粉末喷涂中缺陷的分析及解决途径

粉末喷涂中缺陷的分析及解决途径一、前言粉末喷涂工序少，产生的问题的环节也少。

主要工序只有前处理、静电喷涂和烘烤三个工序。

其中影响质量的主要工序应属前处理工序。

然而许多生产厂家对此没引起足够的重视，以致带来许多后患。

有些隐患还不是短期内能反映出来。

一般较先进的工艺、用在前处理上的花费约占总费用的２５%以上。

从生产工艺中出现的各种问题分析。

我认为设备的先进程度和原料的好坏，对产品质量又起着决定性作用，两者缺一不可。

我们作为工程技术人在这个问题上应该建立共识，决不能在上新喷粉生产线时。

只图一时省钱就凑和，采用低标准的生产设备和工艺、材料，必将给长期生产带来许多后患，甚至生产不出高质量产品。

不少厂家上了涂粉生产线，应用不久就被迫下马或跟换新设备，概出于以上原因。

我们常看到国外产品表面涂装很漂亮，其主要原因之一是他们不断地采用先进的设备和新工艺新材料。

从这个意义上分析，对涂粉设备及涂料生产厂家来讲，在当今市场竞争条件下，非优质设备和涂料是没有发展前途的。

特别是在国内上百个喷粉设备和粉末涂料生产厂家竞争条件下，更是如此。

仅我们陕西省已经有近十家设备及粉末涂料生产厂转产或倒闭。

二、产生缺陷的分析探讨（一）前处理方面：1、除油除锈不彻底首先我不主张用除油除锈二合一的工艺。

二合一工艺本身容易产生这个问题。

因为通常用的除油、除锈液配方事项互消弱的，而不是相辅相成的，因此很难搞出合理的二合一或三合一工艺（包括磷化）配方。

另一工艺方发式用金属清净剂处油，更不能彻底除油。

因为金属清洗剂除油效果差，一般只能是油脂浮到金属机体表面上，要除掉它，还需一种机械力，如没有这种外加机械力，就会造成处油不彻底，可见金属清洗剂不适合于工业化批量生产。

我主张用碱化学除油。

碱液对动植物油去除效果很好，因其产生皂化反应。

但对矿物油去除效果较差，为去除矿物油，还需加乳化剂。

另外水洗质量对去油效果影响较大，一是水质，二是水温。

三是要分级翻动，三项均良好，目的只有一个，就是用纯净水清洗油脂。

最后一级最好用去离子水清洗。

2、磷化膜粗糙等问题钢铁件喷粉前必须磷化，国外普遍采用的是喷沙磷化工艺。

我们用的磷化液，许多是不够理想的，这就直接影响到磷化膜质量。

比较常见的是磷化膜粗糙问题。

对此我想从三个方面进行分析：第一是选好磷化液，这是保证质量的根本。

首先涉及的问题是选高、中、低温那种类型？从其发展史来看，开始是有高温厚膜型，现已进展到中、低温薄膜型。

国内低温磷化液，由于溶液不够稳定，维护困难，磷化膜附着力较差，有的甚至不耐水冲洗等，较少被采用。

有的低温磷化液较理想，但价格又较贵。

尽管低温磷化是发展方向，但达到普遍应用的效果，还有待于新的突破。

目前祥和磷化（成都）公司已成功的解决了常温磷化(钝化)粉剂问题，并已批量供货。

目前普遍采用的还是中温磷化工艺。

其次是选锌系，铁系\锌钙系等那一种磷化液?相比之下，我认为锌钙系磷化液较好，对喷塑前处理要求薄涂层磷化膜来考虑，铁系亦是一种较好的选择。

它除了锌系的一些优点外还具有耐热性好。

中温条件下水解少，沉渣较少，溶液易维护，机械强度好，耐蚀性强，膜较厚时结晶仍很细。

而铁系的磷化铁膜，耐蚀性较差。

总之选中温锌钙系磷化液较好。

第二是必须随时调整磷化液，主要是调整酸度比和含锌量，这两个因素都直接影响成膜率和结晶的粗细度。

必需根据工作量定期和不定期的分析溶液，及时加以调整，无分析数据，盲目补充料液是不科学的。

第三是控制膜层的厚度各类磷化膜都有其最佳厚度，例如锌系和钙锌系最佳膜厚为 1.5-2克每平方米，而铁系为0.5-0.7克每平方米，在这个范围内其防腐性能最好，晶粒最细如过厚着影响膜的柔韧性和附着力，晶粒也变粗。

通常生产中出现的问题是磷化膜偏厚。

下面就如何克服晶粒变粗问题谈几点意见。

第一是用表面调整剂的办法使晶粒变细化。

即在工件磷化前进行一次表面调整处理，使金属表面吸附一层胶体粒子，形成一层“活化中心”，进而磷化时，在次“活化中心”上继续成长，这样可使磷化晶粒明显变细，特别是低温磷化之前，表调是不可少的一步处理方法。

第二是往磷化液中加晶粒细化剂，如钙、镍等盐类作改进剂，最好用复和型盐类，效果更好，同时可降低低沉渣量。

第三是磷化后进行钝化处理，使磷化膜上面形成的峰窝结构，从而提高耐蚀性能，同时提高涂层的附着力。

第四是随时调整磷化液的酸度比和锌含量。

前面已谈过了。

（二）静电喷粉方面：1、喷粉不均主要是供粉桶内粉末流化不均匀所致。

应更换微孔板或调节微孔板下的供气系统，使使粉层恢复正常沸腾状态，即可消除。

有是气压偏低，则加大气压即可消除。

另一可能是管道堵塞，包括文丘里咀堵塞，则需清理管路。

若文丘里经常堵塞，则属文丘里的积粉咀用材（如黄铜等）不当，只要把他改成聚四佛乙烯材料，就可以解决，喷枪头堵塞也可用同样的方法解决，如果供粉同捅不是流化床型的，则需改善搅拌器或加装振汤器，防止粉层出现空洞，供不上涂料。

2、粉末上粉率低：（1）电压低或无高压是主要原因之一。

需调高输出电压或维修高压静发生器。

（2）工件接地不良，挂钩或低层电阻大；如喷第二遍粉时或腻予不导电，都会使低层电阻大。

用普通喷枪喷第二遍粉时必须把工件预热到104℃左右，进行热喷，利用热溶吸附的原理。

热喷作业还有利于粉末流平，用变色龙喷枪，可以克服低层电阻大的问题，第二遍喷涂可以实现冷喷。

它是利用附加板行成喷室恒定静电场的原理实现的。

（3）粉末荷电量过大或小也影响上粉率。

对环氧型粉末实验结果；当粉末带电电量为1.6微库仑/克时，上粉率可达百分之九十五以上。

而电晕放电喷枪只能使粉料带电0.8-0.9微库仑，所以上粉率只达百分之八十五左右。

这个数椐说明带电量对上粉率的影响。

因此摩擦喷枪不如静电喷枪上粉率高。

一般控制电流不须过大，60微库仑左右已够用了，否则荷电量太大，也容易引起过流断电，过大反而容易引起法拉第屏遮效应。

一般是荷电量影响上粉率，荷电量小原因，除了不同粉末涂料的自身反电离效应有差别外，主要原因是由于高压静电发生器故障引起，需进行维修，使恢复高压。

（4）气压过大：会抵消静电引力。

使付在工件上的粉末被吹掉，降低上粉率。

实验结果表明；当输送空气量为3升/秒时，上粉率百分之就九十五左右，而加大气量时，而输粉空气量每增加一升/秒时，则上粉率降低百分之二到三。

3、施工时打火这个问题一般不存在了，因为高压静电发生器现在大多装有恒压、恒流保护线路。

老式喷枪有着个问题。

打火原因如下：（1）枪与工件距离太近和粉末在静电场内浓度大，超过了极限浓度，是重要原因。

（2）内电阻小，导致电流过大。

（3）电压太高：实验证明：场强在1 kv/cm 时，吸附效率已接近饱和。

此后场强再增加三倍，涂覆效率只增加百分之三到五。

所以电压太高不可取，反而容易引起打火。

一般控制在60kv 已够用了。

4、涂层有缩坑：（1）多数情况是由工件表面不撤底引起，有的是压缩空气中含油引起。

因为油点明显影响粉层固化时的表面张力。

（2）粉末涂料的内在应素如混入了不同厂家或批次的粉粒，引入硅尘，也会影响其固化时表面张力的均匀性，造成缩坑。

5、涂层有针孔起泡：涂层下面的气体在烘干过程中到达涂层表面，突破界面者为针孔，来不及排除者为气泡。

涂层中的气体可以是空气、水蒸气或氢气（镀锌层中带来的）等。

根本解决方法是喷涂前彻底排除气体。

小量的无法排除的气体，也可用控制烘干和喷涂条件的方法避免产生针孔或气泡。

据计算，排除涂层的空气需要26秒，在除膜开始固化前的安全熔融流平段（100—135摄氏度）升温慢些。

给予足够的排气时间。

或采取工件预热后喷粉的方法，均有效果。

6、涂层有橘皮：产生橘皮的主要原因来自粉末涂料自身的流平性差。

施工也有影响，是属次要因素。

（1）粉末涂料的流平性主要靠加入的流平剂起作用，流平剂一般因具有两种效应，即润湿效益和流平效益：润湿效益应是在粉末处于100摄氏度左右时增加对机材的流平结合，此时表面张力尽量小些。

而大于150摄氏度时流平效应其主要作用，粉末的表面张力应尽量大一些，以增加溜平性。

流平剂一般含两种以上材料就是这个原因。

（2）施工不良也会引起橘皮现象：一次涂层太厚或烘烤升温过快都会导致橘皮明显。

一遍涂层厚度以60u左右为宜。

另外控制在安全熔融流平段时间长些，均有利于粉末涂层流平。

7、静电屏蔽效应：复杂结构的工件喷粉时，在死角由于静电屏蔽（亦称法拉第）效应致使涂膜很薄，甚至遮不住底。

这种效应对普通静电喷枪是不可克服的。

用摩擦喷能较好的改善。

国外有的静电喷枪已经基本上克服了这个效应，获得了较均匀的涂膜。

例如变色龙喷枪，据说能喷3 mm 深的沟槽，获得较均匀的涂层。

对普遍静电喷枪有人主张用加大气压的方法克服静电屏遮效应。

我的实践证明，恰恰相反，气应小些，因为死角处的粉末本来吸附不牢，加大气压反而是吸附上去的粉层有被吹掉，达不到增加涂层厚度的目的。

我分析变色龙之所以能克服静电屏蔽效应，除了有辅助阳极外，可能与枪体内有一路气流是通过螺旋体导流，在不加大气压情况下增大了粉末的前冲力，有效的解决了上述气压大小的矛盾，收到了良好的效果。

（三）烘烤固化条件的控制：我想谈三个观点，供大家参考：1、烘箱或烘房我不主张用远红外作热源，应该用普通电热直接烘烤或其他热源间接循环加热烘烤。

这是被远红外辐射线的特征所决定的。

特性有主要两点：一是它被工件直接吸收而使工件升温，一层约一毫米厚的钢板或铝板对远红外吸收率为百分之七十五左右。

所以工件升温很快，一般会高出炉堂温度10-20度，同时也就使其后面的工件吸收远红外辐射率就很低了，造成很大的温差，第三层工件就更差了。

因此烘箱或烘房不能用远红外热源，另一特征是一般远红外线辐射程放射壮前进，这就决定了炉内各点的辐射线强度与其距元件距离的平方成反比，这就决定了其最佳烘烤距离为200-400mm之间。

由此可见，只有烘道适宜采用远红外烘烤方式。

2、远红外元件我主张选用乳白石英管作为热能转换载体，最好不用表面涂远红外转换涂料的板式、管式等元件。

理由是前者远红外转换寿命从理论上讲是无限的，而后者的转换效率每年呈百分之二十以上的衰减。

衰减后不但不节能，相反还浪费能源，因为其热传导效率比普通电热还低。

3、生产中远红外烘烤控制温度和时间，应视具体情况而定。

它取决于远红外炉膛效率，工件薄厚。

粉末种类等多种因素。

确定控制条件的简易方法，是采用类似厚度的试件，固化后测涂膜的附着力和冲击强度来选择最佳控制条件，造成烘烤过火或欠火的弊病。

我们在生产都有经验，粉末涂料要求固化条件是苛刻的，可选的波动范围很窄，稍有超越就会造成脆裂或脱落，必须严格控制温度和时间。

（四）不合格品的返工1、一般不合格品：如有脏点、虚喷、流塑、划伤等，可采用砂纸干磨法，磨平擦干后，整体重喷一遍的方法进行返工。

不可采用局部补喷的办法修补。