粉末涂裝在工程機械領域中的應用分析

蘇 明

（三菱重工叉車(大連)有限公司，116630）

1 粉末涂裝技術相關闡述

1.1 粉末涂料相關闡述

粉末涂料是一種固體樹脂和填料、顏料、助劑等構成的固體粉末狀合成樹脂材料。與普通溶劑涂料、水性涂料不同，其分散介質不是水和溶劑，是以空氣作為分散介質。在實際使用中具有無污染、100%成膜、無溶劑污染的特性。粉末涂料可以劃分為熱固性、熱塑性兩種形式。熱塑性粉末涂料的涂抹外觀較差，與金屬附著性能較差，所以在工程機械領域中的應用較少；工程機械領域工程都是采用熱固性粉末材料，主要是通過熱固性合成樹脂作為成膜物質，在烘干工藝當中樹脂會先熔融，再受到化學交聯后固化為平整硬質涂料[1]。

1.2 靜電粉末涂裝原理

粉末涂料可以采用多種涂裝方法，其中靜電粉末噴涂技術是當今發展最快的施工工藝，在實際應用中也更加成熟。靜電粉末涂裝原理為：連接靜電粉末噴槍、高壓靜電發生器，待到接通高壓靜電之后，此時工件正極會生成非常高的壓靜電場，槍口位置會產生電暈放電的情況，在粉末涂料由凈化空氣從供粉器傳輸到噴槍，在噴出粉末時，由于粉末霧化并且途徑電暈放電區會成為帶電顆粒，在電場、氣場作用下順著電場力方向噴涂到工件表面，根據機械工件表面電力線分布密度排列，在庫侖靜電影響下可以全面吸附在工件表面上。在噴涂厚度達到一定程度時，采用加熱熔融工藝、流平固化工藝，形成光滑平整的涂層。與高壓靜電噴涂法不同的是，摩擦發電不需要高壓靜電發生器，粉末的帶電及靜電場靠摩擦而產生。當粉末在凈化的壓縮空氣輸送下經過由強電陰性材料制的摩擦噴槍時，便與槍體內壁發生摩擦而帶上正電荷。

2 粉末涂裝技術的應用現狀

在實際應用中，粉末涂裝技術具有施工效率高、環保性好、涂膜性能強、成本低等優勢，在工程機械領域中的應用十分廣泛。現如今，很多工程機械制造廠商都構建了粉末涂裝生產線，從而降低涂裝成本，但很多小型工程機械制造商由于資金欠缺，難以滿足粉末涂裝生產線的一次性投資量，所以很少有小型企業建設粉末涂裝生產線。

現如今，在工程機械領域當中粉末涂裝技術主要是應用在薄板件、小件涂裝等領域，包括機罩、爬梯、駕駛室、臺架等，并且這些方面較為成熟。結構件粉末涂裝也有所涉及，但由于結構件內部體系復雜，在實際運行中存在著很多問題，主要是包括烘烤不均、成本高、能耗大等問題。為了能夠發揮粉末涂裝技術效能，同時考慮工程機械零部件結構復雜性，因此大部分企業都是采用往復式自動噴粉與手動噴粉結合方案。當然，粉末涂裝技術在實際應用中也存在著些許問題，包括烘烤溫度高、換色難、局部修補困難、環境要求高等。

3 粉末涂裝技術在工程機械領域中的應用

3.1 在薄板件領域的應用

薄板件主要是以防腐涂裝為主，主要包括前處理、涂裝兩個環節，通常可以應用磷化電泳技術進行處理，之后再采用粉末涂裝工藝。工程機械中薄板件主要包括駕駛室、機罩等，這些零部件板材厚度通常在5mm 以下，在高溫固化爐內會快速升溫，可以確保烘烤溫度的均衡性，更有利于開展粉末涂裝。其主要的粉末涂裝工藝流程為：上件→兩次脫脂→兩次水洗→表調→磷化處理→兩次水洗→純水洗→陰極電泳→兩次超濾處理→純水洗→瀝水→高溫固化→強制冷卻→打磨→打膠→噴粉→人工補粉→高溫固化→強制冷卻→下件[2]。

粉末涂裝在薄板件中的工藝特點和要求為：

1）原件要求高。由于駕駛室、覆蓋件的原材料外觀要求非常高，但是應用粉末涂裝技術不適用膩子打磨方法，所以必須要保證原件表面質量，不得出現凹凸和雜質問題。薄板件粉末涂裝工藝更適用于大型工程機械生產，在生產中要使用模具沖壓薄板件，確保板材質量達到標準。

2）機械與人工噴涂組合方法。部分薄板件內部結構十分復雜，特別是駕駛室，如果全程采用機械噴涂方案，可能會導致邊角、內表面、空洞無法涂裝到位，此時就要人工輔助噴涂。人工涂裝可以在機械噴涂前，也可以在機械噴涂后。后噴可以防止漏噴，但會受到人為因素影響，碰到沒有硬化的噴涂表面，形成損傷、難以修復，影響工件外觀；前噴可以避免人為因素的影響，但可能會出現漏噴情況。

3）采用燃氣或燃油加熱。由于薄板件厚度小，溫度上升均衡，通常采用熱風循環的方法即可滿足涂裝標準。因此不需要進行紅外預加熱工藝。

4）輔料、屏蔽物要有耐高溫性。由于粉末涂料固化溫度高，所以輔料必須也要具備耐高溫性（如密封膠等）。如果某些地方找平需要膩子，則必須要采用導電的高溫特殊膩子。

5）粉末涂料套色工藝復雜，適用于單一顏色涂裝。通常情況都是采用溶劑型涂料在固化好的粉末涂層套色，溶劑涂料、粉末涂料附著力不足，要采用二次烘烤工藝強化附著力。可以采用貼膜工藝取替小面積套色，但要充分考量膠帶對粉末涂層的后續附著力，如果無法確定需要展開加速老化試驗。

6）成品保護

當今粉末涂裝技術體系中并沒有較為完善的修復工藝，所以在薄板件裝配、調試中必須要加強成本保護，否則很難修復。

3.2 在結構件領域的應用

工程機械結構件主要是厚鋼板、鑄鍛件焊接成型，具有結構尺寸較大的特點，相比薄板件，粉末涂裝工藝上有很大的差異。其主要的技術工藝表現為：除油→屏蔽→上件→拋丸→清理→脫脂→兩次水洗→表調→磷化處理→一次水洗→熱水洗→兩次吹水（自動和手動）→烘干→強制冷卻→噴粉→高溫固化→強制冷卻→下件。

相比溶劑涂裝工藝，結構件粉末涂裝的特點為：

1）處理工藝上，粉末涂裝的工藝要求更高，表面不得出現任何的粉塵、油污，否則會降低粉末附著力，所以在工藝中要在拋丸后進行脫脂和磷化處理，保證結構件表面足夠清潔。溶劑涂裝工藝在粉塵和油脂上的要求更低一些，拋丸工藝完成后即可進行噴涂底漆。

2）涂層方面，粉末涂裝通常是采用單一涂層，而溶劑涂裝采用雙涂層方案。當今結構件粉末涂裝主要是采用聚酯粉末涂料，相比環氧底漆、聚氨酯面漆涂層的防腐性差一些。

3）涂裝效率方面，粉末涂裝效率更高一些，由于可以在施工中調整工藝參數，所以往往一道涂裝工序即可滿足標準厚度要求，溶劑涂裝至少要噴涂兩道涂裝工序才能夠滿足厚度要求。

4）采用靜電粉末噴涂技術，考慮到結構件整體形態較為復雜，存在一些凹槽部位，由于在涂裝中會生成法拉第效應，會影響粉末上粉效果，導致部分位置噴涂厚度不足或漏噴。溶劑涂裝技術由于要采用預涂工藝，所以可以避免這些問題[3]。

5）粉末涂裝工藝要重點考慮板材厚度、吸熱性，考慮到結構件板材厚度較大，減緩了工件表面上升溫度速率，要延長加熱時間。為了能夠縮短加熱周期，可以采用紅外預熱、熱風爐循環組合加熱方案，所以增加了烘烤能耗。再者，結構件整體結構較為復雜，在烘烤過程中可能會出現受熱不均情況，如外側區域已經達到了固化溫度標準，但內側溫度沒有達到粉末材料固化要求，所以當今粉末涂裝技術更多是應用在結構簡單的機械件中。

4 結語

綜上所述，通過分析粉末涂裝工藝在工程機械中的應用，可以發現該項技術對原材料表面質量要求較高，更加適用于大型工程機械車間批量生產，還需要做好成品保護。從實用性方面來看，粉末涂裝工藝更加適用于簡單構件、小件，不利于大型結構件中，但是隨著低溫粉末材料和烘烤工藝的完善，粉末涂裝技術的應用會更加廣泛。