技術(shù)丨粉末噴涂過程中常見缺陷及改善方法
添加時(shí)間：2023-10-19 10:54:22
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粉末噴涂主要工序有前處理、靜電噴涂和烘烤。其中影響質(zhì)量的主要工序應(yīng)屬前處理工序。然而許多生產(chǎn)廠家對(duì)此沒引起足夠的重視，以致帶來許多后患。
一般較xj****的工藝、用在前處理上的花費(fèi)約占總費(fèi)用的25%以上。從生產(chǎn)工藝中出現(xiàn)的各種問題分析，筆者認(rèn)為設(shè)備的xj****程度和原料的好壞，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量又起著決定性作用，兩者缺一不可。
產(chǎn)生缺陷的分析探討
01、前處理方面
1、除油除銹不******
首先我不主張用除油除銹二合一的工藝。二合一工藝本身容易產(chǎn)生這個(gè)問題。因?yàn)橥ǔＳ玫某?、除銹液配方是相互消弱的，而不是相輔相成的，因此很難搞出合理的二合一或三合一工藝（包括磷化）配方。
另一工藝方法是用金屬清凈劑處油，更不能******除油。因?yàn)榻饘偾逑磩┏托Ч?，一般只能是油脂浮到金屬機(jī)體表面上，要除掉它，還需一種機(jī)械力，如沒有這種外加機(jī)械力，就會(huì)造成處油不******，可見金屬清洗劑不適合于工業(yè)化批量生產(chǎn)。
我主張用堿化學(xué)除油。堿液對(duì)動(dòng)植物油去除效果很好，因其產(chǎn)生皂化反應(yīng)。但對(duì)礦物油去除效果較差，為去除礦物油，還需加乳化劑。
另外水洗質(zhì)量對(duì)去油效果影響較大，一是水質(zhì)，二是水溫，三是要分級(jí)翻動(dòng)，三項(xiàng)均良好，目的只有一個(gè)，就是用純凈水清洗油脂。***后一級(jí)***好用去離子水清洗。
2、磷化膜粗糙等問題
鋼鐵件噴粉前須***磷化，國(guó)外普遍采用的是噴沙磷化工藝。我們用的磷化液，許多是不夠理想的，這就直接影響到磷化膜質(zhì)量。
比較常見的是磷化膜粗糙問題。對(duì)此我想從三個(gè)方面進(jìn)行分析：
第一，是選好磷化液，這是保證質(zhì)量的根本。
首先涉及的問題是選高、中、低溫哪種類型？從其發(fā)展史來看，開始是有高溫厚膜型，現(xiàn)已進(jìn)展到中、低溫薄膜型。
國(guó)內(nèi)低溫磷化液，由于溶液不夠穩(wěn)定，維護(hù)困難，磷化膜附著力較差，有的甚至不耐水沖洗等，較少被采用。
有的低溫磷化液較理想，但價(jià)格又較貴。盡管低溫磷化是發(fā)展方向，但達(dá)到普遍應(yīng)用的效果，還有待于新的突破。
其次是選鋅系，鐵系鋅鈣系等哪一種磷化液？相比之下，我認(rèn)為鋅鈣系磷化液較好，對(duì)噴塑前處理要求薄涂層磷化膜來考慮，鐵系亦是一種較好的選擇。它除了鋅系的一些優(yōu)點(diǎn)外還具有耐熱性好。
中溫條件下水解少，沉渣較少，溶液易維護(hù)，機(jī)械強(qiáng)度好，耐蝕性強(qiáng)，膜較厚時(shí)結(jié)晶仍很細(xì)。而鐵系的磷化鐵膜，耐蝕性較差?？傊x中溫鋅鈣系磷化液較好。
第二，是須***隨時(shí)調(diào)整磷化液。
主要是調(diào)整酸度比和含鋅量，這兩個(gè)因素都直接影響成膜率和結(jié)晶的粗細(xì)度。須***根據(jù)工作量定期和不定期的分析溶液，及時(shí)加以調(diào)整，無分析數(shù)據(jù)，盲目補(bǔ)充料液是不科學(xué)的。
第三，是控制膜層的厚度各類磷化膜都有其***佳厚度。
例如鋅系和鈣鋅系***佳膜厚為1.5-2克每平方米，而鐵系為0.5-0.7克每平方米，在這個(gè)范圍內(nèi)其防腐性能***好，晶粒***細(xì)如過厚則影響膜的柔韌性和附著力，晶粒也變粗。
通常生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題是磷化膜偏厚。下面就如何克服晶粒變粗問題談幾點(diǎn)意見。
第一，是用表面調(diào)整劑的辦法使晶粒變細(xì)化。即在工件磷化前進(jìn)行一次表面調(diào)整處理，使金屬表面吸附一層膠體粒子，形成一層“活化中心”，進(jìn)而磷化時(shí)，在次“活化中心”上繼續(xù)成長(zhǎng)，這樣可使磷化晶粒明顯變細(xì)，特別是低溫磷化之前，表調(diào)是不可少 的一步處理方法。
第二，是往磷化液中加晶粒細(xì)化劑，如鈣、鎳等鹽類作改進(jìn)劑，***好用復(fù)和型鹽類，效果更好，同時(shí)可降低低沉渣量。
第三，是磷化后進(jìn)行鈍化處理，使磷化膜上面形成的峰窩結(jié)構(gòu)，從而提高耐蝕性能，同時(shí)提高涂層的附著力。
第四，是隨時(shí)調(diào)整磷化液的酸度比和鋅含量。前面已談過了。
02、靜電噴粉方面
1、噴粉不均
主要是供粉桶內(nèi)粉末流化不均勻所致。應(yīng)更換微孔板或調(diào)節(jié)微孔板下的供氣系統(tǒng)，使使粉層恢復(fù)正常沸騰狀態(tài)，即可消除。有是氣壓偏低，則加大氣壓即可消除。
另一可能是管道堵塞，包括文丘里咀堵塞，則需清理管路。若文丘里經(jīng)常堵塞，則屬文丘里的積粉咀用材（如黃銅等）不當(dāng)，只要把他改成聚四佛乙烯材料，就可以解決，噴槍頭堵塞也可用同樣的方法解決；
如果供粉桶不是流化床型的，則需改善攪拌器或加裝振湯器，防止粉層出現(xiàn)空洞，供不上涂料。
末上粉率低
（1）電壓低或無高壓是主要原因之一。需調(diào)高輸出電壓或維修高壓靜發(fā)生器。
（2）工件接地不良，掛鉤或低層電阻大；如噴第二遍粉時(shí)或膩?zhàn)硬粚?dǎo)電，都會(huì)使底層電阻大。
用普通噴槍噴第二遍粉時(shí)須***把工件預(yù)熱到104℃左右，進(jìn)行熱噴，利用熱溶吸附的原理。
熱噴作業(yè)還有利于粉末流平，用變色龍噴槍，可以克服低層電阻大的問題，第二遍噴涂可以實(shí)現(xiàn)冷噴。它是利用附加板形成噴室恒定靜電場(chǎng)的原理實(shí)現(xiàn)的。
（3）粉末荷電量過大或小也影響上粉率。對(duì)環(huán)氧型粉末實(shí)驗(yàn)結(jié)果；當(dāng)粉末帶電電量為1.6微庫侖/克時(shí)，上粉率可達(dá)百分之九十五以上。
而電暈放電噴槍只能使粉料帶電0.8-0.9微庫侖，所以上粉率只達(dá)百分之八十五左右。這個(gè)數(shù)椐說明帶電量對(duì)上粉率的影響。因此摩擦噴槍不如靜電噴槍上粉率高。
一般控制電流不須過大，60微庫侖左右已夠用了，否則荷電量太大，也容易引起過流斷電，過大反而容易引起法拉第屏遮效應(yīng)。
一般是荷電量影響上粉率，荷電量小原因，除了不同粉末涂料的自身反電離效應(yīng)有差別外，主要原因是由于高壓靜電發(fā)生器故障引起，需進(jìn)行維修，使恢復(fù)高壓。
（4）氣壓過大：會(huì)抵消靜電引力。使附在工件上的粉末被吹掉，降低上粉率。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)輸送空氣量為3升/秒時(shí)，上粉率百分之就九十五左右，而加大氣量時(shí)，而輸粉空氣量每增加一升/秒時(shí)，則上粉率降低百分之二到三。
3、涂層有縮坑：
（1）多數(shù)情況是由工件表面不撤底引起，有的是壓縮空氣中含油引起。因?yàn)橛忘c(diǎn)明顯影響粉層固化時(shí)的表面張力。
（2）粉末涂料的內(nèi)在因素如混入了不同廠家或批次的粉粒，引入硅塵，也會(huì)影響其固化時(shí)表面張力的均勻性，造成縮坑。
4、涂層有針孔起泡：
涂層下面的氣體在烘干過程中到達(dá)涂層表面，突破界面者為針孔，來不及排除者為氣泡。
涂層中的氣體可以是空氣、水蒸氣或氫氣（鍍鋅層中帶來的）等。根本解決方法是噴涂前******排除氣體。
小量的無法排除的氣體，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，在除膜開始固化前的安全熔融流平段（100—135攝氏度）升溫慢些。給予足夠的排氣時(shí)間。或采取工件預(yù)熱后噴粉的方法，均有效果。
5、涂層有橘皮：
產(chǎn)生橘皮的主要原因來自粉末涂料自身的流平性差。施工也有影響 ，是屬次要因素。
（1）粉末涂料的流平性主要靠加入的流平劑起作用，流平劑一般因具有兩種效應(yīng)，即潤(rùn)濕效益和流平效益：潤(rùn)濕效益應(yīng)是在粉末處于100攝氏度左右時(shí)增加對(duì)機(jī)材的流平結(jié)合，此時(shí)表面張力盡量小些。
而大于150攝氏度時(shí)流平效應(yīng)其主要作用，粉末的表面張力應(yīng)盡量大一些，以增加流平性。流平劑一般含兩種以上材料就是這個(gè)原因。
（2）施工不良也會(huì)引起橘皮現(xiàn)象：一次涂層太厚或烘烤升溫過快都會(huì)導(dǎo)致橘皮明顯。一般涂層厚度以60u左右為宜。另外控制在安全熔融流平段時(shí)間長(zhǎng)些，均有利于粉末涂層流平。
6、靜電屏蔽效應(yīng)：
復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工件噴粉時(shí)，在死角由于靜電屏蔽（亦稱法拉第）效應(yīng)致使涂膜很薄，甚至遮不住底。這種效應(yīng)對(duì)普通靜電噴槍是不可克服的。
用摩擦噴能較好的改善。國(guó)外有的靜電噴槍已經(jīng)基本上克服了這個(gè)效應(yīng)，獲得了較均勻的涂膜。
對(duì)普遍靜電噴槍有人主張用加大氣壓的方法克服靜電屏遮效應(yīng)。我的實(shí)踐證明，恰恰相反，氣應(yīng)小些，因?yàn)樗澜翘幍姆勰┍緛砦讲焕危哟髿鈮悍炊俏缴先サ姆蹖佑直淮档?，達(dá)不到增加涂層厚度的目的。
03、烘烤固化條件的控制
1、烘箱或烘房我不主張用遠(yuǎn)紅外作熱源，應(yīng)該用普通電熱直接烘烤或其他熱源間接循環(huán)加熱烘烤。這是被遠(yuǎn)紅外輻射線的特征所決定的。
特性有主要兩點(diǎn)：一是它被工件直接吸收而使工件升溫，一層約一毫米厚的鋼板或鋁板對(duì)遠(yuǎn)紅外吸收率為百分之七十五左右。
所以工件升溫很快，一般會(huì)高出爐堂溫度10-20度，同時(shí)也就使其后面的工件吸收遠(yuǎn)紅外輻射率就很低了，造成很大的溫差，第三層工件就更差了。
因此烘箱或烘房不能用遠(yuǎn)紅外熱源，另一特征是一般遠(yuǎn)紅外線輻射程放射狀前進(jìn)，這就決定了爐內(nèi)各點(diǎn)的輻射線強(qiáng)度與其距元件距離的平方成反比，這就決定了其***佳烘烤距離為200-400mm之間。由此可見，只有烘道適宜采用遠(yuǎn)紅外烘烤方式。
2、遠(yuǎn)紅外元件我主張選用乳白石英管作為熱能轉(zhuǎn)換載體，***好不用表面涂遠(yuǎn)紅外轉(zhuǎn)換涂料的板式、管式等元件。
理由是前者遠(yuǎn)紅外轉(zhuǎn)換壽命從理論上講是無限的，而后者的轉(zhuǎn)換效率每年呈百分之二十以上的衰減。衰減后不但不節(jié)能，相反還浪費(fèi)能源，因?yàn)槠錈醾鲗?dǎo)效率比普通電熱還低。
3、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。粉末種類等多種因素。
確定控制條件的簡(jiǎn)易方法，是采用類似厚度的試件，固化后測(cè)涂膜的附著力和沖擊強(qiáng)度來選擇***佳控制條件，造成烘烤過火或欠火的弊病。
我們?cè)谏a(chǎn)都有經(jīng)驗(yàn)，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)造成脆裂或脫落，須***嚴(yán)格控制溫度和時(shí)間。
04、不合格品的返工
1、一般不合格品：如有臟點(diǎn)、虛噴、流塑、劃傷等，可采用砂紙干磨法，磨平擦干后，整體重噴一遍的方法進(jìn)行返工。不可采用局部補(bǔ)噴的辦法修補(bǔ)。
2、產(chǎn)品表面有凹坑或磕碰掉膜等缺陷，需把整體涂膜退掉，擦洗干凈后，整體重噴進(jìn)行返工。
3、大面積疵病或涂膜已烘烤過火的工件，則需把整件涂膜退掉，擦干凈后重噴。退膜方法：可用去膜劑，也可用濃硫酸。
前者是混合有機(jī)溶劑，易揮發(fā)、較貴、但對(duì)其材無腐蝕，去膜快?；鶛C(jī)理是破壞涂膜與機(jī)體的結(jié)合力。成塊脫落。
我主張用去膜劑，后者便宜，去膜慢不安全。其機(jī)理是直接破壞環(huán)氧涂層，生成樹脂磺化物。但操作不慎，會(huì)造成過腐蝕，導(dǎo)致零件報(bào)廢。
4、死角處涂膜的缺陷，可用補(bǔ)噴相同顏色的硝基磁漆或氨基烘漆的方法進(jìn)行局部修補(bǔ)來解決。
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