静电喷粉喷涂技术

静电喷涂工艺基本常识

粉末静电喷涂工艺是国家经委重点推广的一项金属表面涂装工艺.由于粉末涂料具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、且涂层附着力好、抗冲击力强等特性。同时粉末涂料没有霉素气体挥发，涂料可以回收利用，大大改善了生产工人的条件，符合环保要求，降低了原材料的消耗，提高了产品的经济效益。

粉末静电喷涂工艺的操作方法，由于使用的涂料及产品基材不同，与传统哄喷漆工艺有比较接近相同的一面，也有不同的一面。因此在实施操作过程中应注意按照工艺操作规程掌握好涂料的技术特性，用以保证喷涂质量和生产劳动的安全性。

一．预处理工艺

喷涂前的金属件（目前国内尚没有理想的对塑料件、木制件进行喷涂的粉末涂料），必须进行表面预处理，使工件上无油、无锈、无污渍。这是粉末喷涂工艺过程的重要环节。预处理的质量好坏，直接影响喷涂层的质量。

（一）预处理方式

对于产品工件的预处理，通常采用两种方式（主要根据工件结构、体积、产品批量而选择的）。

1.喷淋通道式（宜用于工件单一、结构简单、大批量的加工）　

2.浸槽式（适用于工件复杂、结构不定、批量受的加工）

（二）预处理方法

表面预处理工艺主要根据产品材料不同而选择工艺方法，工艺工序一般按照以下流程进行：

1.黑色金属结构件表面处理工艺流程表：

去油(5-10min, 60-80℃)	清洗 (3min,50-70℃)	清洗 (2min,冷水)
去锈(10-15min,45-60℃)	清洗 (3-5min,冷水)	中和 (3min,常温)
清洗 (2min,冷水)	磷化 (5-30min)	清洗 (2-3min)
清洗 (2min,50-70℃)	烘干

以上工艺温度及工艺时间是根据工件表面的油渍和锈渍程度不同需要调整.磷化温度和时间可根据生产厂家提供的数据选择.由于喷淋处理,兼物理冲刷处理和化学处理两种优点,因此选择的处理时间相应比浸泡式短,而且工效高、质量好。

2.有色金属结构件表面处理工艺流程表：

去油 (5-10min, 75-85℃)	清洗 (2min,55-70℃)	清洗 (2min,冷水)
钝化(10-15min,30-50℃)	清洗 (2-3min,冷水)	清洗 (2min,钝化)
烘干

部分加工件，由于工艺要求，亦可采用磷化后再钝化处理的方法。

（三）预处理工艺溶液

预处理工业溶液的选用是否得当，是预处理工艺质量保证的关键，也是降低生产成本，提高工效，减少物耗的关键。

1.去油工艺                                                                        

通常采用工业固碱、液碱、工业皂粉、清洗剂等配制；

操作时应根据工件材质，表面油渍情况选择工艺温度和时间；

实施喷淋处理时，应适量加入消泡剂。

2.去锈工序

通常采用工业硫酸、盐酸以及其它添加剂配制；

操作时应根据工件表面锈蚀情况而选择工艺温度和时间；

由于处理系统的材质受到一定，一般不采用 喷淋方法。

3.磷化工序

通常采用磷酸二氢钠和磷酸二氢氨，以及氯酸盐、盐、铬酸盐等配制;

磷化液分为铁系磷化剂、锌钙磷化剂和锌钙镍系磷化剂，其根据配比及产生生成的磷化膜不同而分类的；

操作时应根据工艺要求，以及磷化液的技术参数选择工艺温度和时间；

实施喷淋处理，应适量加入消泡剂。

4.清洗工序

清洗工序是为了保证碱、酸液等溶液不再粘附在工件上的处理工序，通常采用热水和流动清水。

操作时应根据工件沾粘溶液的程度，选择洗净的工艺时间和温度，实施喷淋处理效果更佳。

（四）注意事项

1.工艺溶液每班不少于一次的测试检验；

2.清洗槽内的清水应在下班后放净，防止酸、碱溶液不断浸渍而增加，影响清洗效果；

3.根据产品材料、结构、体积、批量选择适当的溶液；

4.根据产品材料、结构选择预处理方式；

5.根据产品批量、溶液的技术参数选择工艺温度和时间。

（五）工艺操作规程

1.上班操作前对溶液进行检测；

2.对需要加热的溶液进行加热；

3.操作前对所有进出水、气管阀进行检查（喷淋式的还应检查水泵、喷嘴是否正常、无阻塞、漏水现象）。

4.检查吊装工件的器材是否符合安全要求；

5.操作工必须穿戴好耐酸碱劳保用品才能上岗施工；

6.应按工序要求循序操作，不得颠倒；

7.严禁先放硫酸、盐酸，后放水；

8.预处理后的工件烘干或快速风吹至无水份；

9.预处理后的工件不宜存放过长时间，并应置于湿度小于65%的环境中，置放时间建议不得超过3天，超过磷化膜保护期出现绣迹的应重新处理。

（六）溶液测定方法及一般工具

1.试纸          检查溶液PH值

2.取样化验    （试管、天平、离心机等）

3.硫酸铜少量    检测磷化膜效果

（七）其它预处理工艺方法

1.抛丸、喷砂处理

通常采用这种处理方法的主要是一些工件较大、材料厚度较厚和不易进行化学处理的加工件。如：液化石油气钢瓶、乙炔气瓶、拖拉机零件、发动机铸铁等工件均采用这种处理方法。

2.综合处理溶液

目前国内也有集去锈、去油、磷化、清洗为一体的四合一处理溶液和去油、磷化、清洗为一体的三合一处理溶液适用于不同方面：

1）四合一处理液适用于小件，工作场地小，技术要求不高的加工；

2）三合一处理液适用于批量比较大、品种材质基本相同的工件加工；

3）二合一处理液适用于批量大，品种、材质相同的工件加工。

 由于三种综合处理溶液在实际使用中，尚还有很多综合问题得不到解决，质量反映并不太理想。尤其对四合一处理溶液，推广还有一定限度。因此，大部分使用单位，从质量保证和掌握工艺情况出发，还是采用工艺工序分开的处理方法，虽然这种方法投入较大，但质量容易控制，还是被大部分单位所接受。

二．喷涂工艺

对预处理合格的产品工件进行表面涂覆处理，主要根据产品结构、材质及工艺要求决定其实施手段的。采用油漆涂料作为涂覆材料，称为油漆涂覆；采用粉末涂料作为涂覆材料则称为粉末涂覆。

粉末涂覆处理目前主要有：

（一）流化床涂覆法

1.流化床（fluidized bed），定义：当空气自下而上地穿过固体颗粒随意填充状态的料层，而气流速度达到或超过颗粒的临界流化速度时，料层中颗粒呈上下翻腾，并有部分颗粒被气流夹带出料层的状态。

流化床涂覆是利用压缩空气能通过透气板，使箱体内的粉末涂料流化沸腾，形成雾化区，把加热至表面温度足以使粉末涂料熔融的工作，置入该雾化区，使粉末涂料粘附于工件上，然后放入烘炉进行烘烤固化。

流化床涂覆法原理：

  

2.流化床静电涂覆法是粉末静电涂覆工艺手段最早实施的一种方法.其本原理与流化床涂覆法相仿,但由于流化床涂覆的先决条件是工件必须预热才能进行,虽然工艺简单,但涂层受到温度,工件受热不同,涂层的厚度也不均匀,质量很难控制.因此,从质量保证着手,运用静电技术,使粉末流化沸腾雾化区成为负高压静电场,把处于正极的工件置入雾化区,利用静电吸附,使带有相当电荷量的粉末涂料吸附于工件上.

流化床静电涂覆法原理：

这种方法受到贮粉箱体积的,一般适用于金属网架等小金属零件的涂覆加工,粉末利用率较高.但由于工件上下端接受电量不同,涂层容易产生不均匀的缺陷,质量不易控制.

(二)喷粉喷涂法

1.由于流化床涂覆法受到工件结构、场地以及储粉箱体积的，于是有人把喷漆改制成喷粉，利用压缩空气将粉末涂料喷射到经预热处理的工件上，使粉末涂料熔融粘附。

喷粉喷涂法原理：

这种方法比流化床涂覆法较之先进，活动余地较大，不受场地。但涂料浪费大，且涂层不均匀，质量难以控制。因此，一般不采用。

2.电晕喷粉静电喷涂法是目前国内外普遍采用的粉末静电喷涂形式，基本工作原理间于流化床静电涂覆法和喷粉喷涂之中。

电晕喷粉静电喷涂法原理：

这种方法适用于各种机械零件、电器、家电、钢家具、石道等金属结构件的表面涂覆加工。

（三）粉末静电喷涂工艺设备

1.高压静电发生器                         0-100KV（可连续调）

2.静电喷粉                              出粉量250克/分

3.流化床供粉器                            贮粉量15-30KG

4.空气净化系统                            净化率88%

5.粉末回收装置                            （一级、二级回收）回收率98%

6.喷粉室                                   容积根据产品体积设计

7.烘炉                              容积根据产品体积设计，0-250℃可

（四）喷粉工艺流程

1.经预处理合格的工件挂入喷粉室

2.对被喷工件实施喷涂

3.喷涂加工、检验合格的工件转道送入烘炉烘烤固化

4.烘烤固化后的工件检验合格入库

（五）操作准备工作

1.检查总电源是否正常，有没有缺相

2.检查高压静电发生器、回收装置、烘炉电源控制是否正常

3.检查静电发生器（开始工作按钮）

4.检查回收装置（开始工作按钮）

5.检查烘炉（开始工作按钮）

6.检查供粉器有还阻塞现象，并加入所用粉（粉末未过筛）

7.穿戴好劳保用品

8.检查空气净化系统是否有积水（放净积存水）

（六）操作程序

1.开启输入电源控制按钮

2.开启高压电源控制按钮

3.开启粉末回收装置控制按钮

4.手持喷，开启控制开关，调节高压输出电压

5.开启空气压缩机送气

6.调节好工作所需的空气压力

7.上挂工件实施喷涂（如采用流水线生产，则需先调节好输送链速度后上挂工件）

8.喷涂前先对烘炉实施升温

（七）注意事项

1.喷涂工作电压的选择

内边角       40-50KV

外平面       60-75KV

大平面       60-80KV

2.喷涂工作气流压力的选择

内边角       0.1-0.15MPa

平面         0.15-0.2Mpa

1）喷涂遇到死角状的工件，不能对角喷，应采取斜角喷，以降低静电屏蔽影响，同时采取低电压低气流喷。

2）流化床供粉器用于流化粉末的气压选择为0.05-0.1Mpa

3）喷口离开工件的距离：100-150mm

4）喷电源开启后，不得将口对人体

5）油水分离器每四个小时排放一次水份。

6）喷涂后的工件不得用手或物件去摸、碰。

7）不得用有汗、有油的手或物体去摸、擦预处理合格待喷的工件。

8）辅助工不得戴纱手套擦拭工件，不得用棉纱擦拭工件

9）烘烤固化好的工件未冷却前，不得用有汗、有油、有污的手或物件去摸、擦

10）每班应对喷涂室及回收装置进行清理打扫，清除积存粉，分开存放，置于干燥处保管好。

11.喷涂前必须对粉末进行过筛，筛子选用100-180目的筛子。

12.过喷回收的粉末经过筛后，可渗入新粉混合使用，一般比例选择为新粉7层，回收粉3层。二次过喷粉在回收装置内的回收粉，由于粒度结构变化，可能会影响外观，但物理性能基本不变，使用时需慎重。

13.操作方法，应根据产品结构，由操作者逐步摸索，达到熟练。

（八）喷涂的一般缺陷分析及处理

1.上粉不好，吸附力差

分               析	处        理
1.工件接地不好	检查工件接地情况
2.高压静电器发生器没有高压	检查高压电缆各接头
3.表头有电压，输出无电压	检查高压电缆各接头
4.粉末质量差	检查粉末质量
5.工件材料结构不良	检查工件材质
6.前处理不好	检查前处理工艺
7.工件加工引起结构质量变化	检查加工工艺

2涂层有针孔、凹凸状

分               析	处        理
1.粉末质量差	检查粉末质量
2.空气处理不净、有水	检查空气净化系统
3.前处理不好	检查前处理工艺
4.粉末有水份	检查粉末及保管措施
5.喷口离工件过近，电流过大	加大距离，降流降压

3涂层表面露底

分               析	处        理
1.喷涂厚度不利	适当多喷一度
2.工件接地不好	检查工件及发生器接地情况
3.工件材质粗糙	适当多喷一度
4.粉末质量不好	检查粉末质量
5.前处理不好	检查前处理工艺

4涂层表面麻点、黑点

分               析	处        理
1.前处理不好	检查前处理工艺
2.工件接地效果不好	检查工件、发生器接地效果
3.粉末有杂质	检查粉末、过筛
4.环境条件差	检查环境条件

5.涂层色泽不好

分               析	处        理
1.粉末质量不好	检查粉末质量
2.烘烤时间及温度不符合要求	调整温度及时间（按粉厂要求）
3.烘箱温度上下不均匀、有温差	检查热源和热风循环系统
4.工件放置位置不合理	调整放置体位置

6.涂层有剥离状

分               析	处        理
1.粉末质量不好	检查粉末质量
2.前处理不好,油不净	检查前处理去油工艺
3.烘烤时间及温度不符合要求	调整温度及时间（按粉厂要求）
4.前处理后置放时间过长	减少前处理后的周转时间

7.涂层发脆

分               析	处        理
1.烘烤时间不到	调整时间
2.粉末质量差	检查粉末质量
3.涂层过厚	调整粉末厚度
4.前处理不好,酸不尽	检查前处理去锈工艺

(九)涂层缺陷处理

由于粉末涂料具有的技术特性,对于所产生的缺陷处理,通常可用以下几种解决:

1.喷涂中出现露底,未及现状.

适当多喷一度,检查其它原因,排除故障,重喷一次.

2.喷涂后碰撞,造成粉末跌落露底.

电压过低,电流功率不足或接地效果差,粉末质量差,分析原因排除后重喷.

3.涂层固化后出现前述的一般现象处理.

1砂布打磨处量:用砂布将有缺陷的部件进行打磨后重新喷涂.

2机械抛丸、喷砂处理。

3化学去除剂处量：用化学支除剂（如701脱漆剂）涂刷或浸泡至涂层与工件脱离，重新前处理，再喷涂。

4组装成台后的产品如出现小缺陷，可用砂布将缺陷处打磨干净，涂上粉末，用电吹风烘吹。这种方法不能用于大面积补缺，有色差和涂层附着力、抗冲击强度差等问题，一般不宜选用。

5部分工件出现气泡，关键是工件结构不紧密。如铸件此类工件，应先用导腻刮剔，然后预热烘干、打磨再喷涂。

有关配套设备的维修、保养、使用，参照设备使用说明书。

三.涂料

实施油漆喷涂和粉末静电喷涂的涂覆材料是根据被加工工件的不同材质、用涂以及技术条件决定的。

目前使用的粉末涂料品种主要分为两大类（油漆不列）

（一）热固性粉末涂料

热固性粉末涂料，主要有环氧粉末，改性环氧粉末和聚脂粉末，以及丙烯酸树脂粉末。

（二）热塑性粉末涂料

热塑性粉末涂料，主要有聚乙烯、尼龙、氟乙烯等粉末。在粉末涂料中，又根据表面装饰要求而区分为两大类。

（三）平光型粉末涂料（包括高光泽和无光泽涂料）

平光型粉末涂料主要应用于一般金属结构件的加工，应用范围较大，用量大，用户多。目前国内生产粉末厂家均以平光型涂料为主。据了解，目前国内年生产量已达到2万余吨左右。

（四）美术型粉末涂料

美术型粉末涂料应用范围与平光型涂料相同，但应用面较广。而表面反映有比较明显的皱纹状，因此，可以用在部分铸铁压制件上，弥补一定的视觉差。

环氧类粉末涂料由于抗紫外线能力较差，只能适用于室内器材的表面涂覆。

改性环氧粉末涂料，是用一定比例的环氧树脂、聚脂为主要原材料配制的粉末涂料，其抗紫外线较之环氧优，但低于聚脂粉末涂料。

聚脂粉末涂料的抗紫外线能力较好尤其是纯聚脂，现已广泛地应用在钢铝门窗、钢模板、汽配件、摩托车配件等室内外钢制件的表面涂覆。

对于热塑性粉末涂料，目前主要应用于一些耐腐蚀要求较高、耐磨性要求不高的部件上。

因为应用范围比较狭窄，粉末生产厂家目前不可能大量生产热塑性粉末涂料且生产厂家亦不多，设备也有不同。

（五）涂料生产的主要设备

1.主要生产设备

原料混合机、原料破碎机、塑料挤出机、震动筛、球磨机

2.主要工艺程序

3.涂料温度及固化时间参考（主要根据生产厂家提供的技术参数实施）

涂料	温度	固化时间
环氧类	180℃±5	15-30分
聚脂类	180℃±5	15-30分
丙烯酸	190℃±5	15-30分
聚乙烯	150-200℃±15	20-35分
尼龙	200-240℃±15	20-40分
氟乙烯	200-240℃±15	20-40分

目前已有厂家生产依照温度曲线调整烘烤时间的粉末，但目前还没能一种比较理想的低温粉末涂料。因此使粉末静电喷涂工艺的推广范围还受到很大。

（六）涂层检测手段

1.铅笔硬度计

2.冲击仪

3.光泽仪

4.测厚仪

5.流平仪（热固性塑料流动度测试仪）

6.分析天平

7.划圈仪（或用刀片划格代替）