Что такое порошковое покрытие?
Порошковое покрытие — это процесс отделки поверхности Этот метод использует электростатическую индукцию для зарядки заготовки и частиц порошка противоположными электрическими зарядами, что позволяет порошковому покрытию прилипать к поверхности заготовки. Большинство компонентов покрытия, включая смолы и пигменты, состоят из высокомолекулярных органических соединений, которые действуют как проводящие диэлектрические материалы. После нанесения порошок подвергается плавлению, выравниванию текучести и термической обработке для образования сплошной пленки покрытия.
В зависимости от механизма нанесения покрытия порошковая краска может быть классифицирована на два основных типа:
- Высоковольтное электростатическое порошковое покрытие
- Трибоэлектрическое (заряженное трением) электростатическое порошковое покрытие
При высоковольтном электростатическом порошковом покрытии краскопульт подключается к высоковольтному электростатическому генератору. Между электродом краскопульта и заземленной заготовкой (положительным электродом) создается высоковольтное электростатическое поле, вызывающее коронный разряд вблизи сопла краскопульта.
При прохождении частиц порошка через зону коронного разряда они приобретают отрицательный заряд и становятся электрически заряженными частицами. Под действием электростатических сил эти частицы притягиваются к поверхности заготовки и прилипают к ней. После плавления, выравнивания потока и отверждения образуется гладкая и однородная пленка покрытия.
Однако из-за эффекта клетки Фарадея частицы порошка с трудом проникают в углубления, углы и глубокие полости, что затрудняет достижение адекватного покрытия в таких областях.
При трибоэлектрическом порошковом покрытии сжатый воздух подает порошок через распылитель фрикционного типа. Когда частицы порошка трутся о внутреннюю стенку распылителя, они заряжаются положительно за счет трибоэлектрического заряда. Затем заряженный порошок перемещается к отрицательно заряженной заготовке под действием воздушного потока и электростатического притяжения, где он прилипает к поверхности и впоследствии затвердевает, образуя пленочное покрытие.
Поскольку для трибоэлектрического порошкового покрытия не требуется внешнее электростатическое поле, на него не влияет эффект клетки Фарадея. В результате оно обеспечивает лучшее покрытие заготовок со сложной геометрией и замысловатыми структурами.
Процессы порошковой окраски
Типичный процесс электростатического порошкового покрытия включает следующие этапы:
Предварительная обработка поверхности → Порошковое покрытие → Отверждение → Контроль качества → Готовый продукт
Этап предварительной обработки поверхности
Перед нанесением порошковой краски заготовка должна пройти предварительную обработку для удаления масла, смазки, грязи и пыли с поверхности холоднокатаной стали. В ходе этого процесса... цинк-фосфатное покрытие Обычно он формируется на поверхности для улучшения адгезии покрытия.
После предварительной обработки заготовку необходимо тщательно высушить и охладить до температуры ниже 35 °C перед нанесением порошка. Это обеспечивает оптимальные физические свойства, качество покрытия и внешний вид поверхности.
Этап порошковой покраски
Заготовка транспортируется конвейерной системой в камеру порошковой окраски, где устанавливаются распылители для нанесения покрытия.
Электростатический генератор подает высоковольтный отрицательный заряд на электродную иглу, расположенную на сопле распылителя. Это высоковольтное поле ионизирует окружающий воздух и заряжает порошково-воздушную смесь, выходящую из распылителя.
Заготовка заземляется через систему подвески конвейера, создавая электрическое поле между краскопультом и заготовкой. Под действием электростатического притяжения и давления сжатого воздуха частицы порошка осаждаются на поверхность заготовки, образуя равномерный слой покрытия.
Порошковое покрытие
Основным материалом покрытия является эпоксидно-полиэфирное гибридное порошковое покрытие, которое обычно содержит:
- Эпоксидная смола
- Полиэфирная смола
- Вулканизирующий агент
- Пигменты
- Дополнения
- Модификаторы потока
- Влагостойкие добавки
- Усилители покрытия краев
- Другие функциональные добавки
После термической обработки эти материалы образуют желаемое защитное и декоративное покрытие. В качестве вспомогательной среды используется сжатый воздух, который должен быть обезжиренным и сухим. Типичные требования к качеству включают:
- Влажность: < 1.3 г/м³
- Содержание масла: < 1.0 × 10⁻⁵ %
Этап отверждения
В процессе отверждения эпоксидные группы в эпоксидной смоле реагируют с карбоксильными группами в полиэфирной смоле и аминогруппами в отвердителе посредством реакций конденсации и присоединения, образуя сшитую полимерную сетку и выделяя небольшое количество газообразных побочных продуктов.
Процесс отвердевания состоит из четырех этапов:
- Плавление:
- Выравнивание потока
- застывание
- вулканизация
Когда температура достигает точки плавления порошка, внешний слой порошка начинает плавиться и постепенно сливается с внутренним слоем порошка до полного расплавления. После полного расплавления покрытие медленно растекается по поверхности, образуя тонкую и гладкую пленку. По мере дальнейшего повышения температуры покрытие достигает точки гелеобразования и переходит в кратковременную стадию гелеобразования. Дальнейший нагрев инициирует химические реакции сшивания, которые окончательно отверждают покрытие. Типичные условия отверждения:
- Температура: ° С 180
- Время 15 минуты
Этап проверки
После отверждения покрытое изделие визуально осматривается по таким параметрам, как: шероховатость поверхностинеравномерность блеска, загрязнение частицами, точечные дефекты и кратеры.
Толщина покрытия обычно контролируется в диапазоне от 55 до 90 мкм. Для начальных производственных циклов или при смене типа порошка следует проводить дополнительные испытания с использованием соответствующих приборов для оценки таких факторов, как внешний вид, блеск, разница в цвете, толщина покрытия, адгезия. твердостьюударопрочность и устойчивость к солевому туману.
Готовый продукт
Прошедшая отбор готовая продукция сортируется и помещается в транспортные стеллажи или складские контейнеры. Для предотвращения царапин во время погрузки и транспортировки следует использовать мягкие защитные материалы для разделения отдельных деталей. Также необходимо обеспечить надлежащую идентификацию и маркировку.
Преимущества порошковой окраски
- Широкий порошок выбор. Почти С помощью технологии электростатического порошкового покрытия можно наносить все виды порошковых покрытий.
- Регулируемое покрытие толщина. Покрытие. Толщина покрытия может варьироваться от нескольких десятков до нескольких сотен микрометров, что позволяет наносить как тонкие, так и толстые пленки. При толщине покрытия более 150 мкм может потребоваться предварительный нагрев заготовки выше температуры плавления порошка.
- Предварительный нагрев заготовки не требуется. После соответствующей предварительной обработки порошок можно наносить непосредственно на заготовки из различных материалов и геометрических форм.
- Высокий материал использование. Избыточное распыление. Порошок можно извлечь и использовать повторно, что позволяет достичь коэффициента использования материала, превышающего 98%.
Недостатки порошковой окраски
- Более совершенное оборудование инвестиций. Специализированный Необходимы системы нанесения покрытий и рекуперации порошковых материалов, что приводит к относительно высоким капитальным затратам.
- Проблемы в нанесении покрытий единообразие. Во время В процессе нанесения термопокрытий поддержание равномерной толщины пленки может быть сложной задачей, а толстые покрытия склонны к провисанию.
Варианты цвета порошкового покрытия
В отличие от жидких красок, цвет порошковых покрытий невозможно подобрать на месте путем смешивания основных красителей. Цвет порошкового покрытия определяется заранее в процессе производства. Любое изменение цвета требует переформулирования и повторного производства самого порошкового покрытия, что затрудняет быструю корректировку цвета.
При электростатической порошковой окраске смена цвета в процессе производства требует тщательной очистки всей системы нанесения покрытия, включая краскопульты, устройства подачи порошка, покрасочную камеру, шланги подачи порошка и оборудование для рекуперации порошка. Неполное удаление остатков порошка может привести к перекрестному загрязнению, вызывая значительные дефекты внешнего вида и качества поверхности покрытия.
Смена цвета особенно сложна при переходе от темных к светлым оттенкам, поскольку даже небольшое количество остаточного порошка может вызвать заметное загрязнение цвета. Следовательно, электростатическое порошковое покрытие, как правило, плохо подходит для частой смены цвета или мелкосерийного производства, включающего множество цветовых вариантов в ограниченные сроки.
В число цветов порошковой окраски входят черный, белый, коричневый, серый, синий, зеленый, красный, желтый и оранжевый. Варианты цветов представлены в документе в соответствии с цветовой системой RAL.
Система цветов RAL (нажмите для просмотра)
Параметры порошковой покраски
| Параметр | Диапазон | Заметки |
|---|---|---|
| Электростатическое напряжение | 60–90 кВ | Чрезмерное напряжение может вызвать обратную ионизацию порошка и дефекты по краям; недостаточное напряжение снижает эффективность переноса. |
| Электростатический ток | 10–20 мкА | Чрезмерный ток может вызвать диэлектрический пробой покрытия; недостаточный ток снижает эффективность осаждения. |
| Давление потока порошка | 0.30–0.55 МПа | Повышенное давление увеличивает скорость осаждения, но также увеличивает расход пороха и износ оружия. |
| Распыление воздуха под давлением | 0.30–0.45 МПа | Более высокое давление улучшает равномерность толщины, но ускоряет износ; более низкое давление улучшает покрытие, но может привести к засорению. |
| очистка оружия под давлением | 0.50 МПа | Избыточное давление увеличивает износ форсунок; недостаточное давление может привести к засорению. |
| Давление псевдоожижения в бункере | 0.04–0.10 МПа | Чрезмерное давление снижает плотность порошка и производительность; недостаточное давление может привести к плохой подаче порошка или его агломерации. |
| Расстояние от пистолета до заготовки | 150 – 300 мм | Слишком короткое расстояние может привести к разрушению покрытия; слишком большое расстояние снижает эффективность переноса и увеличивает расход порошка. |
| Скорость конвейера | 4.5–5.5 м/мин | Чрезмерная скорость уменьшает толщину покрытия; низкая скорость снижает эффективность производства. |
Факторы, влияющие на порошковое покрытие
1. Электростатическое напряжение и ток
Низкое напряжение и ток снижают эффективность зарядки порошка и эффективность переноса покрытия. Избыточное напряжение может вызывать отталкивание порошка и дефекты по краям, а избыточное напряжение или ток могут привести к электрическому пробою покрытия.
2. Скорость потока порошка и давление распыления
Толщина покрытия, как правило, увеличивается с повышением давления потока порошка, а равномерность покрытия улучшается при более высоком давлении распыления. Однако чрезмерные значения ускоряют износ распылителя и увеличивают расход порошка. Низкое давление распыления также может привести к засорению подачи порошка.
3. Расстояние между краскопультом и заготовкой.
Чрезмерное расстояние увеличивает расход порошка, снижает эффективность переноса и уменьшает толщину покрытия. Недостаточное расстояние может вызвать электрический разряд и разрушение покрытия.
4. Скорость конвейера
Низкая скорость конвейера снижает производительность, тогда как чрезмерно высокая скорость приводит к недостаточной и неравномерной толщине покрытия.
5. Размер частиц порошка
В целом, более крупные частицы порошка увеличивают достижимую максимальную толщину покрытия и количество зарядов, переносимых отдельными частицами. Размер частиц также влияет на воздействие гравитационных и электростатических сил в процессе осаждения.
6. Порошковое сопротивление
Порошки с более низким электрическим сопротивлением заряжаются легче, но имеют тенденцию терять свой заряд после осаждения, что приводит к удалению порошка с поверхности заготовки.
Порошки с более высоким сопротивлением сложнее заряжать и, как правило, демонстрируют более низкую эффективность переноса заряда. Однако они дольше сохраняют заряд после осаждения, создавая электростатическое отталкивание от частиц, осаждаемых впоследствии, и ограничивая чрезмерное образование пленки.
7. Скорость подачи порошка
В начале процесса нанесения покрытия толщина покрытия увеличивается с увеличением скорости подачи порошка. По мере продвижения процесса нанесения покрытия влияние скорости подачи порошка на толщину постепенно уменьшается. Чрезмерная скорость подачи порошка также может снизить эффективность переноса.
8. Оборудование для отверждения
Для поддержания необходимого температурного режима и продолжительности процесса отверждения следует выбирать соответствующее оборудование для отверждения в соответствии с производственными требованиями и технологическими спецификациями.
К распространенным методам нагрева относятся конвекционный нагрев горячим воздухом и нагрев дальним инфракрасным излучением. Типичное оборудование для отверждения включает в себя конвейерные печи непрерывного действия и печи периодического действия. Эти системы могут использоваться как в непрерывном, так и в прерывистом режиме производства.
