CN104028429A - 金属制品的静电粉末喷涂工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属制品的静电粉末喷涂工艺，其特征在于：采用喷枪对金属制品进行喷涂，设定的工作条件如下：(1)静电高压50～100kV；(2)静电电流5～25μA；(3)流速压力0.20～0.65MPa；(4)雾化压力0.30～0.45MPa；(5)清枪压力0.5～1MPa；(6)供粉桶流化压力0.04～0.10MPa；(7)喷枪口至金属制品的距离120～250mm；(8)输送链速度3.5～4.5m/min。

Description

金属制品的静电粉末喷涂工艺

技术领域

本发明涉及金属制品的制造技术领域，尤其涉及到静电粉末喷涂于金属制品的工艺。

背景技术

对金属制品进行喷涂以获得良好的外观状态，是习知的工艺。静电粉末喷涂可以采用手动、自动或者手动与自动结合的方式，喷料是固体粉末，游离的粉末可以回收利用，涂料的回收利用率可以达到将近百分之百。另外，静电粉末涂料可以降低对环境的污染程度，因此，静电粉末涂料在一般工业用涂料之中所占的市场比例逐年持续增长。但是，在静电粉末喷涂施工时，涂膜容易出现一些瑕疵，比如气泡、麻点、凹陷、缩孔、花斑，甚至涂不上粉等。针对这些问题，设置好合适的参数，才能保证静电粉末喷涂工艺的顺利实施和得到高性能的涂膜。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属制品的静电粉末喷涂工艺，能够获得高性能的涂膜。

本发明的一种金属制品的静电粉末喷涂工艺，采用喷枪对金属制品进行喷涂，设定的工作条件如下：(1)静电高压50～100kV；(2)静电电流5～25μA；(3)流速压力0.20～0.65MPa；(4)雾化压力0.30～0.45MPa；(5)清枪压力0.5～1MPa；(6)供粉桶流化压力0.04～0.10MPa；(7)喷枪口至金属制品的距离120～250mm；(8)输送链速度3.5～4.5m/min。

与现有技术相比，发明的优点在于:通过反复的实验证明，这些工艺参数的设置范围使得涂膜的效果良好。(a)对于静电电流，电流过高容易产生放电击穿粉末涂层；电流过低上粉率低；(b)对于流速压力，流速压力越高则粉末的沉积速度越快，有利于快速获得预定厚度的涂层，但过高就会增加粉末用量和喷枪的磨损速度；(c)对于雾化压力，适当增大雾化压力能够保持粉末涂层的厚度均匀，但过高会使送粉部件快速磨损；适当降低雾化压力能够提高粉末的覆盖能力，但过低容易使送粉部件堵塞；(d)对于清枪压力0.5MPa，清枪压力过高会加速枪头磨损，过低容易造成枪头堵塞；(f)对于供粉桶流化压力，供粉桶流化压力过高会降低粉末密度使生产效率下降，过低容易出现供粉不足或者粉末结团；(g)对于喷枪口至金属制品的距离，喷枪口至金属制品的距离过近容易产生放电击穿粉末涂层，过远会增加粉末用量和降低生产效率：(h)对于输送链速度，输送链速度过快会引起粉末涂层厚度不够，过慢则降低生产效率。

具体实施方式

首先，介绍静电粉末喷涂的主要设备。

(A)喷枪和静电控制器，喷枪除了传统的内藏式电极针，外部还设置了环形电晕而使静电场更加均匀以保持粉末涂层的厚度均匀。静电控制器产生需要的静电高压并维持其稳定，波动范围小于8％。

(B)供粉系统，供粉系统由新粉桶、旋转筛和供粉桶组成。粉末涂料先加入到新粉桶，压缩空气通过新粉桶底部的流化板上的微孔使粉末预流化，再经过粉泵输送到旋转筛。旋转筛分离出粒径过大的粉末粒子(80μm以上)，剩余粉末下落到供粉桶。供粉桶将粉末流化到规定程度后通过粉泵和送粉管供给喷枪喷涂金属制品。

(C)回收系统，喷枪喷出的粉末除一部分吸附到金属制品表面上外，其余部分自然沉降。沉降过程中的粉末一部分被喷粉棚侧壁的旋风回收器收集，利用离心分离原理使粒径较大的粉末粒子(12μm以上)分离出来并送回旋转筛重新利用。12μm以下的粉末粒子被送到滤芯回收器内，其中粉末被脉冲压缩空气振落到滤芯底部收集斗内，这部分粉末定期清理装箱等待出售。分离出粉末的洁净空气(含有的粉末粒径小于1μm、浓度小于5g/m³)排放到喷粉室内以维持喷粉室内的微负压。负压过大容易吸入喷粉室外的灰尘和杂质，负压过小或正压容易造成粉末外溢。沉降到喷粉棚底部的粉末收集后通过粉泵进入旋转筛重新利用。回收粉末与新粉末的混合比例为(1:3)～(1:1)。

(D)喷粉室体。顶板和壁板采用透光聚丙烯塑料材质，以最大限度减少粉末黏附量，防止静电荷累积干扰静电场。底板和基座采用不锈钢材质，既便于清洁又具有足够的机械强度。

(E)辅助系统。包括空调器、除湿机。空调器的作用一是保持喷粉温度在55℃以下以防止粉末结块；二是通过空气循环保持喷粉室的微负压。除湿机的作用是保持喷粉室相对湿度为35％～65％，湿度过大空气容易产生放电击穿粉末涂层，过小导电性差不易电离。

其次，介绍静电粉末喷涂的基本原理。

金属制品通过输送链进入喷粉房的喷枪位置准备喷涂作业。静电发生器通过喷枪枪口的电极针向金属制品方向的空间释放高压静电(负极)，该高压静电使从喷枪口喷出的粉末和压缩空气的混合物以及电极周围空气电离(带负电荷)。金属制品经过挂具通过输送链接地(接地极)，这样就在喷枪和金属制品之间形成一个电场占粉末在电场力和压缩空气压力的双重推动下到达金属制品表面，依靠静电吸引在金属制品表面形成一层均匀的涂层。

接着，介绍静电粉末喷涂的基本原料。用室内型环氧聚酯粉末涂料。它的主要成分是环氧树脂、聚酯树脂、固化剂、颜料、填料、各种助剂(例如流平剂、防潮剂、边角改性剂等).粉末加热固化后在金属制品表面形成所需涂层。辅助材料是压缩空气，要求清洁干燥、无油无水。

金属制品经过前处理除掉表面的油污和灰尘后才能喷涂粉末，同时在金属制品表面形成一层锌系磷化膜以增强喷粉后的附着力。前处理后的金属制品必须完全烘干水分并且充分冷却到50℃以下才能保证喷粉后金属制品的理化性能和外观质量。

金属制品进行喷粉，工艺参数设置如下：

(1)静电高压50～100kV，电压过高容易造成粉末反弹和边缘麻点；电压过低上粉率低。

(2)静电电流5～25μA，电流过高容易产生放电击穿粉末涂层；电流过低上粉率低。

(3)流速压力0.20～0.65MPa，流速压力越.高则粉末的沉积速度越快，有利于快速获得预定厚度的涂层，但过高就会增加粉末用量和喷枪的磨损速度。

(4)雾化压力0.30～0.45MPa，适当增大雾化压力能够保持粉末涂层的厚度均匀，但过高会使送粉部件快速磨损。适当降低雾化压力能够提高粉末的覆盖能力，但过低容易使送粉部件堵塞；

(5)清枪压力0.5～1MPa，清枪压力过高会加速枪头磨损，过低容易造成枪头堵塞；

(6)供粉桶流化压力0.04～0.10MPa，供粉桶流化压力过高会降低粉末密度使生产效率下降，过低容易出现供粉不足或者粉末结团；

(7)喷枪口至金属制品的距离120～250mm，喷枪口至金属制品的距离过近容易产生放电击穿粉末涂层，过远会增加粉末用量和降低生产效率；

(8)输送链速度3.5～4.5m/min，输送链速度过快会引起粉末涂层厚度不够，过慢则降低生产效率。

金属制品喷粉之后，进行粉末固化。其基本原理为环氧树脂中的环氧基、聚酯树脂中的羧基与固化剂中的胺基发生缩聚、加成反应交联成大分子网状体，同时释放出小分子气体(副产物)。固化过程分为熔融、流平、胶化和固化4个阶段。温度升高到熔点后金属制品上的表层粉末开始融化，并逐渐与内部粉末形成漩涡直至全部融化。

粉末全部融化后开始缓慢流动，在金属制品表面形成薄而平整的一层，此阶段称流平。温度继续升高到达胶点后有几分短暂的胶化状态(温度保持不变)，之后温度继续升高粉末发生化学反应而固化。

本发明之中，采用的粉末固化工艺为100～200℃，烘5～25min。其中的温度和时间是指金属制品的实际温度和维持不低于这一温度的累积时间，而不是固化炉的设定温度和金属制品在炉内的行走时间。但两者之间相互关联，设备最初调试时需要使用炉温跟踪仪测量最大金属制品的上、中、下三点表面温度及累积时间，并根据测量结果调整固化炉设定温度和输送链速度(它决定金属制品在炉内的行走时间)，直至符合上述固化工艺要求。这样就可以得出两者之间的对应关系，因此在一段时间内(一般为2个月)只需要控制速度即可保证固化工艺。

固化后的金属制品，日常主要检查外观(是否平整光亮、有无颗粒、缩孔等缺陷)和厚度(控制在45～80μm)。如果首次调试或需要更换粉末时则要求使用相应的检测仪器检测如下项目：外观、光泽、色差、涂层厚度、附着力(划格法)、硬度(铅笔法)、冲击强度、耐盐雾性(400h)、耐候性(人工加速老化)、耐湿热性(1000h)。本发明的金属制品的合格率达到百分之八十以上。

Claims (1)

1.一种金属制品的静电粉末喷涂工艺，其特征在于：采用喷枪对金属制品进行喷涂，设定的工作条件如下：(1)静电高压50～100kV；(2)静电电流5～25μA；(3)流速压力0.20～0.65MPa；(4)雾化压力0.30～0.45MPa；(5)清枪压力0.5～1MPa；(6)供粉桶流化压力0.04～0.10MPa；(7)喷枪口至金属制品的距离120～250mm；(8)输送链速度3.5～4.5m/min。