求涂料供應(yīng)更換批次橘皮 樹脂相

14、對分子質(zhì)量的影響 涂料配方中, 高 、 低相對分子質(zhì)量樹脂的均衡改進(jìn) 粉末粒度分布的影響 涂料配方中, 粉末粒徑大小的改進(jìn)流平劑的影響改善粉末涂料的流平性和均涂性, 提高涂膜平整度, 減少橘皮現(xiàn)象粉末涂料受潮或流化床氣壓設(shè)置 過低 嚴(yán)格按現(xiàn)場作業(yè)文件對各參數(shù)的管理, 針對受潮的粉末涂料, 可在生產(chǎn)前 30min 左右對該涂料進(jìn)行流化浮動(dòng), 如果問題依舊, 可以通過一定目數(shù)的過濾篩過濾 1次 技術(shù)人員技能不足 不斷加強(qiáng)對新員工的操作技能培訓(xùn)涂裝設(shè)備的影響 更換相應(yīng)磨損的部件, 也可以采用降低出粉量并提高壓縮空氣輸出量, 改善噴槍霧化性能來加以解決掛具的影響利用銼刀對懸掛點(diǎn)進(jìn)行輕微打磨或?qū)炀呙撈?/p>

15、處理 烘烤溫度及時(shí)間的影響嚴(yán)格按工藝要求設(shè)置, 不得隨意調(diào)整由于粉末涂裝固化溫度高,剛出烘爐的工件表面 涂層較軟,對后道包裝工序及涂層性能檢驗(yàn)都存在一 定的影響, 因此, 工件烘爐出口后, 需要設(shè)置一定的冷 卻段對涂膜進(jìn)行常溫冷卻,確保涂膜表面溫度近似于 室溫狀態(tài),然后才能安排質(zhì)檢人員對工件涂層外觀質(zhì) 量進(jìn)行判定 。3.5操作注意事項(xiàng) 3.5.1靜 電 壓 的 設(shè) 定由于粉末涂料的帶電量與電場強(qiáng)度成正比, 因此,合適地提高靜電壓與粉末的帶電量,會有利于粉末上粉率的提高, 通過生產(chǎn)測驗(yàn), 靜電壓大小與粉末上粉率 的關(guān)系如圖 3所示 。 3.5.2噴 槍 與 工 件 的 距離在靜電壓確定的情況下,

16、電場強(qiáng)度與極間距離成 反比 。 當(dāng)噴槍與工件距離過短時(shí), 會產(chǎn)生火花放電, 距 離太遠(yuǎn), 則粉末的上粉率將降低 。 噴槍距離與擊穿電壓 的關(guān)系如圖 4所示, 從圖中可以看出, 當(dāng)靜電壓控制在 6090kV 時(shí), 噴涂距離應(yīng)保持在 200300mm 之間 。4粉末涂裝常見外觀缺陷防治粉末涂裝常見缺陷分析及防治見表 2。(下轉(zhuǎn)第 38頁 Modern Finishing現(xiàn)代涂裝MPFMPF 第 16卷 第 1期2013年 1月31(上接第 31頁 5結(jié)語隨著汽車市場競爭日益激烈,提高整車質(zhì)量及降 低制造成本是各大汽車制造企業(yè)提高競爭力最直接的 途徑, 粉末涂料作為無溶劑型涂料的代表之一, 不僅工

17、藝簡單, 而且環(huán)保無公害, 因此, 未來汽車涂裝由粉末 涂裝取代溶劑型涂裝呈必然發(fā)展趨勢 。 收稿日期:2012-09-19除自動(dòng)補(bǔ)加藥劑外,而人工加料要注意計(jì)量的準(zhǔn) 確性 (尤其無化驗(yàn)條件 , 盡量使藥劑的消耗量與補(bǔ)給 量達(dá)到平衡, 避免憑經(jīng)驗(yàn)盲目性 。 2.3.2注意 前 處 理的 影響1 除油的影響工件表面的油脂對磷化的影響較大 。 除油完全, 表 面潤濕并能除去部分氧化膜 (如鋁基材 , 陰極晶格反應(yīng) 點(diǎn)較高, 使磷化反應(yīng)面更加均勻地進(jìn)行, 磷化膜結(jié)晶細(xì) 致牢固; 反之, 表面張力大, 嚴(yán)重阻礙磷化膜的生長, 膜 層附著力弱, 磷化不均勻, 甚至得不到相應(yīng)的磷化膜 。用化學(xué)法除油, 若

18、工件表面油污嚴(yán)重, 應(yīng)事先用抹 布擦拭一遍, 清除雜物 、 焊渣, 減輕化學(xué)除油的負(fù)擔(dān) 。為了盡量減少板材壓制過程中造成二次污染, 在 板材表面覆蓋塑料薄膜再壓制, 防油效果不錯(cuò) 。2 除銹的影響工作表面有銹物磷化不上, 必須除盡銹物 。除銹不 單純?nèi)芙饣w表面上的氧化皮和鐵銹, 同時(shí), 活化基體 表面和對磷化有利 。 但除銹也能引起工件表面狀態(tài)組 成變化, 鋼表面的晶格約有 90%遭到破壞, 影響磷化 難以成膜或生成粗糙多孔的磷化膜 (除銹對鋼材的不 良影響視鋼材不同而異,如酸洗對高碳鋼的影響低于 低碳鋼等 。 特別除銹析氫會使鋼材在不同程度上產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象, 降低基材的機(jī)械強(qiáng)度 。所以磷化前盡可能避 免鋼材在不同程度上產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象,降低基材的機(jī)械 強(qiáng)度 。 所以,磷化前盡可能避免酸洗 (尤其無銹冷軋 板 。 非酸洗不可時(shí), 一定選用磷酸或鹽酸 。 因?yàn)?1 鋼 材經(jīng)磷酸除銹后表面形成磷酸鐵藥膜, 工件不泛黃, 對 磷化有利 。 為提高磷酸除銹速度, 增加超聲波酸洗或適 當(dāng)加溫 。 其缺點(diǎn)是成本較高; 2 鹽酸除銹后形成的磷化 膜致密得多 (與硫酸比較 。 二是盡量縮短除銹時(shí)間 (切 勿過腐蝕 ;三是避免工件表面殘酸給后處理帶來影 響