鑄鐵件粉末涂裝中的針孔缺陷的分析

1、鑄鐵件粉末涂裝中的針孔等缺陷之分析（草稿）摘 要：針對(duì)噴粉生產(chǎn)線中出現(xiàn)產(chǎn)品表面有針孔等缺陷問(wèn)題，概述了鑄鐵件在靜電粉末噴涂中因工件材質(zhì)、前處理、水分烘干、粉末噴涂、粉末固化等而產(chǎn)生的針孔缺陷，重點(diǎn)分析其成因及解決方法。關(guān)鍵詞：針孔高遠(yuǎn)紅外輻射加熱鑄鐵件粉末涂料一 涂裝技術(shù)參數(shù)1. 工件：鑄鐵件 W39KG 工件最大綜合尺寸：520 410 >360 縫紉機(jī)機(jī)頭 形狀比較復(fù)雜，噴砂質(zhì)量、表觀比較差。2. 工作鏈速：0.7m/min3. 粉末涂料種類(lèi)：環(huán)氧（熱固性江蘇太倉(cāng)“老虎”牌 10min， 200）4. 環(huán)境要求：相對(duì)濕度：60-80%, 溫度：20-30CO10C）5. 壓縮空氣要求

2、：1 ）壓力：0.7MPa2）含水量：小于1.3 克 /m33）含油率：0.1ppm 0.01 m g/ m34）含塵量：小于1.0 克 /m30.85MPa)附：?jiǎn)温輻U空壓機(jī)（上海佳力士機(jī)械0G08F1.1 m3/h儲(chǔ)氣罐 0.28 m3膜式高效凈化器（活性炭沈陽(yáng) 德國(guó)技術(shù)）1. 前處理：大連恒利提供鋅系磷化藥液，常溫脫脂-水洗1-表調(diào)-磷化-水洗2-水洗3要求控制磷化膜粗糙問(wèn)題，鋅系最佳膜厚為1.5-2 克每平方米2. 水分烘干10min， 120-220，現(xiàn) 140螺旋翅片加熱，循環(huán)風(fēng)機(jī)3. 噴粉進(jìn)入噴粉室工件表面溫度：W 50 C噴粉室附近干擾氣流橫向速度：<0.3m/s4. 粉

3、末固化高遠(yuǎn)紅外輻射加熱10min， 120-220，現(xiàn) 11min， 240循環(huán)風(fēng)機(jī)三.鑄鐵件常見(jiàn)鑄鐵件為灰口鑄鐵，含碳量在2%至4%之間，碳主要以石墨相存在。鑄鐵件表面疏松多孔，特別是當(dāng)鑄造質(zhì)量不高的情況下，鑄鐵件表面缺陷更加突出，因此，鑄鐵噴粉比較困難，廢品率較高。主 要表現(xiàn)在涂層結(jié)合強(qiáng)度差，孔隙率高，容易返銹。因此在做鑄鐵件前處理工藝時(shí)要格外的小心。四.針孔1 .針孔是指涂膜表面存在像被針尖刺過(guò)的小圓孔，類(lèi)似皮革毛孔，孔徑約 100m。針孔是指粉末涂料從熔融到固化的過(guò)程中，涂層中的氣體從底層穿過(guò)高粘度的、已接近封閉的彈性樹(shù)脂層到達(dá)涂層表面，而未逸出所形成的缺陷。突破界面者為針孔，來(lái)不及排

4、除者為氣泡。涂層中 的氣體可以是空氣、水蒸氣或氫氣(鍍鋅層中帶來(lái)的)等。根本解決方法是噴涂前徹底排除氣體。小 量的無(wú)法排除的氣體，也可用控制烘干和噴涂條件的方法避免產(chǎn)生針孔或氣泡。據(jù)計(jì)算，排除涂層的空氣需要 26秒，在除膜開(kāi)始固化前的安全熔融流平段(100135攝氏度)升溫慢些。給予足夠的排氣時(shí)間?；虿扇」ぜA(yù)熱后噴粉的方法，均有效果。2 .通常情況下，針孔由以下原因造成：(1)工件脫脂除銹不徹底或磷化后水洗不凈，有油污或水-檢查前處理各溶液參數(shù)是否符合要求(溫度、濃度等)，液面臟否，(2)壓縮空氣含有過(guò)多的油和水 -紙巾蒙住管口，十幾分鐘后觀察：破口邊緣是否有油和水(濕 了，黃了？)及時(shí)排放

5、壓縮空氣冷凝水。.(3)粉末或設(shè)備受化學(xué)物質(zhì)污染(如硅膠、玻璃膠、輸送鏈滴油等)-確有個(gè)案，重點(diǎn)檢查粉房(4)噴槍電壓過(guò)高，造成涂層擊穿；噴槍與工件距離太近，造成涂層擊穿-調(diào)低靜電壓拉遠(yuǎn)噴槍與工件之間的距離，并注意噴槍在工作時(shí)不宜對(duì)工件局部地方作長(zhǎng)時(shí)間的停留(5)涂層過(guò)厚，造成靜電排斥，(6)閃干不充分。烘烤升溫太快，溶劑急劇揮發(fā)形成的。(7)涂料，黏度大，流動(dòng)性差，氣泡釋放性差。(8)粉末受潮，含水量大，-120目篩網(wǎng)內(nèi)無(wú)粉，可用。呈粉狀散落，可用。應(yīng) 30c以下，通風(fēng)， 干燥，6-8月保存期。粉末適當(dāng)干燥處理，過(guò)篩后用。(9)工件表面有許多毛細(xì)孔，如鑄件；內(nèi)有殘余揮發(fā)物另外，大多數(shù)人認(rèn)為由

6、于工件基體未完全干燥，噴粉經(jīng)固化時(shí)，由于水蒸汽的蒸發(fā)是產(chǎn)生針孔的主 要原因。但實(shí)際上工件的材質(zhì)不配通常是產(chǎn)生針孔的根本原因。由于有些材質(zhì)金屬原子之間的結(jié)構(gòu)不是 很緊密，在強(qiáng)電壓的情況下(噴粉所用的電壓一般高達(dá)60-100KV)使金屬原子排列秩序發(fā)生變化(緊密排列)，造成一些細(xì)微裂紋或部分脫落，噴涂后固化時(shí)在里面的空氣釋放而產(chǎn)生針孔。若確認(rèn)為工件材質(zhì) 原因所致，可用砂紙打磨或提高工件噴砂質(zhì)量。5 .粉末涂料1 .粉末涂料是粉末狀無(wú)溶劑涂料，在固化過(guò)程中才能熔融流動(dòng)粉末涂料中含有一定量的揮發(fā)性物質(zhì)如水、低分子有機(jī)化合物等(一般小于1%)?；谋砻嬗袝r(shí)也含有一些水和其它低分子物質(zhì)。加熱干燥（固化）時(shí)

7、這些物質(zhì)要揮發(fā)，如果粉末涂層膠化或快要膠化時(shí)仍未揮發(fā)完畢，？將在涂層表面形成針孔嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成涂層起泡。涂層越厚，這種現(xiàn)象就越嚴(yán)重。若采用高遠(yuǎn)紅外干燥 （固化），涂層將在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到這些物質(zhì)的沸點(diǎn)之上；而且是由里及表的加熱與其揮發(fā)排出方向一致。？這些物質(zhì)就會(huì)在涂層膠化前揮發(fā)掉，不會(huì)在涂層表面形成揮發(fā)孔即針孔。2 .利用靜電均勻地噴涂至經(jīng)過(guò)噴砂、除油、除銹、銘化、鍍鋅等前處理的工件表面上，在規(guī)定的固化 溫度和時(shí)間條件下進(jìn)行熔融、流平和交聯(lián)固化，而在工件表面形成均勻、致密和與工件結(jié)合牢固的涂層。3 .由于缺乏溶劑來(lái)潤(rùn)濕和提高涂膜流動(dòng)性，導(dǎo)致粉末涂料比液體涂料更難去除表面缺陷。成膜過(guò)程可分為熔融聚結(jié)，

8、形成涂膜，流平三個(gè)階段。影響涂膜流動(dòng)和流平的關(guān)鍵因素是樹(shù)脂的熔融粘度、體系的表面張力和膜厚。而熔融粘度尤其取決于固化溫度、固化速度和升溫速率。4 .所購(gòu)買(mǎi)的樹(shù)脂，不同批次間，樹(shù)脂反應(yīng)基團(tuán)含量的指標(biāo)差別較大，常常造成配方不準(zhǔn)，造成固化成 膜后，涂膜中含有不同程度的未反應(yīng)的熱塑性的樹(shù)脂。在冷熱變化中，由于熱塑性樹(shù)脂的收縮率要大于 熱固性樹(shù)脂的收縮率，因而，這種涂膜在冷卻后，由于收縮率的差別形成了凸凹或褶皺，使涂膜產(chǎn)生針 孔或細(xì)紋。這也是為什么剛從烘箱里取出來(lái)時(shí)光潔，隨著逐步的冷卻，就會(huì)顯現(xiàn)出針孔或細(xì)紋的原因了。6 .高遠(yuǎn)紅外輻射加熱紅外輻射加熱就是采用各種紅外元件將能源轉(zhuǎn)化為紅外輻射能，對(duì)加熱固化

9、設(shè)備內(nèi)所需加熱固化工 件進(jìn)行均勻輻射；使涂膜接受到紅外熱輻射，產(chǎn)生電子、原子或分子振動(dòng)，從而加熱涂膜。其加熱效率要遠(yuǎn)高于對(duì)流加熱。這種方法適合表面類(lèi)件。對(duì)于有輻照陰影類(lèi)工件，一般來(lái)說(shuō)，只要設(shè)計(jì)得當(dāng)，將其與 自然對(duì)流或強(qiáng)制對(duì)流加熱結(jié)合起來(lái)。即可實(shí)現(xiàn)均勻加熱。高遠(yuǎn)紅外快速加熱是高強(qiáng)度、高密度全波段2.3-25科（短、中、長(zhǎng)）覆蓋的遠(yuǎn)紅外熱輻射加熱。高強(qiáng)度、高密度的短波段粒子可輕易地穿透涂膜，直達(dá)金屬基體表面，使基體表面首先迅速加熱；同理，中波段遠(yuǎn)紅外粒子穿透能力次之、加熱金屬基體表面和涂膜中部；長(zhǎng)波段遠(yuǎn)紅外粒子用于加熱涂膜。從而實(shí)現(xiàn)了 整個(gè)涂膜的加熱過(guò)程是由里及表進(jìn)行的，與涂料中溶劑和交聯(lián)干燥（固

10、化）反應(yīng)所產(chǎn)生的揮發(fā)物的排出方向一致，有利于加快干燥（固化）速度，從而實(shí)現(xiàn)涂膜快速加熱干燥（固化）。涂膜的干燥（固化）時(shí)間可縮短至30秒-5分鐘；一般為常規(guī)的 1/2-1/10。通常，工件表層和涂膜同時(shí)被加熱，使傳熱方向與各種揮發(fā)物擴(kuò)散逃逸方向一致，避免氣泡、針孔 等缺陷。但對(duì)鑄鐵件，選用要謹(jǐn)慎。升溫時(shí)間過(guò)短，有機(jī)物揮發(fā)不均勻，涂膜易出現(xiàn)針孔、氣泡、縮孔等缺陷輻照陰影較大（形狀復(fù)雜類(lèi)）工件：首先采用高遠(yuǎn)紅外輻射加熱使工件表面涂膜熔融、進(jìn)入流平狀態(tài)后。再采用斷續(xù)式高遠(yuǎn)紅外與內(nèi)熱循環(huán)風(fēng)復(fù)合加熱進(jìn)行均熱保溫。即通過(guò)循環(huán)風(fēng)帶走輻射較強(qiáng)處多余 的能量；使該處可以繼續(xù)接受高遠(yuǎn)紅外輻射，而不至于產(chǎn)生過(guò)固化現(xiàn)

11、象。從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)涂膜均勻、快速 地進(jìn)行干燥（固化）。生產(chǎn)中遠(yuǎn)紅外烘烤控制溫度和時(shí)間，應(yīng)視具體情況而定。它取決于遠(yuǎn)紅外爐膛效率，工件薄厚。粉 末種類(lèi)等多種因素。粉末涂料要求固化條件是苛刻的，可選的波動(dòng)范圍很窄，稍有超越就會(huì)造成缺陷。七試驗(yàn)過(guò)程1. 未經(jīng)前處理-水分烘干-粉末固化2 臺(tái)2. 經(jīng)前處理-固化爐中烘干-粉末固化2 臺(tái)3. 經(jīng)前處理-水分烘干、固化爐中烘干-粉末固化2 臺(tái)4. 經(jīng)前處理-三洋噴粉（尚未試驗(yàn)）2 臺(tái)5. 經(jīng)前處理- 更高溫烘烤工件（客戶(hù)試驗(yàn)）1 臺(tái)6. 經(jīng)前處理-別處噴粉（箱式爐，熱風(fēng)循環(huán)，客戶(hù)試驗(yàn)）7. 板件噴粉，質(zhì)量相當(dāng)好八現(xiàn)象觀察1 . 過(guò)程1 、2、3、5，均無(wú)改善

12、2 .過(guò)程6，無(wú)針孔，表觀質(zhì)量不錯(cuò)3 .過(guò)程1、2、3中，剛出爐時(shí)，針孔較少、較小，過(guò)2-4分鐘逐漸增多；工件加工面上也有針孔。九初步結(jié)論1. 鑄鐵件表面疏松多孔2. 升溫時(shí)間過(guò)短，有機(jī)物揮發(fā)不均勻，涂膜易出現(xiàn)針孔、氣泡、縮孔等缺陷3. 升溫時(shí)間過(guò)短，溶劑急劇揮發(fā)，流平劑未起潤(rùn)濕和流平作用。 熔融流平時(shí)的時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)。4. 嚴(yán)格控制前處理工藝，檢查粉末、壓縮空氣的質(zhì)量。5. 提高烘干溫度6. 對(duì)流加熱：適合于非金屬基體及表面形狀復(fù)雜工件加熱。7. 最佳加熱干燥（固化）方法為高遠(yuǎn)紅外或高遠(yuǎn)紅外與內(nèi)熱循環(huán)風(fēng)復(fù)合加熱8.十解決方法1. 為減少針孔的影響，可采取如下措施：（ 1）嚴(yán)格控制表面預(yù)處理質(zhì)量和噴涂工藝表面預(yù)處理好，要求工作表面不得含