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(zhì)不是水和溶劑，是以空氣作為分散介質(zhì)。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(zhì)，在烘干工藝當中樹脂會先熔融，再受到化學交聯(lián)后固化為平整硬質(zhì)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(fā)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(fā)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(chǎn)生電暈放電的情況，在粉末涂料由凈化空氣從供粉器傳輸?shù)絿姌專趪姵龇勰r，由于粉末霧化并且途徑電暈放電區(qū)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(jù)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(fā)電不需要高壓靜電發(fā)生器，粉末的帶電及靜電場靠摩擦而產(chǎn)生。當粉末在凈化的壓縮空氣輸送下經(jīng)過由強電陰性材料制的摩擦噴槍時，便與槍體內(nèi)壁發(fā)生摩擦而帶上正電荷。

2 粉末涂裝技術的應用現(xiàn)狀

在實際應用中，粉末涂裝技術具有施工效率高、環(huán)保性好、涂膜性能強、成本低等優(yōu)勢，在工程機械領域中的應用十分廣泛。現(xiàn)如今，很多工程機械制造廠商都構建了粉末涂裝生產(chǎn)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(chǎn)線的一次性投資量，所以很少有小型企業(yè)建設粉末涂裝生產(chǎn)線。

現(xiàn)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(nèi)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(fā)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(yè)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(huán)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(huán)節(jié)，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(nèi)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(diào)→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(zhì)量，不得出現(xiàn)凹凸和雜質(zhì)問題。薄板件粉末涂裝工藝更適用于大型工程機械生產(chǎn)，在生產(chǎn)中要使用模具沖壓薄板件，確保板材質(zhì)量達到標準。

2）機械與人工噴涂組合方法。部分薄板件內(nèi)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(nèi)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?jīng)]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(xiàn)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(huán)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(xù)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(diào)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(xiàn)為：除油→屏蔽→上件→拋丸→清理→脫脂→兩次水洗→表調(diào)→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(xiàn)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(huán)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(diào)整工藝參數(shù)，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(tài)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(huán)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(xiàn)受熱不均情況，如外側(cè)區(qū)域已經(jīng)達到了固化溫度標準，但內(nèi)側(cè)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(fā)現(xiàn)該項技術對原材料表面質(zhì)量要求較高，更加適用于大型工程機械車間批量生產(chǎn)，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。