机电产品表面涂装色差故障分析及控制*

马艳琴

(天水长城开关厂有限公司，甘肃天水 741018)

1 引言

机电产品表面涂装，一方面为了提高涂装产品的防锈、防腐和保护性能，另一方面是使涂装产品有良好的装饰和美化作用(表面需达到Ⅱ级精度装饰要求)。随着科技的发展和社会的进步，机电产品表面涂装的装饰性要求和保护性日渐受到了同样的重视。而其装饰和美化作用，很重要的因素是涂膜外观和颜色问题。一般来说，涂装产品颜色要求跟用户提供的色板或色卡保持一致，不能出现肉眼可见的色差。

环氧-聚酯粉末静电涂装具有生产效率高，粉末能够二次利用，涂膜具有良好的防护性和装饰性的特点，被广泛应用于机电产品表面涂装。但是，环氧-聚酯粉末固化炉温度的均匀性及配方原材料的热稳定性会引起涂膜色差故障，影响涂装产品的的外观质量。为此，本文针对某公司产品出现的箱式固化炉与U形双行程通过式固化炉固化后零部件色差问题和同一固化炉固化后薄厚冷轧板零件色差问题从涂装工艺参数及粉末制造原材料进行试验分析，解决了开关柜零件色差故障。

2 两种固化后零部件色差问题

2.1 实际固化温度试验分析比较

某公司箱式固化炉与U形双行程通过式固化炉均采用超远红外辐射器加热，通过对空气的加热传递给固化工件使粉末涂料发生交联固化。固化炉温度采用热电偶多点分布进行温度监测，箱式炉容积较小采用4点监测，保温性较差，显示温差高低处达18℃，U形通过式固化炉采用8点监测，显示温差12℃。为了掌握工件涂膜固化的实际温度，采用炉温跟踪仪进行检测。

2.1.1 试验方案

制作200 mm×100 mm×2 mm冷扎钢板8块，经脱脂→水洗→除锈→水洗→表调→磷化→水洗→热水洗→预烘烤→其中2块静电喷涂RAL7035环氧-聚酯粉末;同时脱脂处理并砂纸打磨100 mm×50 mm×0.5 mm规格的马口铁板2块喷涂RAL7035环氧-聚酯粉末，将两个固化炉升温至180℃，炉温跟踪仪3根导线连接在未喷涂的3块冷轧板上，并采取高、中、低(具体位置以正常生产时工件的最大尺寸为参考)悬挂，另一根导线悬空至固化炉中部测试空气温度，对喷涂粉末的1块试板和马口铁板悬挂于中间位置同炉温跟踪仪一起送入箱式固化炉中，温度到达180℃计时20 min。测试完用相同的方法将其余试板悬挂送U形通过固化炉，固化时间由链速控制(550 r/min固化20 min)。

2.1.2 试验结果及比较

通过炉温跟踪仪的测试，箱式固化炉固化后冷轧板涂膜颜色明显比U形通过式固化炉所固化涂膜发白。对两块冷轧板做划格、附着力试验，未出现脱落;对马口铁板涂膜作50 kg冲击试验，涂膜未出现明显裂纹。从炉温跟踪仪曲线看出喷涂工件在仪表显示温度达180℃，固化时间20 min的情况下，通过式固化炉到达180℃实际平均时间为14 min(见图1)，箱式固化炉到达180℃温度实际平均时间为10 min(见图2)。涂膜实际发生交联固化的时间长短不一致及温度均匀性差导致出现零件涂膜色差。

图1 U型双行程通过式固化炉炉温跟踪曲线

图2 箱式固化炉炉温跟踪曲线

2.2 解决方法

(1)箱式固化炉设定温度参数由原来的185℃提高到190℃，提高涂膜的实际固化时间。

(2)由于箱式固化炉空间限制无法增加热循环装置，通过对箱式炉底部改造为轨道进出烤炉，底部增加远红外辐射器，辐射器上层覆盖篦子进行安全防护。这样，减少了固化炉底部与高部的温度差，使炉内整体温度相对均匀。

(3)通过对设定参数的改进及固化炉底部增加热辐射器，改进固化炉温度的均匀性后，再一次采用上述方法用炉温跟踪仪进行测试，从炉温跟踪仪曲线图看出箱式炉实际固化温度在180℃以上的时间基本与U形通过固化炉取得了一致，对两烤炉固化试板涂膜颜色进行对比，颜色光泽无明显差异。

3 同一固化炉固化后薄厚冷轧板零件色差

3.1 常见涂膜色差分析

色差一般出现在用不同批次粉末涂料喷涂的涂装产品之间;或者用同样批次的粉末，涂装不同材质、不同形状、不同大小和厚度的工件之间;原材料由于批次间的色度、参数的不同，粉末涂料生产过程中操作者调色经验的不足，浅色粉末的泛黄及其助剂(如低温固化剂，流平剂等)自身易泛黄;生产混料时间长也会使粉末整体颜色加深等都能引起粉末批次间色差问题。以上涂膜色差问题，都会影响组装产品的颜色，最后影响到涂装产品的质量。

通常为减少调色次数提高生产效率，对影响调色的原材料进行相应库存，以减少调色色差;薄厚板材在相同的条件下涂膜固化，由于吸热快慢的不同使涂膜反应时间差异，但以前没有引起色差故障。

经过初步排查并未找到出现色差的真正原因后，我们决定对对容易引起涂膜色差的原材料(钛白粉和低温固化剂)重点进行试验排查。

3.2 环氧-聚酯粉末制造工艺流程

称量配料→预混合→熔融挤出压片→粉碎→过筛→加浮花剂混合→包装

3.3 低温固化剂206影响试验

环氧-聚酯粉末其固化反应是由环氧树脂中的环氧基团与聚酯树脂中的羟基交联成膜，其反应式为:

因此配方中的低温固化剂206实际上为促进剂，是降低环氧和聚酯反应温度，缩短固化时间，它是环脒类化合物，其化学结构中含有叔氮原子和活泼的氢原子，能够在相对低的温度下使环氧基聚合。

依据表1“试验方案”中配方一和配方二，分别生产粉末各500 g。然后，制作200 mm×400 mm板材厚度为1 mm和2 mm冷轧板各3块(其中两块薄厚板另做试验)经脱脂磷化后，采用配方一粉末和配方二制作的粉末喷涂薄厚板材各一块，做好标识，在固化炉温度达到180℃下固化20 min，取出试板冷却后进行颜色对比，两配方薄厚板材涂膜依然存在色差，两配方之间同一厚度板材涂膜颜色一致。排除了低温固化剂引起的故障。

表1 试验方案

3.4 钛白粉对比试验

我公司生产的中高压开关柜使用环境主要为户内，因此在粉末原材料中为了降低成本选择了锐钛型BA01-01钛白粉。钛白粉在所有白色颜料中具有最高的遮盖力，同时吸收紫外线，确保涂料的耐候性能，因此在粉末生产中被广泛应用。但作为颜料的一种，其色泽在温度、时间和反应性介质的作用下，通常会发生显著变化。为了验证薄厚板材色差故障，重新采购了金红石型R″-996钛白粉进行对比试验。

依据粉末涂料制作的工艺流程，将配方一中BA01-01替换为 R″-996，制作粉末500 g，喷涂经过磷化前处理的薄厚板材各一块，在固化温度180℃下烘烤20 min，取出样板冷却后对比颜色，薄厚冷轧板涂膜颜色均匀一致，并且同标准色卡比较无色差。以上试验说明导致薄厚板材出现色差的原因在于钛白粉原材料的热稳定性影响。

4 结语

为确保机电产品涂膜颜色，满足用户的要求，组装于同一产品的零部件在涂装后选用不同固化炉固化时，应通过炉温跟踪测试，确定一致的固化工艺参数才能保证最终涂膜一致的颜色和光泽。金红石型钛白粉有优良的热稳定性，为避免不同厚度工件涂装后的涂膜色差，推荐选用金红石型钛白粉用于环氧-聚酯粉末生产。通过小批量试生产，对某公司国网开关柜门板和端封板颜色色差问题得到了彻底解决。

［1］ 张俊智，周师岳.粉末涂料与涂装工艺学［M］.北京:化学工业出版社，2008.

［2］ 毛建平.粉末涂料的人工配色［J］.涂料工业，2011(12):41-43.

［3］ 聂文福.涂装质量与检验标准［J］.机械制造，1992(7):34-35.