铝合金材料粉末涂装工艺探讨

蒋 伟，赵立周

(中铝山东 青岛博信铝业有限公司，山东 青岛 266300)

铝作为一种金属活性材料,很容易与外界其他物质元素发生反应。为增强其装饰效果与抗腐蚀能力，延长使用期限，必须要经过表面处理，比较常用的有氧化处理、粉末或喷漆涂装处理等工艺方法。

本文重点对铝合金材料在粉末静电涂装工艺中的技术流程进行探讨，并通过现场实际工业化生产，总结改进了多项工艺技术指标，形成了较完善的质量控制措施。

1 铝合金材料在涂装上的工艺要求

静电粉末喷涂技术是在压缩空气作用下，静电粉末喷枪喷出来的涂料在分散的同时，带电荷的粉末粒子受气流(或离心力)和高压电场的作用，涂着到接地的被涂物上，再加热熔融固化成膜。静电粉末喷涂法是在工业涂装领域中占主导位置的粉末涂装法。简单断面或仅要求装饰面的铝合金材料一般采用静电粉末喷涂技术，完善优化的涂装工艺要求见表1。

表1 静电粉末涂装工艺要求

静电粉末涂装线工序：根据工件选取挂具→将工件放在挂具尖端部位→除尘→粉末涂装(静电喷枪两侧各6支)→烘烤固化→冷却→卸件。

在静电粉末喷涂的过程中，要注意以下事项：

1)静电电压60～90 kV。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10～20 μA。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)供粉压力0.30～0.55 MPa。供粉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0.30～0.45 MPa。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 MPa。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0.04～0.10 MPa。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)喷枪口至工件的距离150～300 mm。喷枪口至工件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1.5～2.5 m/min。输送链速度过快会引起粉末涂层厚度和固化时间不够，过慢则降低生产效率。

2 铝合金材料在涂装上的常见问题与处理办法

2.1 涂层附着力太差或涂层脱落

产生原因：

1)油污严重，除油不彻底。

2)未钝化处理。

3)钝化工艺不达标，钝化处理效果差。

4)固化温度太低，未充分固化。

5)基体上有附灰等杂物。

处理方法：

1)延长除油工作时间，提高除油效果。

2)喷涂前钝化处理。

3)调配钝化液指标合格，确保钝化后纯水洗电导率小于50 μs/cm。

4)提高温度，充分固化。

5)喷涂前做好除尘，工件表面清理干净。

2.2 工件上粉率差，吸附力不够，回收粉太多

产生原因：

1)喷涂时电压调得太低。

2)工件接地状况不好。

3)高压发生器电阻太小，输出电流太大。

4)喷粉气压太大。

5)挂钩土层太厚，导电性太差。

6)喷枪离工件距离太远。

7)粉末树脂含量低性能差。

处理方法：

1)电压调到适当值50～90 kV。

2)增设地线，使电阻不大于4 Ω。

3)增加电阻的阻值，达到40～80 MΩ。

4)减小供粉气压。

5)清理挂钩涂层，使导电性良好。

6)调整喷枪距离150～300 mm。

7)选用优质粉末涂料。

2.3 喷枪出粉不均匀

产生原因：

1)文丘里管磨损严重。

2)文丘里泵堵塞。

3)文丘里管变形或备件尺寸不标准。

4)粉末涂料受潮、结块，流动性及分散性变差。

5)压缩空气中含油、水成分太多。

6)粉末流化不均匀。

7)粉管过长。

8)粉管堵塞。

9)压缩空气压力不足或压力不稳定。

处理方法：

1)更换文丘里管。

2)清理文丘里泵。

3)选用合格的文丘里管。

4)加强库房及原料进厂管理，防止粉末涂料受潮结块。

5)检查冷干机、增加油水分离器，确保得到干净纯洁的压缩空气。

6)调整流化气压。

7)控制粉管长度，杜绝大角度折弯。

8)清理或更换老化粉管。

9)保持稳定的压缩风。

2.4 涂层覆盖能力差

产生原因：

1)涂层太薄。

2)粉末涂料中填料太多，导致涂料本身覆盖能力低劣。

处理方法：

1)应达到60～90 μm，浅色粉易适当喷涂得厚些。

2)改用优质粉末涂料。

2.5 涂层表面变色，涂层固化后与色板颜色有明显差别

产生原因：

1)不同厂家或不同性质的粉末混合使用。

2)回收粉使用比例过大。

3)固化温度太低或固化时间太短，没有充分固化和流平。

4)固化温度太高且时间偏长，涂层老化。

处理方法：

1)换粉时粉末清理干净，防止混色。

2)回收粉同新粉混合比例不超1:1。

3)消光或亚光的粉末固化不充分时，光泽明显偏高。

4)根据粉末说明书调整合理的固化条件，一般粉末180～200℃固化18～22 min。

2.6 涂层固化后光泽改变

产生原因：

1)粉末涂料本身颜料不耐高温或树脂原料高温易变黄。

2)工件前处理质量差，有残留物。

3)固化时间太长或固化局部温度太高。

4)色泽或性质不同的粉末混合了。

处理方法：

1)选用优质粉末涂料。

2)前处理后擦干净，涂装前清擦杂物

3)选用适宜的固化温度和时间，固化炉均匀分布热风循环，定期对炉温进行跟踪检查。

4)色泽或性质不同的粉末换粉时要彻底清理供粉桶、回收系统、输粉管、喷枪、喷室等装置。

2.7 涂层表面有颗粒

产生原因：

1)制造粉末涂料时挤出温度太高，部分树脂已胶联固化。

2)粉末涂料受潮堆积结块，喷出时雾化不好。

3)工件喷涂前表面有颗粒、毛刺等杂物。

4)涂层喷得太薄，基体轻微缺陷难以覆盖。

5)粉末中有大的颗粒，分离筛破损。

6)加入的回收粉太多。

处理方法：

1)选用优质粉末。

2)改变存储条件，不使用过期、受潮粉末，改造涂装设备。

3)涂装前表面颗粒、毛刺等杂物打磨清理干净。

4)增加涂层厚度。

5)选用优质粉末涂料。

6)不超1∶1比例加入回收粉。

2.8 涂层表面有麻坑或针孔

产生原因：

1)工件表面清洗不干净，有油污或水分未彻底干燥已进行涂装。

2)采用压缩空气中油、水含量超标。

3)粉末受潮水分超标或挥发份超标。

4)喷枪距工件太近，造成电击穿孔。

5)返喷件采用过高的电流、电压。

6)超过了使用期限或粉末本身流平性差。

处理方法：

1)涂装前检查，确认没有杂物、油分或水分后进行。

2)增加油水分离器和空气冷干机，达到干燥压缩空气。

3)合理储存粉末。

4)调整喷涂距离(150～300 mm)进行涂装。

5)返喷件采用超低电流、电压。

6)选用优质粉末涂料并在有效期内使用。

2.9 涂层橘皮严重

产生原因：

1)工件表面太粗糙，涂层流平困难。

2)粉末粒度太粗。

3)粉末自身流平性差。

4)涂层太厚。

5)静电屏蔽，涂膜厚薄不均匀。

6)固化温度太低，未充分流平。

处理方法：

1)用砂纸打磨等方法使表面细化，涂层适当厚些。

2)选用优质粉末涂料。

3)掌握出粉量及喷涂时间，保证适宜厚度(60～90 μm)。

4)改进喷枪，尽可能减少静电屏蔽区域或选用磨擦式喷枪。

5)提高固化温度，延长流平时间110～135℃为熔融流平区域，这一区域应升温慢些，时间8～10 min。

3 结论

通过本课题的研究，我们掌握了铝合金材料常用粉末喷涂工艺技术，优化相关工艺设计，满足广大用户对个性化的需求，对新型铝合金材料研发、推广及产品转型有极大的促进作用。