鋁合金材料粉末涂裝工藝探討

蔣 偉，趙立周

(中鋁山東 青島博信鋁業(yè)有限公司，山東 青島 266300)

鋁作為一種金屬活性材料,很容易與外界其他物質(zhì)元素發(fā)生反應(yīng)。為增強(qiáng)其裝飾效果與抗腐蝕能力，延長(zhǎng)使用期限，必須要經(jīng)過(guò)表面處理，比較常用的有氧化處理、粉末或噴漆涂裝處理等工藝方法。

本文重點(diǎn)對(duì)鋁合金材料在粉末靜電涂裝工藝中的技術(shù)流程進(jìn)行探討，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)，總結(jié)改進(jìn)了多項(xiàng)工藝技術(shù)指標(biāo)，形成了較完善的質(zhì)量控制措施。

1 鋁合金材料在涂裝上的工藝要求

靜電粉末噴涂技術(shù)是在壓縮空氣作用下，靜電粉末噴槍噴出來(lái)的涂料在分散的同時(shí)，帶電荷的粉末粒子受氣流(或離心力)和高壓電場(chǎng)的作用，涂著到接地的被涂物上，再加熱熔融固化成膜。靜電粉末噴涂法是在工業(yè)涂裝領(lǐng)域中占主導(dǎo)位置的粉末涂裝法。簡(jiǎn)單斷面或僅要求裝飾面的鋁合金材料一般采用靜電粉末噴涂技術(shù)，完善優(yōu)化的涂裝工藝要求見(jiàn)表1。

表1 靜電粉末涂裝工藝要求

靜電粉末涂裝線工序：根據(jù)工件選取掛具→將工件放在掛具尖端部位→除塵→粉末涂裝(靜電噴槍兩側(cè)各6支)→烘烤固化→冷卻→卸件。

在靜電粉末噴涂的過(guò)程中，要注意以下事項(xiàng)：

1)靜電電壓60～90 kV。電壓過(guò)高容易造成粉末反彈和邊緣麻點(diǎn)；電壓過(guò)低上粉率低。

2)靜電電流10～20 μA。電流過(guò)高容易產(chǎn)生放電擊穿粉末涂層；電流過(guò)低上粉率低。

3)供粉壓力0.30～0.55 MPa。供粉壓力越高則粉末的沉積速度越快，有利于快速獲得預(yù)定厚度的涂層，但過(guò)高就會(huì)增加粉末用量和噴槍的磨損速度。

4)霧化壓力0.30～0.45 MPa。適當(dāng)增大霧化壓力能夠保持粉末涂層的厚度均勻，但過(guò)高會(huì)使送粉部件快速磨損。適當(dāng)降低霧化壓力能夠提高粉末的覆蓋能力，但過(guò)低容易使送粉部件堵塞。

5)清槍壓力0.5 MPa。清槍壓力過(guò)高會(huì)加速槍頭磨損，過(guò)低容易造成槍頭堵塞。

6)供粉桶流化壓力0.04～0.10 MPa。供粉桶流化壓力過(guò)高會(huì)降低粉末密度使生產(chǎn)效率下降，過(guò)低容易出現(xiàn)供粉不足或者粉末結(jié)團(tuán)。

7)噴槍口至工件的距離150～300 mm。噴槍口至工件的距離過(guò)近容易產(chǎn)生放電擊穿粉末涂層，過(guò)遠(yuǎn)會(huì)增加粉末用量和降低生產(chǎn)效率。

8)輸送鏈速度1.5～2.5 m/min。輸送鏈速度過(guò)快會(huì)引起粉末涂層厚度和固化時(shí)間不夠，過(guò)慢則降低生產(chǎn)效率。

2 鋁合金材料在涂裝上的常見(jiàn)問(wèn)題與處理辦法

2.1 涂層附著力太差或涂層脫落

產(chǎn)生原因：

1)油污嚴(yán)重，除油不徹底。

2)未鈍化處理。

3)鈍化工藝不達(dá)標(biāo)，鈍化處理效果差。

4)固化溫度太低，未充分固化。

5)基體上有附灰等雜物。

處理方法：

1)延長(zhǎng)除油工作時(shí)間，提高除油效果。

2)噴涂前鈍化處理。

3)調(diào)配鈍化液指標(biāo)合格，確保鈍化后純水洗電導(dǎo)率小于50 μs/cm。

4)提高溫度，充分固化。

5)噴涂前做好除塵，工件表面清理干凈。

2.2 工件上粉率差，吸附力不夠，回收粉太多

產(chǎn)生原因：

1)噴涂時(shí)電壓調(diào)得太低。

2)工件接地狀況不好。

3)高壓發(fā)生器電阻太小，輸出電流太大。

4)噴粉氣壓太大。

5)掛鉤土層太厚，導(dǎo)電性太差。

6)噴槍離工件距離太遠(yuǎn)。

7)粉末樹(shù)脂含量低性能差。

處理方法：

1)電壓調(diào)到適當(dāng)值50～90 kV。

2)增設(shè)地線，使電阻不大于4 Ω。

3)增加電阻的阻值，達(dá)到40～80 MΩ。

4)減小供粉氣壓。

5)清理掛鉤涂層，使導(dǎo)電性良好。

6)調(diào)整噴槍距離150～300 mm。

7)選用優(yōu)質(zhì)粉末涂料。

2.3 噴槍出粉不均勻

產(chǎn)生原因：

1)文丘里管磨損嚴(yán)重。

2)文丘里泵堵塞。

3)文丘里管變形或備件尺寸不標(biāo)準(zhǔn)。

4)粉末涂料受潮、結(jié)塊，流動(dòng)性及分散性變差。

5)壓縮空氣中含油、水成分太多。

6)粉末流化不均勻。

7)粉管過(guò)長(zhǎng)。

8)粉管堵塞。

9)壓縮空氣壓力不足或壓力不穩(wěn)定。

處理方法：

1)更換文丘里管。

2)清理文丘里泵。

3)選用合格的文丘里管。

4)加強(qiáng)庫(kù)房及原料進(jìn)廠管理，防止粉末涂料受潮結(jié)塊。

5)檢查冷干機(jī)、增加油水分離器，確保得到干凈純潔的壓縮空氣。

6)調(diào)整流化氣壓。

7)控制粉管長(zhǎng)度，杜絕大角度折彎。

8)清理或更換老化粉管。

9)保持穩(wěn)定的壓縮風(fēng)。

2.4 涂層覆蓋能力差

產(chǎn)生原因：

1)涂層太薄。

2)粉末涂料中填料太多，導(dǎo)致涂料本身覆蓋能力低劣。

處理方法：

1)應(yīng)達(dá)到60～90 μm，淺色粉易適當(dāng)噴涂得厚些。

2)改用優(yōu)質(zhì)粉末涂料。

2.5 涂層表面變色，涂層固化后與色板顏色有明顯差別

產(chǎn)生原因：

1)不同廠家或不同性質(zhì)的粉末混合使用。

2)回收粉使用比例過(guò)大。

3)固化溫度太低或固化時(shí)間太短，沒(méi)有充分固化和流平。

4)固化溫度太高且時(shí)間偏長(zhǎng)，涂層老化。

處理方法：

1)換粉時(shí)粉末清理干凈，防止混色。

2)回收粉同新粉混合比例不超1:1。

3)消光或亞光的粉末固化不充分時(shí)，光澤明顯偏高。

4)根據(jù)粉末說(shuō)明書(shū)調(diào)整合理的固化條件，一般粉末180～200℃固化18～22 min。

2.6 涂層固化后光澤改變

產(chǎn)生原因：

1)粉末涂料本身顏料不耐高溫或樹(shù)脂原料高溫易變黃。

2)工件前處理質(zhì)量差，有殘留物。

3)固化時(shí)間太長(zhǎng)或固化局部溫度太高。

4)色澤或性質(zhì)不同的粉末混合了。

處理方法：

1)選用優(yōu)質(zhì)粉末涂料。

2)前處理后擦干凈，涂裝前清擦雜物

3)選用適宜的固化溫度和時(shí)間，固化爐均勻分布熱風(fēng)循環(huán)，定期對(duì)爐溫進(jìn)行跟蹤檢查。

4)色澤或性質(zhì)不同的粉末換粉時(shí)要徹底清理供粉桶、回收系統(tǒng)、輸粉管、噴槍、噴室等裝置。

2.7 涂層表面有顆粒

產(chǎn)生原因：

1)制造粉末涂料時(shí)擠出溫度太高，部分樹(shù)脂已膠聯(lián)固化。

2)粉末涂料受潮堆積結(jié)塊，噴出時(shí)霧化不好。

3)工件噴涂前表面有顆粒、毛刺等雜物。

4)涂層噴得太薄，基體輕微缺陷難以覆蓋。

5)粉末中有大的顆粒，分離篩破損。

6)加入的回收粉太多。

處理方法：

1)選用優(yōu)質(zhì)粉末。

2)改變存儲(chǔ)條件，不使用過(guò)期、受潮粉末，改造涂裝設(shè)備。

3)涂裝前表面顆粒、毛刺等雜物打磨清理干凈。

4)增加涂層厚度。

5)選用優(yōu)質(zhì)粉末涂料。

6)不超1∶1比例加入回收粉。

2.8 涂層表面有麻坑或針孔

產(chǎn)生原因：

1)工件表面清洗不干凈，有油污或水分未徹底干燥已進(jìn)行涂裝。

2)采用壓縮空氣中油、水含量超標(biāo)。

3)粉末受潮水分超標(biāo)或揮發(fā)份超標(biāo)。

4)噴槍距工件太近，造成電擊穿孔。

5)返噴件采用過(guò)高的電流、電壓。

6)超過(guò)了使用期限或粉末本身流平性差。

處理方法：

1)涂裝前檢查，確認(rèn)沒(méi)有雜物、油分或水分后進(jìn)行。

2)增加油水分離器和空氣冷干機(jī)，達(dá)到干燥壓縮空氣。

3)合理儲(chǔ)存粉末。

4)調(diào)整噴涂距離(150～300 mm)進(jìn)行涂裝。

5)返噴件采用超低電流、電壓。

6)選用優(yōu)質(zhì)粉末涂料并在有效期內(nèi)使用。

2.9 涂層橘皮嚴(yán)重

產(chǎn)生原因：

1)工件表面太粗糙，涂層流平困難。

2)粉末粒度太粗。

3)粉末自身流平性差。

4)涂層太厚。

5)靜電屏蔽，涂膜厚薄不均勻。

6)固化溫度太低，未充分流平。

處理方法：

1)用砂紙打磨等方法使表面細(xì)化，涂層適當(dāng)厚些。

2)選用優(yōu)質(zhì)粉末涂料。

3)掌握出粉量及噴涂時(shí)間，保證適宜厚度(60～90 μm)。

4)改進(jìn)噴槍，盡可能減少靜電屏蔽區(qū)域或選用磨擦式噴槍。

5)提高固化溫度，延長(zhǎng)流平時(shí)間110～135℃為熔融流平區(qū)域，這一區(qū)域應(yīng)升溫慢些，時(shí)間8～10 min。

3 結(jié)論

通過(guò)本課題的研究，我們掌握了鋁合金材料常用粉末噴涂工藝技術(shù)，優(yōu)化相關(guān)工藝設(shè)計(jì)，滿足廣大用戶對(duì)個(gè)性化的需求，對(duì)新型鋁合金材料研發(fā)、推廣及產(chǎn)品轉(zhuǎn)型有極大的促進(jìn)作用。