环氧粉末涂料的涂装技术包括被涂物件表面处理、涂装方法、涂装设备、涂装工艺、涂装环境和涂装质量等内容。现于下文对被涂物件表面处理、涂装方法及工艺、涂装环境、涂装质量进行简要概述。
一、被涂物件表面处理
金属工件在被粉末涂装前进行前处理是一个十分重要的环节。金属工件在加工和运输过程中,其表面往往带有机油、脏物、垃圾、铁锈和氧化膜等,它们的存在不仅影响了粉末涂料的附着和固化,而且往往会使涂膜产生各种弊病,如起泡、起壳、针孔、开裂、橘皮等。据国内外大量资料证明,粉末涂装凡采用前处理的,涂膜的耐久性大大提高,涂膜性能也得到充分发挥。被涂工件的前处理费用一般要占粉末涂装总成本的10%~20%,有的要高于20%。
金属工件进行前处理必须彻底除去工件表面的油污、锈等,只有这样才能使涂膜外观和质量得到改善和提高。
工件的前处理一般分为两大类。一类是机械处理法,如喷砂、抛丸、喷丸、砂纸打磨、刷子去锈等。另一类是化学处理,如化学去油酸洗、磷化处理、化学氧化、溶剂去油、高温素烧去油等。
被涂工件前处理的另一个重要环节是选择合适的前处理方法和配方,这与工件的材质有着密切的关系,在实际生产中往往会发生粉末涂膜的起壳、针孔、麻点、凹坑等缺陷,甚至严重的会发生涂膜与工件分离而大片脱落的现象,这往往是前处理的方法选择不当所造成的,特别应该引起重视的是铸铁件、铸铝件、热轧钢板等材质的工件。
总之,要根据被涂工件的材质,涂装的粉末涂料品种,粉末涂装工艺,工件表面油、锈实际情况和被涂工件的技术要求,正确选用前处理的工艺和配方,以达到预期的目的。
1.电器工件的表面处理环氧粉末涂料用于涂装电器工业工件时,其表面前处理工艺见表5-8。
2.钢管内壁表面处理 管道内防腐涂层的寿命,在很大程度上取决于涂装前表面除锈的质量。适当的除锈质量和粗糙度,能使涂层有良好的附着力。通常环氧粉末涂料要求处理后的金属表面清洁度(除锈等级)应达到美国NACE标准的近白金属级,或瑞典SIS标准的Sa2.5级。粗糙度根据涂层厚度而定,最大不超过涂层厚度的1/3。
钢管内表面处理主要有喷砂除锈、酸洗除锈和钢丝刷除锈等几种。其中以喷砂除锈质量最高。
(1)喷砂工艺方法对直径100mm钢管内表面的处理,采用钢管旋转、喷枪自动送进的方法进行喷砂处理,以达到除锈、清污、露出金属本色并粗化表面的目的。工艺流程如下:
空气压缩机→贮气罐→净化罐→砂罐→喷枪→工件
(2)喷砂工艺条件 为保证钢管内表面喷砂处理质量,其喷砂工艺条件如下所述。
①空气压缩机的配备要与喷嘴口径匹配,使喷砂工作压力保持在490.3Pa以上,并对压缩空气加以净化处理。
②砂子的选择:要求砂粒硬度大,有棱角,干燥清洁无杂质,粒度在16目左右,并经筛选后方可使用。
③喷砂架:架长5m,高0.8m,管子转数35r/min,喷枪自动送进,前进速度为0.4m/min。
④采用合理结构的喷嘴及耐磨的材质是该工艺试验的关键。角型喷嘴45。~60。效果较好;喷砂材质采用碳化硼,质地坚硬,经久耐用。
3.钢瓶的前处理工艺选择由于钢瓶是小口的压力容器,放入液体浮力很大,故不宜用化学酸洗的方法作为前处理工序。通常采用机械法清理表面。又因钢瓶的前处理是在热处理之后进行的,表面的油污已被烧尽,故无需进行去油处理,只需把表面的氧化皮和铁锈除去就行了。
目前,钢瓶的前处理方法主要有以下三种:①喷砂法;②喷丸法;③抛丸法。
因为钢瓶是大批量生产,不但要求质量高,而且要求产量大,需尽量实现自动化作业,减少工人劳动强度。因此,采用抛丸法比较合适。虽然抛射灵活性差,但只要选用合适数量的抛射器和合理的抛射方向,是能够得到满意效果的。
抛丸机的主要组成部分是:抛丸器;清理工作区;工件运转机构;弹丸循环系统及碎丸分离装置;通风除尘装置。
钢瓶抛丸时,一般选用钢丸,因为它比铁丸寿命长,对叶片的磨损量也比铁丸小得多。钢丸直径一般选用0.8~2.5mm。直径太小,冲击力小,效果差,直径太大,丸粒少效率也低,且弹坑大,影响粉末涂层的流平。
合理选择和调整抛丸的参数,对于获得满意的前处理效果非常重要。据了解,现在许多钢瓶厂的抛丸清理不够理想。因此对钢瓶的抛丸参数应进一步深入研究,以得到良好的处理效果,满足粉末喷涂的要求。
4.钢筒内外表面处理 钢筒在涂装前的内外表面处理工序见表5-9。
5.摩托车表面处理 摩托车在采用环氧粉末涂装前必须用碱去油、用酸洗或抛丸等方法进行表面处理,除去污物、氧化皮和锈蚀。为增强涂膜的防腐蚀性、磷化处理是较有效的方法,其磷化成分及应用条件如下:
马日夫盐/(g/L) 30~35 温度/℃ 60~70
硝酸锌/(g/L) 140~160 时间/min 10~15
6.通讯机外壳表面处理 优良的表面处理是粉末涂料附着良好的先决条件。在涂装前,通讯机外壳表面必须认真地除油污、除锈斑和氧化膜等。
通常,喷砂处理后的表面较粗糙,它与粉末涂膜的结合力较理想;磷化处理后的表面,也会使涂膜有较好的附着力,并可改进防腐蚀性。采用喷砂工艺进行表面处理后,用吹尘机清除表面上粒子和尘污,以免影响涂膜的装饰性和附着力。
对不需涂装的部位可涂上硅酯、硅橡胶等罩覆,较大面积时可用纸遮盖。
总之,对不同材质、不同形状及不同应用的被涂物件表面处理方法及处理工艺应有所区别,这是环氧粉末涂料涂装前表面处理应特别注意的问题。
二、涂装方法及工艺
粉末涂料的涂装方法有空气喷涂法、流化床浸涂法、静电粉末涂装法、静电流化床浸涂法、真空吸引涂装法、火焰喷涂法、电场云涂装法和其他涂装法。环氧粉末涂料采用静电粉末涂装法居多。
(1)喷涂工艺 静电喷涂时,所选用电压应适宜,不能过高。一般控制在40~80kV。喷涂距离保持在150~300mm,喷涂气压应保证喷出粉末达到被涂物表面。喷出粉量要均衡,控制在70~200g/min为宜。喷涂次数不宜过多,应先喷涂被涂物边角及难喷到的部位,再喷涂平整表面。喷涂工件最好能旋转,保证涂膜更均匀。
(2)固化工艺 环氧粉末涂装后,应按规定的烘烤固化温度和时间进行固化反应。烘烤炉内温度应均匀分布,严格避免局部烘区温度过高或偏低,对交联固化的涂膜造成不良影响。烘烤工件与加热元件保持一定距离,保证固化反应温度一致性。
三、涂装环境
环氧粉末涂料可以避免有机溶剂带来的危害和污染问题。但粉尘污染、粉尘爆炸、静电粉末涂装中产生电弧等问题,也不容忽视。
在粉末涂料制造和涂装过程中,应避免粉尘爆炸和着火,防止粉末污染,注意高压静电安全,掌握粉末涂料组分(如固化剂等)的毒性,以保证员工的身体健康和安全。在粉末涂料涂装时应做到以下三方面。
一是涂装现场。应保持清洁、有良好通风、防止设备的粉尘泄漏和粉尘飞扬。
二是劳动保护。员工在操作时,应穿戴防护手套、工作帽、工作服和防尘口罩;及时吹掉吸附在身上的粉尘,及时洗掉脸上和手上的粉尘。
三是安全卫生。员工不许在涂装现场吃食物,涂装现场严禁烟火,操作人员下班应洗淋浴,施工人员应按期进行身体检查。
四、涂装质量
1.涂装质量控制
(1)粉末涂料质量检测对于环氧粉末涂料应用而言,在涂装前,对粉末涂料及其涂膜性能检测是极为重要的环节。涂料和涂膜是否合格关系到产品应用质量,粉末涂料与常规涂料(液体)检验方法有不同之处。
根据需要,可对粉末涂料的表观密度、粒度和粒度分布、挥发分含量、倾注性、熔融流动性、熔融黏度、凝胶时间、沉积效率等性能指标进行抽测;对粉末涂料的固化性、涂膜附着力、光泽、硬度等按规定进行检测;涂膜的其他性能可根据不同用途进行有针对性的检验。
(2)施工过程中的质量控制环氧粉末涂料施工中应保证每道工序都符合涂装规范要求,不得随意改变操作程序。严格控制喷涂工艺及烘烤固化工艺,正式涂装前应做小试,确定合理的工艺参数,营造良好的涂装环境,发现涂膜外观及固化性出现问题时,应及时处理解决。且应严格控制涂膜厚度及均匀性,保证防护质量要求。
(3)最终质量检测施工程序全部结束后,应按质量标准规定进行全面质检。重点检测涂膜厚度、硬度、附着力、表面状态、光泽及规定防护性等质量指标。要求的应用性能指标合格后,才可确认产品合格。
2.常见弊病及防止措施环氧粉末涂料在涂装过程中产生的弊病、产生原因及防止措施见表5-10。
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