貴陽塑粉：粉末靜電噴涂工藝及常見缺陷防治

貴陽塑粉：粉末靜電噴涂工藝及常見缺陷防治

粉末涂料自20世紀60年代開始引入我國，當時應用領域非常少，僅在某些電絕緣零部件上應用。隨著環保的要求越來越高，涂裝行業迫切需要選擇環保涂料（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95%左右，因此粉末涂料及粉末靜電涂裝技術在涂裝行業中應用越來越廣泛。

1  粉末涂料的組成及特性

粉末涂料先由特制樹脂、顏填料、固化劑及其它助劑以一定的比例混合而成，然后再通過攪拌、熱擠壓、冷卻、粉碎和過篩等工藝配制而成。

1.1  粉末涂料組成的四大主體

粉末涂料組成的四大主體見表1。

1.2  粉末涂料的特點

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，不含有機溶劑及其它有毒成份，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95% 以上；

3） 粉末涂料可一次性獲得60微米以上的高防腐性厚膜層，相當于溶劑型涂料噴涂幾道的厚度，減少了施工的道數，既節能環保，又提高了生產效率；

4）涂料施工時，不需要按季節變化來對粘度進行調整和控制，施工非常方便；

當然，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；粉末涂料無法象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；粉末涂料施工現場的粉塵濃度含量過高時可能存在粉塵著火爆炸的危險等。

2  粉末靜電噴涂原理

粉末靜電噴涂是利用高壓電暈放電產生靜電場，帶有負電荷的粉末在靜電力和運載氣體的雙重作用下，涂料均勻地飛向接地工件，當粉層達到一定的厚度時，粉層之間因為“同性相斥”原理，阻止工件進一步上粉，從而避免工件表面粉層過厚問題，見圖1。

3  粉末涂裝常規工藝及注意事項

為了提高粉末涂層與基體結合力，降低工件表面雜質對涂層外觀的影響，涂裝前，需要對工件進行表面處理，一般粉末涂裝工藝流程：前處理→粉末噴涂→烘干固化→冷卻檢驗。

3.1  前處理工序

脫脂→水洗→除銹→水洗→表調→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對工件表面進行除油和去污，但有的小型加工廠可能會選擇有機溶劑除油，這種脫脂方式雖然簡便，但有機溶劑對環境及操作者的危害非常大。脫脂干凈后，需要對工件表面進行徹底水洗，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行浸泡處理，對于表面銹蝕嚴重的工件，需要采用噴砂或拋丸等機械方法處理，但機械除銹后仍需對工件進行酸液處理，直至銹跡處理徹底后才能進入下道工序。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液的酸堿平衡，同時也為表面調整工序提供更加新鮮光潔的基體表面。

表面調整工序主要是改變工件表面微觀狀態、細化磷化結晶、縮短磷化時間，同時也能消除鋼鐵表面狀態的差異對磷化膜質量的影響，可以說表調工序質量的好壞，將直接影響磷化膜的最終質量，如下圖所示：

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，需要及時對工件進行徹底的水洗，一般水洗兩次，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成膜過程中的不良影響，水洗干凈后，需要對工件進行切水干燥，一般烘干條件為150oC/10-30分鐘左右。注意烘干溫度不宜過高，以免磷化膜出現發白及粉化等缺陷。

3.2  粉末噴涂

粉末靜電噴涂設備主要由靜電發生器、粉末噴槍、供粉裝置、供氣系統及回收裝置等五大部分組成。

噴涂準備工作：首先開啟噴槍的電源開關和氣壓開關，然后根據工件規格大小對噴槍出粉量及霧化氣壓進行調整，一般噴粉量控制在每分鐘300～600g，霧化氣壓設定在3～5 bar，粉桶流化氣壓0.5～0.8bar，靜電壓60～80KV，如果是漏底不良件返噴，靜電壓設定應不大于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。由于粉末不良件返工時需要脫漆后再重新前處理，返工流程相當復雜。因此在涂裝管理過程中，需要安排專人在噴房出口對工件表面粉層的外觀進行檢查，如發現工件表面噴涂不均或因換色不徹底造成的異色污染，應立即取下該工件，并把工件表面的粉塵吹盡徹底后重新上線。如果是空氣中細小的纖維吸附在粉層表面，可用尖嘴氣槍利用微小氣壓從側面吹掉工件表面的纖維，避免纖維附著造成粉層固化后漆膜外觀不良。      

3.3  烘干固化

固化過程分為熔融、流平、膠化和固化四個階段，溫度升高到熔點后，工件上的表層粉末開始融化，并逐漸與內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，在工件表面形成薄而平整的一層，此階段稱為流平，溫度繼續升高到達膠點后，有幾分鐘短暫的膠化狀態（溫度保持不變），之后溫度繼續升高，粉末發生網狀膠鏈反應而徹底固化。不同的粉末在烘烤溫度和時間上是各不相同的，一般固化爐溫度設定在190±10℃ ，烘烤時間為25±5min ，工件部距離烘爐底部及側壁100mm以上。

3.4  冷卻檢驗

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測驗都存在一定的影響，因此，工件烘爐出口后，需要設置一定的冷卻段對涂膜進行常溫冷卻，確保涂膜表面溫度近似于室溫狀態，然后才能安排質檢人員對工件涂層外觀質量進行判定。

3.5  操作注意事項

3.5.1   靜電壓的設定

由于粉末涂料的帶電量與電場強度成正比，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，通過生產測驗，靜電壓大小與粉末上粉率的關系。

3.5.2   噴槍與工件的距離

在靜電壓確定的情況下，電場強度與極間距離成反比。當噴槍與工件距離過短時，會產生火花放電，距離太遠，則粉末的上粉率將降低。噴槍距離與擊穿電壓的關系，從圖中可以看出，當靜電壓控制在60～90kV時，噴涂距離應保持在200～300mm之間。

4  粉末涂裝常見外觀缺陷防治