热熔敷粉末喷涂工艺.doc

热熔敷粉末喷涂工艺
-----------------李明未  整理
    热熔敷的工作原理是在已预热好的工件上用喷枪喷涂粉末涂料，借工件的热量使粉末涂料熔融，冷却后就能使工件蒙上涂层，必要时还需经过后烘处理。
    热熔敷工艺控制关键是工件的预热温度。预热温度过高时，常会导致金属表面严重氧化，涂层粘附性下降，甚至可能引起粉末涂料的降解和涂层起泡变色等现象。预热温度过低。涂料流动性差，不易得到均匀的涂层。高密度聚乙烯热处理温度为170℃左右，氯化聚醚为200℃左右，时间1小时为宜。
热熔敷法所得涂层质量高、美观、粘结力大、粉末涂料损失小、容易控制、气味少，其喷枪不带燃烧系统，结构简单，可利用普通喷漆用喷枪。
粉末喷涂工艺流程（概括总结得出）：
（1）喷砂；（2）酸洗；（3）中和；（4）磷化；（5）水洗（6）烘干；（7）涂料涂装（8）固化（9）检查（10）成品
A. 前处理
工件经过前处理除掉铸件表面的油污和灰尘后才能喷涂粉末，同时在工件表面形成一层锌系磷化膜以增强喷粉后的附着力。前处理后的工件必须完全烘干水分并且充分冷却到35℃以下才能保证喷粉后工件的理化性能和外观质量。
A.1喷砂
【什么是喷砂】
　　是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料（铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海南砂）高速喷射到需要处理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化，由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，使工件表面的机械性能得到改善，因此提高了工件的抗疲劳性，增加了它和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性，也有利于涂料的流平和装饰。
【喷砂的主要应用范围】
　　（一）工件涂镀、工件粘接前处理喷砂能把工件表面的锈皮等一切污物清除，并在工件表面建立起十分重要的基础图式（即通常所谓的毛面），而且可以通过调换不同粒度的磨料，比如飞展磨料磨具的磨料达到不同程度的粗糙度，大大提高工件与涂料、镀料的结合力。或使粘接件粘接更牢固，质量更好。
　　（二）铸造件毛面、热处理后工件的清理与抛光喷砂能清理铸锻件、热处理后工件表面的一切污物（如氧化皮、油污等残留物），并将工件表面抛光提高工件的光洁度，能使工件露出均匀一致的金属本色，使工件外表更美观，好看。
　　（三）机加工件毛刺清理与表面美化喷砂能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除了毛刺的危害，提高了工件的档次。并且喷砂能在工件表面交界处打出很小的圆角，使工件显得更加美观、更加精密。
　　（四）改善零件的机械性能机械零件经喷砂后，能在零件表面产生均匀细微的凹凸面，使润滑油得到存储，从而使润滑条件改善，并减少噪声提高机械使用寿命。
　　（五）光饰作用对于某些特殊用途工件，喷砂可随意实现不同的反光或亚光。如不锈钢工件、塑胶的打磨，玉器的磨光，木制家具表面亚光化，磨砂玻璃表面的花纹图案，以及布料表面的毛化加工等。
【喷砂工作时应注意的事项】
　　1、工作前必须穿戴好防护用品，不准赤裸膀臂工作。工作时不得少于两人。
　　2、储气罐、压力表、安全阀要定期校验。储气罐两周排放一次灰尘，砂罐里的过滤器每月检查一次。
　　3、检查通风管及喷砂机门是否密封。工作前五分钟，须开动通风除尘设备，通风除尘设备失效时，禁止喷砂机工作。
　　4、压缩空气阀要缓慢打开，气压不准超过0.8MPa。
　　5、喷砂粒度应与工作要求相适应，一般在十至二十号之间适用，砂子应保持干燥。
　　6、喷砂机工作时，禁止无关人员接近。清扫和调整运转部位时，应停机进行。
　　7、不准用压缩空气吹身上灰尘或开玩笑。
　　8、工作完后，通风除尘设备应继续运转五分钟再关闭，以排出室内灰尘，保持场地清洁。
　　9、发生人身、设备事故，应保持现场，并报告有关部门。
　　管道喷砂工具喷砂机的分类
　　喷砂机是磨料射流的中应用最广泛的产品，喷砂机一般分为干喷砂机和液体喷砂机两大类，干喷砂机又可分为吸入式和压入式两类。
　　一、吸入式干喷砂机
　　1．一般组成
　　一个完整的吸入式干喷砂机一般由六个系统组成，即结构系统、介质动力系统、管路系统、除尘系统、控制系统和辅助系统。
　　2. 工作原理
　　吸入式干喷砂机是以压缩空气为动力，通过气流的高速运动在喷枪内形成的负压，将磨料通过输砂管。
　　吸入喷枪并经喷嘴射出，喷射到被加工表面，达到预期的加工目。在吸入式干喷砂机中，压缩空气既是供。
　　二、压入式干喷砂机
　　1．一般组成
　　一个完整的压入式干喷砂机工作单元一般由四个系统组成，即压力罐、介质动力系统、管路系统、控制系统。
　　2．压入式干喷砂机的工作原理。
　　压入式干喷砂机是以压缩空气为动力，通过压缩空气在压力罐内建立的工作压力，将磨料通过出砂阀。
　　压入输砂管并经喷嘴射出，喷射到被加工表面达到预期的加工目。在压入式干喷砂机中，压缩空气既是供。
　　三、液体喷砂机
　　液体喷砂机相对于干式喷砂机来说，最大的特点就是很好地控制了喷砂加工过程中粉尘污染，改善了喷砂操作的工作环境。
　　1．一般组成
　　一个完整的液体喷砂机一般由五个系统组成，即结构系统、介质动力系统、管路系统、控制系统和辅助系统。
　　2．工作原理
　　液体喷砂机是以磨液泵作为磨液的供料动力，通过磨液泵将搅拌均匀的磨液（磨料和水的混合液）输送到喷枪内。压缩空气作为磨液的加速动力，通过输气管进入喷枪，在喷枪内，压缩空气对进入喷枪的磨液加速，并经喷嘴射出，喷射到被加工表面达到预期的加工目的。在液体喷砂机中，磨液泵为供料动力，压缩空气为加速动力。

A.2酸洗 acid washing；pickling ；acid pickling
　　通常指清洁金属表面的一种方法。
　　一般将制件浸入硫酸等的水溶液，以除去金属表面的氧化物等薄膜。是电镀、搪瓷、轧制等工艺的前处理或中间处理
　　(一)利用酸溶液去除钢铁表面上的氧化皮和锈蚀物的方法称为酸洗。氧化皮、铁锈等铁的氧化物(Fe3O4，Fe2O3，FeO等)与酸溶液发生化学反应，形成盐类溶于酸溶液中而被除去。酸洗用酸有硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、铬酸、氢氟酸和混合酸等。最常用的是硫酸和盐酸。酸洗工艺主要有浸渍酸洗法、喷射酸洗法和酸膏除锈法。一般多用浸渍酸洗法，大批量生产中可采用喷射法。钢铁零件一般在10％～20％(体积)硫酸溶液中酸洗，温度为40℃。当溶液中含铁量超过80g/L，硫酸亚铁超过215g/L时，应更换酸洗液。常温下，用20％～80％(体积)的盐酸溶液对钢铁进行酸洗，不易发生过腐蚀和氢脆现象。由于酸对金属的腐蚀作用很大，需要添加缓蚀剂。清洗后金属表面成银白色，同时钝化表面，提高不锈钢抗腐蚀能力。
　　(二)为了消除硅藻土载体表面吸附，减少色谱峰拖尾，载体在使用前需进行酸洗或碱洗处理。酸洗是把载体用6mol/L盐酸浸煮2h或浓盐酸加热浸煮30min，过滤，用水洗至中性，烘干。酸洗可除去表面上的铁、铝、钙、镁等杂质，但不能除去硅醇基。酸洗载体适宜于分析酸性样品。
（三）酸洗常用的酸为：盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氢氟酸。在酸洗时务必加入酸洗缓蚀剂，防止酸对金属的腐蚀。

酸洗缓蚀剂　　用于金属酸洗过程中减缓酸对金属基体的腐蚀，在各种化学酸洗过程中都有良好的缓蚀效果。在正常使用下使金属的腐蚀率大大降低，并有优良的抑制钢铁在酸洗过程中吸氢的能力，避免钢铁发生“氢脆”，同时抑制酸洗过程中Fe对金属的腐蚀，使金属不产生孔蚀。适用于各种无机酸、有机酸，氧化性酸、非氧化性酸，例如盐酸、硝酸、硝酸-氢氟酸、硫酸、磷酸、氢氟酸、氨基磺酸、柠檬酸、草酸、醋酸、EDTA、NTA、HEDP等
常见的各种酸洗用酸。
　　性能特点
　　由缓蚀剂、促进剂、抑雾剂、表面活性剂等复配而成，性能稳定、操作简单、用量小、效率高、费用低、无毒无臭、对环境无污染；对金属基体的腐蚀小、缓蚀率高，过程中没有酸雾，使用安全，特别是能避免误用缓蚀剂造成的危险。
　　使用方法：促进剂的使用浓度一般为3~5%(重量)，将计量的促进剂加入计量水中，搅拌溶解即可。可以先加硝酸后加促进剂，也可以先加促进剂后加硝酸。常温或加热到45~55度后使用，将要处理的不锈钢件浸泡在清洗液中，处理5~30分钟或更长时间（处理温度和时间由氧化皮厚度、板材材质和处理要求而定），至氧化皮、锈完全清除干净，成银白色为止，然后用清水冲净。
A.3中和 用碱液去中和酸洗的酸液。
A.4磷化
磷化的基本原理
　　　原则上说，当金属工件一旦浸入加热的稀磷酸溶液中，就会生成一层膜。但由于这种膜的保护性差，所以通常的磷化在含有Zn、Mn等酸性溶液中进行。
　　磷化液中存在的动力学平衡
　　磷化液的基本平衡方程式
　　3M（H2PO4）2 M3（PO4）2+4H3PO4
　　此方程的平衡常数
　　K=[M3（PO4）2][ H3PO4]4
　　[M（H2PO4）2]3
　　M代表Zn、Mn等
　由上述议程式可以看出，常数K值越大，磷酸盐沉积的比率越大。而K值随一代和三代金属盐的金属的性质，溶液的温度，PH值及总浓度有关。所以影响磷化液性能的至少有PH值、游离酸度、总酸度、温度和金属性质。
A.5水洗
用纯净水对工件上的化学物质进行清除。
A.6烘干
B.喷涂
喷涂要均匀------
C.固化
粉末固化的基本原理：
    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。温度升高到熔点后工件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，在工件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。
粉末固化的基本工艺： 
    采用的粉末固化工艺为180℃，烘15min，属正常固化。其中的温度和时间是指工件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工件在炉内的行走时间。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工件的上、中、下3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(它决定工件在炉内的行走时间)，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。
粉末固化的主要设备：
    设备主要包括供热燃烧器、循环风机及风管、炉体3部分。
D.检查
    固化后的工件，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55～90μm)。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)
E.成品
检查后的成品分类摆放在运输车、周转箱内，相互之间用报纸等软质材料隔离，以防止划伤并做好标识待用。

粉末喷涂作业的常见问题及解决方法
 1.涂层杂质
    常见杂质主要来源于喷粉环境中的颗粒，以及其他各种因素引起的杂质，现概括如下。
    (1)固化炉内杂质。解决方法是用湿布和吸尘器彻底清洁固化炉的内壁，重点是悬挂链和风管缝隙处。如果是黑色大颗粒杂质就需要检查送风管滤网是否有破损处，有则及时更换。
    (2)喷粉室内杂质。主要是灰尘、衣物纤维、设备磨粒和喷粉系统积垢。解决方法是每天开工前使用压缩空气吹扫喷粉系统，用湿布和吸尘器彻底清洁喷粉设备和喷粉室。
    (3)悬挂链杂质。主要是悬挂链挡油板和一次吊具接水盘(材质为热镀锌板)被前处理酸、碱蒸气腐蚀后的产物。解决方法是定期清理这些设施
    (4)粉末杂质。主要是粉末添加剂过多、颜料分散不均、粉末受挤压造成的粉点等。解决方法是提高粉末质量，改进粉末储运方式。
    (5)前处理杂质。主要是磷化渣引起的大颗粒杂质和磷化膜黄锈引起的成片小杂质。解决方法是及时清理磷化槽和喷淋管路内积渣，控制好磷化槽液浓度和比例。
    (6)水质杂质。主要是前处理所使用的水中含砂量、含盐量过大引起的杂质。解决方法是增加水过滤器，使用纯水做为最后两级清洗水。
2. 涂层缩孔
    (1)前处理除油不净或者除油后水洗不净造成表面活性剂残留而引起的缩孔。解决方法是控制好预脱脂槽、脱脂槽液的浓度和比例，减少工件带油量以及强化水洗效果。
    (2)水质含油量过大而引起的缩孔。解决方法是增加进水过滤器，防止供水泵漏油。
    (3)压缩空气含水量过大而引起的缩孔。解决方法是及时排放压缩空气冷凝水。
    (4)粉末受潮而引起的缩孔。解决方法是改善粉末储运条件，增加除湿机以保证回收粉末及时使用
    (5)悬挂链上油污被空调风吹落到工件上而引起的缩孔。解决方法是改变空调送风口位置和方向。
    (6)混粉而引起的缩孔。解决方法是换粉时彻底清理喷粉系统
3.  涂层色差
    (1)粉末颜料分布不均匀引起的色差。解决的方法是提高粉末质量，保证粉末的L、a、b相差不大而且正负统一。
    (2)固化温度不同引起的色差。解决方法是控制好设定温度和输送链速度，以保持工件固化温度和时间的一致性和稳定性。
    (3)涂层厚薄不均匀引起的色差。解决方法是调整好喷粉工艺参数和保证喷粉设备运行良好以确保涂层厚度均匀一致。
4.涂层附着力差
    (1)前处理水洗不彻底造成工件上残留脱脂剂、磷化渣或者水洗槽被碱液污染而引起的附着力差。解决方法是加强水洗，调整好脱脂工艺参数以及防止脱脂液进入磷化后的水洗槽。
    (2)磷化膜发黄、发花或者局部无磷化膜而引起的附着力差。解决方法是调整好磷化槽液浓度和比例，提高磷化温度。
    (3)工件边角水分烘干不净而引起的附着力差。解决方法是提高烘干温度
    (4)固化温度不够而引起的涂层大面积附着力差。解决方法是提高固化温度
(5)深井水含油量、含盐量过大而引起的附着力差。解决方法是增加进水过滤器，使用纯水做为最后2道清洗水。

以上只是本人根据网络搜集整理，但粉末喷涂的大致情况基本如此，需要大家在实践中灵活应对，在实践中不断积累经验。