浅谈粉末静电喷涂工艺及常见缺陷防治_程为华_图文

1、0引言粉末涂料自 20世纪 60年代开始引入我国,当时 应用领域非常少, 仅在某些电绝缘零部件上应用 。 随着 环保的要求越来越高,涂装行业迫切需要选择环保涂 料 (水性涂料与粉末涂料 及无公害涂装工艺 。 由于粉 末涂料几乎不含 VOC,而且粉末利用率高达 95%左 右,因此粉末涂料及粉末静电涂装技术在涂装行业中 的应用越来越广泛 。1粉末涂料的组成及特性涂料可分为热固型和热塑型两大类,粉末涂料一 般为热固型, 主要特性如下:1 粉末涂料无 VOC 排放, 不含有机溶剂及其他有 毒成分, 相比溶剂型涂料安全性更高;2 粉末涂料属 100%固体体系, 喷溢的粉末涂料可回收再利用, 利用率高达

2、95%以上;3 粉末涂料可一次性获得 60m 以上的高防腐性 厚膜层, 相当于溶剂型涂料喷涂几道的厚度, 减少了施 工的道数, 既节能环保, 又提高了生产效率;4 涂料施工时, 不需要按季节变化来对黏度进行 调整和控制, 施工非常方便 。当然, 粉末涂料目前在工艺上也存在一些不足, 例如粉末涂料不能像液态涂料那样可以迅速换色;粉末 涂料边角上粉不均匀;粉末涂料无法像溶剂型涂料那 样随意获得超薄膜层; 粉末涂料所需固化温度高; 粉末 涂料施工现场的粉尘浓度过高时可能存在粉尘着火爆 炸的危险等 。表 1粉末涂料组成的四大主体名 称基本特点基料 环氧树脂 、 环氧和聚酯改性树脂 、 聚氨酯 、 丙烯

3、酸树脂等 颜填料 无机颜料及各种填料 (碳酸钙 、 硫酸钡 、 滑石粉 、 石英粉 固化剂 与基料预先混合,对粉末涂料及涂膜性能有着决定性的作用添加剂流平剂 、 催化剂及为了降低涂膜在成膜过程中产生缺陷 所需的各种助剂浅谈粉末静电喷涂工艺及常见缺陷防治程 为 华 , 傅昌勇 , 陈 星星 , 张 伦周(奇瑞汽车股份有限公司, 安徽 芜湖 241009摘要:简 要 介绍 粉 末 涂 料的 组 成、 特 性 及 其 喷 涂 原理, 详细阐述 粉 末 静 电 喷 涂 工 艺及 喷 涂 注意事项 , 同时 就 粉 末 涂 装 常文献标识码:B文章编号: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现代涂装MPFMPF 第 16卷 第 1期2013年 1月292粉末静电喷涂原理粉末静电喷涂是利用高压电晕放电产生静电场, 带有负电荷的粉末在静电力和运载气体的双重作用 下, 涂料均匀地飞向接地工件, 当粉层达到一定的厚度时, 粉层之间因为“ 同性相斥 ” 原理, 阻止工件进一步上 粉, 从而避免工件表面粉层过厚问题, 见图 1。3粉末涂装常规工艺及注意事项为了提高粉末涂层与基体结合力,降低工件表面脱脂 水洗 除锈 水洗 表调 磷化 水洗 去离子水洗 烘干 。脱脂主要是利用含有表面活性剂的碱性物质对工 件

7、表面进行除油和去污,但有的小型加工厂可能会选 择有机溶剂除油, 这种脱脂方式虽然简便, 但有机溶剂对环境及操作者的危害非常大 。脱脂干净后, 需要对工 件表面进行彻底水洗,防止工件从前道工序带过来的 残留槽液及杂质对磷化膜完整性的影响 。除锈工序大多选用稀硫酸或稀磷酸的酸性液对工 件进行浸泡处理, 对于表面锈蚀严重的工件, 需要采用 喷砂或抛丸等机械方法处理,但机械除锈后仍需对工 件进行酸液处理,直至锈迹处理彻底后才能进入下道 工序 。 除锈后的水洗主要是防止工件残留酸性液过多 而破坏表调液的酸碱平衡,同时也为表面调整工序提 供更加新鲜光洁的基体表面 。表面调整工序主要是改变工件表面微观状态

8、、 细化 磷化结晶 、 缩短磷化时间, 同时也能消除钢铁表面状态 的差异对磷化膜质量的影响, 可以说表调工序质量的好 坏, 将直接影响磷化膜的最终质量, 如图 2、 3所示 。磷化是大幅度提高金属表面涂层耐腐蚀性的一种 简单可靠 、 费用低廉 、 操作方便的工艺方法 。 按磷化液的磷酸盐分类, 有磷酸锌系 、磷酸锰系 、 磷酸铁系, 此 外, 磷酸锌盐中还有加钙的钙系, 加锰 、镍的 “ 三元磷 化 ” 体系等 。 磷化成膜完整后, 需要及时对工件进行彻底的水洗, 一般水洗 2次,建议最后一道水洗采用新鲜 纯水洗, 以免残留的酸性液对涂料产生的不良影响, 水 洗干净后, 需要对工件进行除水干燥

9、, 一般烘干条件为 150 、 1030min 。 注意烘干温度不宜过高, 以免磷化 膜出现发白及粉化等缺陷 。粉末喷涂粉末静电喷涂设备主要由静电发生器 、 粉末喷枪 、 供粉装置 、 供气系统及回收装置等五大部分组成 。喷涂准备工作:首先开启喷枪的电源开关和气压 开关,然后根据工件规格大小对喷枪出粉量及雾化气 压进行调整, 一般喷粉量控制在 300600g/min, 雾化105Pa ,粉桶流化气压 (0.50.8 105Pa , 静电压 6080kV , 如果是漏底不良件返 喷, 静电压设定应不大于 40kV ;喷涂过程中, 一般遵循自上而下 、 从左到右的操作原则, 确保工件上粉均匀 。固

10、化过程分为熔融 、 流平 、 胶化和固化 4个阶段, 温度升高到熔点后, 工件上的表层粉末开始融化, 并逐 渐与内部粉末形成漩涡直到全部融化,粉末全部融化 后, 开始慢慢流动, 在工件表面形成薄而平整的一层, 此阶段称为流平, 温度继续升高到达胶点后, 有几分钟 短暂的胶化状态 (温度保持不变 , 之后温度继续升高, 粉末发生网状胶链反应而彻底固化 。 不同的粉末在烘 烤温度和时间上是各不相同的,一般固化炉温度设定 在 (19010 , 烘烤时间为 (255 min , 工件最底部 静电枪工件接地静电发生器电荷分布示意图 1粉末静电喷涂原理图 2无表调的磷化膜 图 3 正常表调后的磷化膜Mod

11、ern Finishing现代涂装MPF MPF 第 16卷 第 1期2013年 1月30表 2粉末涂装常见缺陷分析及防治缺陷名称原因分析解决方法颗粒固化炉内杂质 用湿布和吸尘器彻底清洁固化炉内壁, 重点清理悬挂链和风管缝隙处, 如果是黑色大颗粒杂质就需要检查风管过滤网是否有破损喷粉室内杂质 每天开机前, 使用压缩空气吹扫喷粉系统, 用湿布和吸尘器彻底清洁喷粉设备和喷粉室 悬挂链杂质 主要是悬挂链挡油板和一次吊具接水盘 (材质为热镀锌板 被前处理酸 、 碱蒸气腐蚀后的产物 。 解 决方法是定期清理这些设施粉末本身杂质 使用前过滤或要求涂料供应商更换批次前处理不彻底 及时清理磷化槽和喷淋管路内积

12、渣, 控制好磷化槽液浓度和比例 水质杂质增加水过滤器, 使用纯水做为最后 2道清洗水缩孔脱脂不彻底控制好预脱脂 、 脱脂槽液的浓度和温度, 减少工件带油量, 同时强化多级水洗 压缩空气含油或含水量过大 安装过滤较好的油水分离器, 及时排放压缩空气中的冷凝水 粉末受潮 改善粉末贮运条件, 增加除湿机 悬挂链油品污染 定期清理悬挂链或改变空调送风方向 树脂不兼容换粉时彻底清理供粉管道及喷粉系统色差 粉末颜料分布不均提高粉末质量, 保证粉末的 L 、 a 、 b 值差异性在合理的范围内 随意调整固化温度及固化时间 控制好设定温度和输送链速度, 保持工件固化温度和时间的一致性涂层厚薄不均 保证喷粉设备

13、运行良好, 调整好喷粉工艺参数及员工作业手法正确性的培训, 确保涂层厚度均匀 一致不同批次涂料对涂料厂家送货的每批涂料进行现场打样, 确认合格后才能投入生产线使用 附着力差 前处理脱脂不净或水洗不彻底 调整脱脂工艺参数和加强最终水洗质量及水洗次数磷化膜发黄或局部无磷化膜 调整好磷化槽液浓度和比例, 提高磷化温度, 确保磷化膜均匀 、 致密 、 完整 工件边角或夹缝水分未烘干 提高烘干温度或烘干时间水质含油量 、 含盐量过大 增加进水过滤器, 使用纯水做为最后 2道清洗水固化温度过高或烘干时间过长 严格按涂料供应商提供并通过现场验证后的参数进行作业 涂料本身的问题要求涂料供应更换批次橘皮 树脂相

14、对分子质量的影响 涂料配方中, 高 、 低相对分子质量树脂的均衡改进 粉末粒度分布的影响 涂料配方中, 粉末粒径大小的改进流平剂的影响改善粉末涂料的流平性和均涂性, 提高涂膜平整度, 减少橘皮现象粉末涂料受潮或流化床气压设置 过低 严格按现场作业文件对各参数的管理, 针对受潮的粉末涂料, 可在生产前 30min 左右对该涂料进行流化浮动, 如果问题依旧, 可以通过一定目数的过滤筛过滤 1次 技术人员技能不足 不断加强对新员工的操作技能培训涂装设备的影响 更换相应磨损的部件, 也可以采用降低出粉量并提高压缩空气输出量, 改善喷枪雾化性能来加以解决挂具的影响利用锉刀对悬挂点进行轻微打磨或对挂具脱漆

15、处理 烘烤温度及时间的影响严格按工艺要求设置, 不得随意调整由于粉末涂装固化温度高,刚出烘炉的工件表面 涂层较软,对后道包装工序及涂层性能检验都存在一 定的影响, 因此, 工件烘炉出口后, 需要设置一定的冷 却段对涂膜进行常温冷却,确保涂膜表面温度近似于 室温状态,然后才能安排质检人员对工件涂层外观质 量进行判定 。3.5操作注意事项 3.5.1静 电 压 的 设 定由于粉末涂料的带电量与电场强度成正比, 因此,合适地提高静电压与粉末的带电量,会有利于粉末上粉率的提高, 通过生产测验, 静电压大小与粉末上粉率 的关系如图 3所示 。 3.5.2喷 枪 与 工 件 的 距离在静电压确定的情况下,

16、电场强度与极间距离成 反比 。 当喷枪与工件距离过短时, 会产生火花放电, 距 离太远, 则粉末的上粉率将降低 。 喷枪距离与击穿电压 的关系如图 4所示, 从图中可以看出, 当静电压控制在 6090kV 时, 喷涂距离应保持在 200300mm 之间 。4粉末涂装常见外观缺陷防治粉末涂装常见缺陷分析及防治见表 2。(下转第 38页 Modern Finishing现代涂装MPFMPF 第 16卷 第 1期2013年 1月31(上接第 31页 5结语随着汽车市场竞争日益激烈,提高整车质量及降 低制造成本是各大汽车制造企业提高竞争力最直接的 途径, 粉末涂料作为无溶剂型涂料的代表之一, 不仅工

17、艺简单, 而且环保无公害, 因此, 未来汽车涂装由粉末 涂装取代溶剂型涂装呈必然发展趋势 。 收稿日期:2012-09-19除自动补加药剂外,而人工加料要注意计量的准 确性 (尤其无化验条件 , 尽量使药剂的消耗量与补给 量达到平衡, 避免凭经验盲目性 。 2.3.2注意 前 处 理的 影响1 除油的影响工件表面的油脂对磷化的影响较大 。 除油完全, 表 面润湿并能除去部分氧化膜 (如铝基材 , 阴极晶格反应 点较高, 使磷化反应面更加均匀地进行, 磷化膜结晶细 致牢固; 反之, 表面张力大, 严重阻碍磷化膜的生长, 膜 层附着力弱, 磷化不均匀, 甚至得不到相应的磷化膜 。用化学法除油, 若

18、工件表面油污严重, 应事先用抹 布擦拭一遍, 清除杂物 、 焊渣, 减轻化学除油的负担 。为了尽量减少板材压制过程中造成二次污染, 在 板材表面覆盖塑料薄膜再压制, 防油效果不错 。2 除锈的影响工作表面有锈物磷化不上, 必须除尽锈物 。除锈不 单纯溶解基体表面上的氧化皮和铁锈, 同时, 活化基体 表面和对磷化有利 。 但除锈也能引起工件表面状态组 成变化, 钢表面的晶格约有 90%遭到破坏, 影响磷化 难以成膜或生成粗糙多孔的磷化膜 (除锈对钢材的不 良影响视钢材不同而异,如酸洗对高碳钢的影响低于 低碳钢等 。 特别除锈析氢会使钢材在不同程度上产生氢脆现象, 降低基材的机械强度 。所以磷化前尽可能避 免钢材在不同程度上产生氢脆现象,降低基材的机械 强度 。 所以,磷化前尽可能避免酸洗 (尤其无锈冷轧 板 。 非酸洗不可时, 一定选用磷酸或盐酸 。 因为:1 钢 材经磷酸除锈后表面形成磷酸铁药膜, 工件不泛黄, 对 磷化有利 。 为提高磷酸除锈速度, 增加超声波酸洗或适 当加温 。 其缺点是成本较高; 2 盐酸除锈后形成的磷化 膜致密得多 (与硫酸比较 。 二是尽量缩短除锈时间 (切 勿过腐蚀 ;三是避免工件表面残酸给后处理带来影 响