靜電粉末噴涂工藝

1、靜電粉末噴涂工藝這是粉末涂裝中目前發(fā)展最快的一種重要施工工藝。 1）基本原理 在噴槍與工件之間形成一個高壓電暈放電電場，當粉末粒子由噴槍口噴出經(jīng)過放電區(qū)時，便補集了大量的電子，成為帶負電的微粒，在靜電吸引的作用下，被吸附到帶正電荷的工件上去。當粉末附著到一定厚度時，則會發(fā)生“同性相斥”的作用，不能再吸附粉末，從而使各部分的粉層厚度均勻，然后經(jīng)加溫烘烤固化后粉層流平成為均勻的膜層。 2）粉末靜電噴涂工藝流程 典型的粉末靜電噴涂工藝流程如下：上件脫脂清洗去銹清洗磷化清洗鈍化粉末靜電噴涂固化冷卻下件 3）影響粉末靜電噴涂質(zhì)量的主要因素 粉末靜電噴涂中，影響噴涂質(zhì)量因素除了工件表面前處理質(zhì)量的好壞以外

2、，還有噴涂時間、噴槍的形式、噴涂電壓、噴粉量、粉末導(dǎo)電率、粉末粒度、粉末粒度、粉末和空氣混合物的速度梯度等。 1、粉末的電阻率 粉末的電阻率在10101016歐姆/厘米較為理想，電阻率過低易產(chǎn)生粉末在分散，電阻率過高會影響涂層厚度。 2、噴粉量 在噴涂開始階段，噴粉量的大小對膜厚有一定的影響，一般噴粉量小，沉積率高。噴粉量一般控制在50克分到1000克分范圍內(nèi)。 3、粉末和空氣混合物的速度和梯度 速度梯度是噴槍出口處的粉末空氣混合物的速度與噴涂距離之比，在一定噴涂時間內(nèi)，隨著噴涂梯度的增大膜厚將減小。4、噴涂距離 噴涂距離是拒制膜層厚的一個主要參數(shù).一般控制在距工件1025厘米,多由噴槍形式來

3、決定. 5、噴涂時間 噴涂時間與噴涂電壓、噴涂距離、噴涂量等幾項參數(shù)是相互影響當噴涂時間增加及噴涂距離很大時，噴涂電壓對膜厚極限值的影響減小。隨著噴粉時間的增加，噴粉量對膜厚的增長率的影響顯著減小。 4）水分散粉末涂裝 水分散粉末涂料是將粉末涂料穩(wěn)定的分散與水介質(zhì)中，它兼具水性涂料與粉末涂料的優(yōu)點，在工藝上可以使用包括浸、刷、噴、靜電涂裝在內(nèi)的一切常規(guī)手段。 5）粉末電泳涂裝 它是綜和粉末涂裝與電流涂裝的產(chǎn)物，兼具二者特點。其基本原理是將粉末粒子（一般要求40m以下），分散與含電泳樹脂的水溶液之中，以水性電泳樹脂為載體，以粉末粒子為成膜物質(zhì)，使粉末粒子帶上電荷，在直流電場中電泳沉積成膜。它適用

4、于形狀復(fù)雜的工件施工。 （二）粉末靜電噴涂設(shè)備的組成和結(jié)構(gòu) 粉末靜電噴涂設(shè)備主要包括：噴粉室、高壓靜電發(fā)生器、靜電噴涂槍、供粉器、粉末回收裝置、工件旋轉(zhuǎn)機構(gòu)等。 1、噴粉室 噴粉室是粉末靜電涂裝的主要設(shè)備之一。保持平穩(wěn)的空氣流動是粉房內(nèi)的清潔，為操作人員提供一個潔凈的工作環(huán)境?？刂茋姺績?nèi)的粉塵含量，使其低于爆炸極限（一般定為10g/m3）。此外，噴粉室要利于清洗，使粉末不易在屋中沉積，以便于改變粉末的顏色，室內(nèi)要有足夠的光線，以利于涂覆工作進行。 2、靜電噴槍 噴槍按其用途可分為手提式噴粉槍，固定式自動噴粉槍，圓盤式噴槍等；按帶電形式分為內(nèi)帶電槍和外帶電槍；按其擴散機構(gòu)形式可分為沖突式槍、反彈

5、式槍、二次進風(fēng)式槍、離心旋杯式槍等。 噴粉槍的帶電機構(gòu)形式是提高噴涂效率來將是很關(guān)鍵的因素。 從總體上來講噴粉設(shè)備的核心就是噴槍和充電系統(tǒng)。就目前市場而言，電暈式噴槍所占的比例極大，這是應(yīng)為采用高壓電暈放電的方式對粉末進行充電所具有的最大的好處就是，能夠噴涂現(xiàn)今所有種類的熱固性粉末涂料，并且能獲得非常好的效果。其優(yōu)點主要表現(xiàn)在優(yōu)良的穩(wěn)定性，上粉率和上粉速度等。 這類噴槍的發(fā)展歷程是這樣的：電壓控制、電流控制、總能量控制。總能量控制是隨著噴槍距離工件的元件，其電壓、電流都在不斷調(diào)整至理想狀態(tài)，以達到最好的涂裝效果。 3、供粉系統(tǒng) 1）供粉系統(tǒng)是把涂覆的粉末料，從盛粉容器連續(xù)均勻的輸送到噴粉槍進行

6、噴涂。 供粉系統(tǒng)由空氣壓縮機、油水分離器、空氣干燥機、調(diào)節(jié)閥、壓縮空氣管道、電磁控制閥門、供粉器、輸粉管道等組成。 2）供粉器的形式 在粉末靜電噴涂供粉系統(tǒng)中，使用的供粉器種類較多，通常可分為：壓力容器式、螺桿或轉(zhuǎn)盤的機械輸送式、文氏里空氣抽吸式。3）粉末回收裝置 粉末的回收可分為濕式法和干式法。 濕式法就是讓帶有粉末的氣流通過液體的容器進行過濾，達到凈化，帶有液體的粉末經(jīng)過干燥處理再重復(fù)利用。 干式法粉末回收是在噴粉室排出的粉末氣流中將粉末顆粒收集下。干式法粉末回收的種類有重力沉降式、慣性分離式、旋風(fēng)分離式、燒結(jié)板分離式等，在實際生產(chǎn)中，往往采用多級回收裝置，以達到更好得分離效果。 關(guān)于粉末

7、的噴涂工藝及設(shè)備就簡單介紹到這里，下面對油漆工藝及設(shè)備作一簡介。 三、油漆工藝及設(shè)備簡介 1、噴漆的目的 首先是防護性，以延長工件壽命，其次是裝式性，達到美觀宜人。再次是特殊用途，以達到特殊性能。如：隔音、決熱、防火等。 根據(jù)涂裝的目的和要求的不同，涂裝的涂層有好幾層組成，其中包括底漆、膩子、面漆罩光等。 底層漆：是與被涂工件機體直接接觸的最下層涂層，底漆層的作用是強化涂層與機體之間的附著力，強化涂層的防護性能。黑色金屬在除裝之前應(yīng)磷化，有色金屬涂裝之前應(yīng)氧化處理。 膩子層：對于粗糙不平的機體，使用膩子層有很多缺點，諸如施工麻煩、降低涂層與機體的結(jié)合力等。 面漆層的主要目的是增加產(chǎn)品的光澤，用

8、于涂層的最外層。 2、涂裝方法 涂裝的方法很多，主要有刷漆法、浸漆法、空氣噴涂法、高壓無氣噴涂法、靜電噴漆法和電泳涂裝法等。 3、涂層的配裝和對產(chǎn)品材料的要求在涂料施工中，很少采用單層涂層，因為這樣的不到均勻無孔的涂層。常采用底漆層加面漆層，根據(jù)需要還可以添加中間層、封閉面漆層外的罩光層。底漆層對被涂工件要有良好的附著力，對面漆層要很好的結(jié)合力，并要具備防銹能力。底漆層和面漆層的配套原則如下： 1）最好是烘干型底漆層與烘干性面漆配套；自干型底漆與自干型面漆配套；同基漆的底漆與面漆配套。 2）當選用強溶劑的面漆時，如：硝基漆，過氯乙烯漆等，底漆層必須能耐強溶劑不被咬起，如醇酸漆、環(huán)氧漆等。 3）

9、底漆和面漆要有大致相近的硬度、伸張程度。 4）發(fā)揮型漆料在固化型底漆上配套時，耐溫?zé)嵝圆睢?5）底漆的油度比面漆的油度要短一些，否則面漆的耐侯性差，并且底漆面漆干燥收縮的不同，易造成各層龜裂。 6）采用多層異類涂層時，往往采用中間層，使漆基過渡，達到底層和面層良好的結(jié)合。 有機涂膜的附著力與產(chǎn)品材質(zhì)本性有關(guān)，按照附著力的大小，可將金屬排列如下： 鎳鋼銅黃銅鋁錫鉛 黑色金屬幾乎對所有類型的底漆都適用，而鎂鋁件及它們的合金，通常采用以鉻酸鋅為機體的鈍化底漆。工件表面最好進行有效的前處理，使之生成一層磷化膜或氧化膜以提高機體與底漆的結(jié)合力。再選用附著力強的底漆。對于鋁件及鍍鋅件絕不能使用紅丹顏料的底

10、漆，否則會引起電化學(xué)作用，使附著力下降。靜電粉末噴涂工藝流程靜電噴涂工藝原理：用靜電噴粉設(shè)備把粉末涂料噴涂到工件的表面，在靜電作用下，粉末會均勻的吸附于工件表面，形成粉狀的涂層；粉狀涂層經(jīng)過高溫烘烤流平固化，變成效果各異的最終涂層；噴涂效果在機械強度、附著力、耐腐蝕、耐老化等方面優(yōu)于噴漆工藝。一表面預(yù)處理。前處理工藝質(zhì)量好壞直接影響粉末涂膜質(zhì)量，前處理不好，造成涂膜易脫落，鼓泡等現(xiàn)象。因此，前處理工作必須予以重視。為了清洗掉鋁制品表面存在著的污垢和缺陷，如灰塵、金屬氧化物、殘留油污、手印、輕微的劃（擦）傷等，在表面處理之前，必須進行必要的表面預(yù)處理。其一般工藝是：脫脂水洗堿蝕洗一次水洗二次水洗

11、中和水洗。（1）脫脂脫脂處理通常也稱為除油，其目的是除去鋁材表面的工藝潤滑油、防銹油和其他污物，以保證在堿腐蝕工序中鋁材表面均勻腐蝕和槽液清潔。（2）堿洗堿洗腐蝕一般采用35-100g/L的NaOH為處理液，其目的是除掉鋁材表面的污物，并將鋁材表面自然氧化膜下的基體金屬裸露，以利于氧化的順利進行。此工序為整個表面處理過程中鋁溶解量最多的工序，其腐蝕量約為20m，處理每平方米鋁材可溶鋁50g。當堿洗液中溶鋁量達30g/L 時則產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀，堆積于槽底形成堅硬固體物。為防止沉淀，一般在生產(chǎn)中添加檸檬酸鈉或葡萄糖酸鈉（1.5g/L）。（3）中和中和的目的主要是除掉堿腐蝕后殘留在鋁材表面的黑色腐蝕

12、斑，以獲得光亮的金屬表面，同時也兼有中和堿液的作用。常用的中和液為HNO3（相對密度1.42）100-400g/L或H2SO4（相對密度1.84）100-200g/L。（4）水清洗在各道工序間采用流動水清洗，目的在于徹底除去制品表面的殘留液和可溶于水的反應(yīng)產(chǎn)物，防止下道工序槽液遭受污染，確保處理的效率和品質(zhì)。二噴涂：工件通過輸送鏈進入噴粉房的噴槍位置準備噴涂作業(yè)。靜電發(fā)生器通過噴槍槍口的電極針向工件方向的空間釋放高壓靜電(負極)，該高壓靜電使從噴槍口噴出的粉末和壓縮空氣的混合物以及電極周圍空氣電離(帶負電荷)。工件經(jīng)過掛具通過輸送鏈接地(接地極)，這樣就在噴槍和工件之間形成一個電場粉末在電場力

13、和壓縮空氣壓力的雙重推動下到達工件表面，依靠靜電吸引在工件表面形成一層均勻的涂層。三烘烤固化：噴涂后的工件通過輸送鏈送入180200的烘房內(nèi)加熱，并保溫相應(yīng)的時間，（15-20分鐘）使之熔化、流平、固化，從而得到我們想要的工件表面效果。(不同的粉末在烘烤溫度和時間上是各不相同的) 。這是在固化工序上應(yīng)注意的。四.檢查：五包裝：檢查后的成品分類擺放在運輸車、周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，相互之間用發(fā)泡紙,氣泡膜等軟包裝緩沖材料隔離，以防止劃傷磨損（可根據(jù)客戶要求包裝）見雜質(zhì)主要來源于噴粉環(huán)境中的顆粒，以及其他各種因素引起的雜質(zhì)，現(xiàn)概括如下。中國涂裝設(shè)備網(wǎng)()。 1.1 固化爐內(nèi)雜質(zhì)。解決方法是用濕布和吸塵器徹底清潔

14、固化爐的內(nèi)壁，重點是懸掛鏈和風(fēng)管縫隙處。如果是黑色大顆粒雜質(zhì)就需要檢查送風(fēng)管濾網(wǎng)是否有破損處，有則及時更換。 1.2 噴粉室內(nèi)雜質(zhì)。主要是灰塵、衣物纖維、設(shè)備磨粒和噴粉系統(tǒng)積垢。解決方法是每天開工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。 1.3 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 1.4 粉末雜質(zhì)。主要是粉末添加劑過多、顏料分散不均、粉末受擠壓造成的粉點等。解決方法是提高粉末質(zhì)量，改進粉末儲運方式。 1.5 前處理雜質(zhì)。主要是磷化渣引起的大顆粒雜質(zhì)和磷化膜黃銹引起的成片小雜質(zhì)。解

15、決方法是及時清理磷化槽和噴淋管路內(nèi)積渣，控制好磷化槽液濃度和比例。 1.6 水質(zhì)雜質(zhì)。主要是前處理所使用的水中含砂量、含鹽量過大引起的雜質(zhì)。解決方法是增加水過濾器，使用純水做為最后兩級清洗水。 涂層縮孔 2.1 前處理除油不凈或者除油后水洗不凈造成表面活性劑殘留而引起的縮孔。解決方法是控制好預(yù)脫脂槽、脫脂槽液的濃度和比例，減少工件帶油量以及強化水洗效果。 2.2 水質(zhì)含油量過大而引起的縮孔。解決方法是增加進水過濾器，防止供水泵漏油。 2.3 壓縮空氣含水量過大而引起的縮孔。解決方法是及時排放壓縮空氣冷凝水。 2.4 粉末受潮而引起的縮孔。解決方法是改善粉末儲運條件，增加除濕機以保證回收粉末及時

16、使用 2.5 懸掛鏈上油污被空調(diào)風(fēng)吹落到工件上而引起的縮孔。解決方法是改變空調(diào)送風(fēng)口位置和方向。 2.6 混粉而引起的縮孔。解決方法是換粉時徹底清理噴粉系統(tǒng) 涂層色差 3.1 粉末顏料分布不均勻引起的色差。解決的方法是提高粉末質(zhì)量，保證粉末的L、a、b相差不大而且正負統(tǒng)一。 3.2 固化溫度不同引起的色差。解決方法是控制好設(shè)定溫度和輸送鏈速度，以保持工件固化溫度和時間的一致性和穩(wěn)定性。 3.3 涂層厚薄不均勻引起的色差。解決方法是調(diào)整好噴粉工藝參數(shù)和保證噴粉設(shè)備運行良好以確保涂層厚度均勻一致 涂層附著力差 4.1 前處理水洗不徹底造成工件上殘留脫脂劑、鉻化渣或者水洗槽被堿液污染而引起的附著力差

17、。解決方法是加強水洗，調(diào)整好脫脂工藝參數(shù)以及防止脫脂液進入磷化后的水洗槽。 4.2 磷化膜發(fā)黃、發(fā)花或者局部無磷化膜而引起的附著力差。解決方法是調(diào)整好磷化槽液濃度和比例，提高磷化溫度。 4.3 工件邊角水分烘干不凈而引起的附著力差。解決方法是提高烘干溫度 4.4 固化溫度不夠而引起的涂層大面積附著力差。解決方法是提高固化溫度 4.5 深井水含油量、含鹽量過大而引起的附著力差。解決方法是增加進水過濾器，使用純水做為最后2道清洗水?？傊勰╈o電噴涂技術(shù)及其應(yīng)用方法還有很多，在實踐中需要靈活運用。 粉末涂層桔皮 5.1 粉末涂料桔皮外觀的判斷方法： (1)目測法 在此測試中，樣板置于雙管熒光燈下。

18、通過適當放置樣板可獲得樣板的反射光源。定性分析反射光的清晰度就可以從視覺上評估流動和流平性質(zhì)。在流動性差(桔皮)情況下，兩個熒光燈管看起來模糊，不清晰，而高流動性產(chǎn)品則可獲得清晰的反射。 (2)“外形測量法” 在此方法中，通過高靈敏探針的偏移來記錄表面形狀。由此可快速區(qū)別由縮孔、針孔或臟污物引起的粗糙、桔皮以及流動不佳引起 5.2 避免桔皮的發(fā)生 在新設(shè)備制造涂裝中，涂層外觀變得越來越重要。因此，涂料工業(yè)的主要目標之一是根據(jù)用戶的最終要求使涂料性能達到最佳，這其中也包括表面外觀滿意。表面狀況通過顏色、光澤、霧影度和表面結(jié)構(gòu)等因素影響視覺效果。光澤和映象清晰度常用于控制涂層的外觀。然而即使用對光

19、澤度很高的涂膜，其表面的波動度也影響著整個涂膜的外觀，同時認為光澤測量也控制不了波動的視覺效果，這種效應(yīng)也被稱為“桔皮”。 桔皮或微波動是尺寸大小在0.1mm10mm之間的波紋狀結(jié)構(gòu)。在高光澤的涂層表面，人們可看到波狀、明暗相間的區(qū)域?？梢詤^(qū)分兩種不同等級的波動：長波動，也稱為桔皮，這是間隔達23距離上能觀察到的波動；另一種叫短波動或微波動，這是間距約50cm處觀察到的波動。 要指出的是有時為了遮蓋底材的表面缺陷或者獲得特殊的涂層表面外觀，而有目的的設(shè)計一定的波動度或波紋結(jié)構(gòu)。因此，“桔皮”可定義為“高光澤表面的波狀結(jié)構(gòu)”，其使漆層表面產(chǎn)生斑紋、未流平的視覺外觀。粉末涂料涂膜的視覺外觀(光澤、

20、霧影度、流平桔皮)的控制非常重要，特別是在不同埸合噴涂的部件組裝時。 影響粉末涂料中涂膜流動和外觀的因素： 在工業(yè)涂料中、粉末涂料在制備和成膜過程中的相變化是獨特的。由于缺乏溶劑來潤濕和提高涂膜流動性,導(dǎo)致粉末涂料比液體涂料更難去除表面缺陷。雖然兩者的主要組份類似,但相比于液體涂料、熱固性的粉末涂料立足于十分不同的機理. 粉末涂料是無溶劑的均一體系。在制備過程中,顏料和其它組份通過熔融混合被分散和部分包裹于低分子固體樹脂中。粉末涂料使用是通過空氣把粉末傳送到底材上(粉末懸浮于空氣中),再通過電荷使之附著于底材上。在預(yù)定的溫度下加熱,使粉末顆粒熔化、聚集在一起(聚結(jié)),流動(成膜),接著流平,這

21、期間通過一個有粘性的液態(tài)階段潤濕表面),最后化學(xué)交聯(lián)形成高分子量的涂膜,這就是粉末涂料的成膜過程。 粉末涂料的桔皮問題 影響涂膜流動和外觀的因素： 成膜過程可分為熔融聚結(jié),形成涂膜,流平三個階段，在給定溫度下,控制熔融聚結(jié)速度最重要的因素是樹脂的熔點、熔融態(tài)粉末顆粒的粘度以及粉末顆粒的大小。中國涂裝設(shè)備網(wǎng)()。為了使流動效果最佳,熔融聚結(jié)應(yīng)當盡可能快地完成,以便有較長時間來完成流平階段。固化劑的使用縮短了可供流動和流平所需的時間,因而那些極為活性的粉末形成的涂膜常呈現(xiàn)桔皮。 影響涂膜流動和流平的關(guān)鍵因素是樹脂的熔融粘度、體系的表面張力和膜厚。轉(zhuǎn)而,熔融粘度尤其取決于固化溫度、固化速度和升溫速率

22、。 以上提及的種種因素,連同粒徑分布和膜厚,通常由所要求的涂膜性能、被涂物件和粉末施工條件等所決定。 粉末噴涂時流動和流平的動力來自體系的表面張力,這一點前面也曾經(jīng)提到。該作用力同施加到涂膜上的分子間引力相反,其結(jié)果導(dǎo)致如熔融粘度越高,則對抗流動和流平的阻力越大。因此,表面張力和分子間引力之間的差值大小決定著涂膜流平的程度。 對于流動性很好的涂料，顯然,該體系的表面張力應(yīng)盡可能高,且熔融粘度盡可能低。這些可通過加入能提高體系表面張力的助劑和使用低分子量低熔點的樹脂來實現(xiàn)。 根據(jù)以上條件制備的涂料能具有極好的流動性,但是由于其高的表面張力會導(dǎo)致縮孔,同時由于較低的熔融粘度會產(chǎn)生流掛,且邊角涂覆性

23、差。實際工作中,體系的表面張力和熔融粘度都控制在特定范圍內(nèi),這樣可得到合格的涂膜表面外觀。 表面張力和熔融粘度對涂膜流動的影響見圖2。圖中可以看到,太低的表面張力或太高的熔融粘度會阻止涂膜流動,導(dǎo)致涂膜流動性差,而表面張力太高時成膜過程中會出現(xiàn)縮孔。熔融粘度太低會使粉末的物理貯存穩(wěn)定性變差,施工時邊角涂覆性差,且施工于立面時產(chǎn)生流掛。 綜上所述,很明顯,得到的粉末涂料涂膜最后的表面狀況、缺陷和不足(如桔皮,流動性差,縮孔,針孔等)是相互密切關(guān)聯(lián)的,同時也被在成膜過程中參與相變的流變力所控制。 粉末顆粒大小分布狀況也影響著涂膜的表面外觀。顆粒越小,由于其熱容較大顆粒的低,因此其熔化時間比大顆粒的短,聚結(jié)也較快,形成涂膜的表面外觀較好。而大的粉末顆粒熔化時間比小顆粒的長,形成的涂膜就可能會產(chǎn)生桔皮效應(yīng)。粉末靜電施工方法(電暈放電或摩擦放電)也是導(dǎo)致桔皮形成的一個因素。 怎樣減小或避免桔皮效應(yīng) 促進流動和流平能減少或避免桔皮。體系使用較低的熔融粘度、固化過程中延長流平時間以及較高的表面張力可提高流動和流平性。控制表面張力梯度是減少桔皮的重要參數(shù)，同時還要控制涂膜表面的表面張力均勻,以獲得最小的表面積。 實際工作中常使用流動促進劑或流平劑來改善涂膜外觀,以消除桔皮、縮孔、針孔等表面缺陷。性能好的流動促進劑能降低熔融粘度,從而有助于熔融混合和顏料分散,提高