喷粉加工.docx

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喷粉加工

喷粉加工产品质量控制与管理

一．涂料

1.涂料是一种流动状态或粉末状态的有机涂料，把它涂布在物体表面上能干燥固化形成一种薄膜，均匀地覆盖和良好地附着在物体表面上，不论是否含有颜料，通称为涂料。

2.涂装三要素：

涂料，涂装技术，涂装管理。

3.涂料组成：

成膜物质，颜料、溶剂、助剂。

4.粉末涂料：

无溶剂涂料。

5.粉末涂料特性：

不连续性，比表面积大、粒子形状的不规则性，飞散性、附着性，流动性。

6.粉末涂料的优缺点：

调色困难，光泽差，受压力、温度、湿度等影响易结块，漆膜外观差，过厚或过薄难得到均匀平滑的涂膜，不适合外形复杂的被涂物涂装，更换颜色时清扫工作量大，需要有防止粉末爆炸和卫生措施。

二．喷粉工艺

世界上第一套粉末静电喷涂设备于1962年由法国的SAMES公司研制成功，此后粉末静电喷涂技术在世界各国迅速发展，正逐渐取代溶剂型涂料涂装技术。

我国的粉末静电喷涂技术发展较晚，但发展潜力很大。

粉末涂料不含溶剂，粉末涂料依靠静电喷涂到工件表面上，互相不粘连的粉末粒子层经过加热熔融后形成牢固的涂层与工件表面紧密结合。

这种涂层具 有优良的防腐蚀性能和装饰功能。

同传统的溶剂型涂料相比，它具有更加安全、污染小、适应性好、效率高和不依赖石油为原料的优点。

但它目前也存在一些缺点：

一次性投资大、更换颜色不方便等。

1粉末静电喷涂技术的典型工艺流程   

粉末静电喷涂技术的典型工艺流程为：

工件前处理→喷粉→固化→检查→成品

本厂喷粉线的工艺流程为：

8min1.5min2.5min1min1min

工件上线-—→预脱脂-—→脱脂—→热水洗—-→水洗——→表调

40-60℃40-60℃45-60℃RT

1min3min1min1min5min

——--→磷化1———----→水洗——→水洗*——→滴水——→水分烘干

RT40-60℃RT

磷化2

10min10min2min20min15min

冷却—→喷粉—→固化-—→冷却-—→工件下线

140-160℃190-200℃

1.1 前处理

 工件经过前处理除掉冷轧钢板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。

槽液管理标准

（未带括弧的数据为广州线的控制标准，带括弧的数据为台湾线的控制标准，具体的控制标准应按照药剂供应商提供的数据为准）

序号

工序名称

浓度

温度

°C

压力

MPa

时间

Min

检验周期

参数

指标

1

预除油

碱度

16-22（30）

40-60

0.04-0.12

（0.08-0.25）

1

1次/1H

2

除油

碱度

16-22（30）

40-60

0.04-0.12

（0.08-0.25）

1.5

3

热水洗

45-60

0.06-0.12

（0.08-0.25）

0.5-1

4

冷水洗

流动自来水PH<8

RT

0.06-0.12

（0.08-0.25）

0.5-1

5

表调

PH值

8-10

RT

0.04-0.12

（0.08-0.25）

0.5-1

6

磷化

总酸度

23-30

RT

0.08-0.12

（0.08-0.25）

2-2.5

游离酸度

0.6-1.0

0.5-1.5）

RT

促进剂

1.5-2.5

（1.5-4）

RT

7

水洗

流动自来水PH>6

RT

0.5-1

最后一道水洗，建议采用纯水。

要求电阻率>0.5Ω·Cm，电导率<10μs/Cm

光整锌板（本表数据为广州松下万宝光整锌板粉末喷涂线的控制标准）

序号

工序名称

浓度

温度

°C

压力

MPa

时间

Min

检验周期

参数

指标

1

预除油

碱度

6-16

40-60

0.04-0.12

1

1次/2H

2

除油

碱度

6-16

40-60

0.04-0.12

1.5

3

热水洗

45-60

0.06-0.12

0.5-1

4

冷水洗

流动自来水PH<8

RT

0.06-0.12

0.5-1

5

表调

PH值

8-9

RT

0.06-0.10

0.5-1

6

磷化

总酸度

25-28

60±2

0.08-0.12

1.5

游离酸度

1.2-1.5

促进剂

0.5-1.0

7①

水洗

流动自来水PH>6

电阻率>0.5Ω·Cm，电导率<10μs/Cm

0.04-0.12

0.5-1

①最后一道水洗，建议采用纯水。

要求电阻率>0.5Ω·Cm，电导率<10μs/Cm

1.2 喷粉

1.2.1 粉末静电喷涂的基本原理

  工件通过输送链进入喷粉房的喷枪位置准备喷涂作业。

静电发生器通过喷枪枪口的电极针向工件方向的空间释放高压静电（负极），该高压静电使从喷枪口喷出的粉末和压缩空气的混合物以及电极周围空气电离（带负电荷）。

工件经过挂具通过输送链接地（接地极），这样就在喷枪和工件之间形成一个电场占粉末在电场力和压缩空气压力的双重推动下到达工件表面，依靠静电吸引在工件表面形成一层均匀的涂层。

1.2.2 粉末静电喷涂的基本原料 

   用室内型环氧聚酯粉末涂料。

它的主要成分是环氧树脂、聚酯树脂、固化剂、颜料、填料、各种助剂（例如流平剂、防潮剂、边角改性剂等）.粉末加热固化后在工件表面形成所需涂层。

辅助材料是压缩空气，要求清洁干燥、无油无水[含水量小于1.3g/m3、含油量小于1.0×10-5％（质量分数）]

1.2.3 粉末静电喷涂的施工工艺

   ●静电高压60-90kV。

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。

   ●静电电流10～20μA。

电流过高容易产生放电击穿粉末涂层；电流过低上粉率低

   ●流速压力0.30-0.55MPa.流速压力越．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。

   ●雾化压力0.30～0.45MPa。

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。

   ●清枪压力0.5MPa。

清枪压力过高会加速枪头磨损，过低容易造成枪头堵塞。

   ●供粉桶流化压力0.04～0.10MPa。

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。

   ●喷枪口至工件的距离150～300mm。

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。

   ●输送链速度4.5～5.5m／min。

输送链速度过快会引起粉末涂层厚度不够，过慢则降低生产效率。

1.2.4 粉末静电喷涂的主要设备

  ●喷枪和静电控制器

   喷枪除了传统的内藏式电极针，外部还设置了环形电晕而使静电场更加均匀以保持粉末涂层的厚度均匀。

静电控制器产生需要的静电高压并维持其稳定，波动范围小于10％。

  ●供粉系统

   供粉系统由新粉桶、旋转筛和供粉桶组成。

粉末涂料先加入到新粉桶，压缩空气通过新粉桶底部的流化板上的微孔使粉末预流化，再经过粉泵输送到旋转筛。

旋转筛分离出粒径过大的粉末粒子（100μm以上），剩余粉末下落到供粉桶。

供粉桶将粉末流化到规定程度后通过粉泵和送粉管供给喷枪喷涂工件。

   ●回收系统

   喷枪喷出的粉末除一部分吸附到工件表面上（一般为50％～70％，本公司为70％）外，其余部分自然沉降。

沉降过程中的粉末一部分被喷粉棚侧壁的旋风回收器收集，利用离心分离原理使粒径较大的粉末粒子（12μm以上）分离出来并送回旋转筛重新利用。

12pom以下的粉末粒子被送到滤芯回收器内，其中粉末被脉冲压缩空气振落到滤芯底部收集斗内，这部分粉末定期清理装箱等待出售。

分离出粉末的洁净空气（含有的粉末粒径小于1μm、浓度小于5g/m3）排放到喷粉室内以维持喷粉室内的微负压。

负压过大容易吸入喷粉室外的灰尘和杂质，负压过小或正压容易造成粉末外溢。

沉降到喷粉棚底部的粉末收集后通过粉泵进入旋转筛重新利用。

回收粉末与新粉末的混合比例为（1:

3）～（1:

1）。

使用该回收系统，本公司的总体粉末利用率平均达到95％。

   ●喷粉室体

   顶板和壁板采用透光聚丙烯塑料材质，以最大限度减少粉末黏附量，防止静电荷累积干扰静电场。

底板和基座采用不锈钢材质，既便于清洁又具有足够的机械强度。

   ●辅助系统

   包括空调器、除湿机。

空调器的作用一是保持喷粉温度在35ºC以下以防止粉末结块；二是通过空气循环（风速小于0.3m/s）保持喷粉室的微负压。

除湿机的作用是保持喷粉室相对湿度为45％～55％，湿度过大空气容易产生放电击穿粉末涂层，过小导电性差不易电离。

1.3 固化

1.3.1 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。

1.3.2 粉末固化的基本工艺  

   采用的粉末固化工艺一般为180-200℃，烘15min，属正常固化，具体要求按照粉末供应商的要求操作。

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。

1.3.3 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。

供热方式有电加热，燃烧燃料等形式。

本公司使用的供热燃烧器使用轻柴油。

具有发热效率高、省油的优点。

循环风机进行热交换，这样可以保证1，200mm工件范围内温度波动小于5℃，防止工件上下色差过大。

回风管在炉体顶部，这样可以保证炉体内上下温度尽可能均匀。

炉体为桥式结构，既有利于保存热空气，又可以防止生产结束后炉内空气体积减小吸人外界灰尘和杂质。

1.4 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）等。

1.5 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

二、粉末涂料种类及特性：

涂料一般由成膜物质，颜料，溶剂，助剂等四种成分构成。

粉末涂料属无溶剂型涂料。

粉末涂料粒度与涂着效率的关系：

粒度（μm）

涂着效率

>150（>80目）

35%

150-100（80-150目）

35-60%

100-74（150-200目）

60-70%

74-20（200—500目）

70-90%

家电产品常用的粉末类型及性能指标有：

『技术指标--纯聚酯粉末涂料』

测试项目

指标

参考依据

物理

特性

光泽度

5%~95%

喷涂面积

8m2~11m2

烘烤温度

160℃~220℃

烘烤时间

10min~20min

喷涂电压

60KV~90KV

膜厚

60μm~80μm

涡流式

硬度

H~2H

铅笔硬度

密着性

100%通过

GB/T9286-88

弯曲性

3mm

GB/T6742-86

冲击试验

50kg/cm2

GB/T1732-93

色差

ΔE<0.6

色差计

粒径

100~200目

标准筛网

化学

特性

耐碱性

5%NaOH,240hr无变化

GB/T9274

耐酸性

3%HCI，240hr无变化

GB/T9274

耐污染性

唇膏，常温下24hr无变化

耐热性

180℃*1hr色差ΔE<0.5

耐盐雾性

1000hr膜面无起泡

GB/T1771-91

耐侯性

人工加速老化

QUVB313240hr

≥85%

备注：

本测试使用0.6mm铁板，表面用溶剂擦拭。

『技术指标--环氧聚酯粉末涂料』

测试项目

指标

参考依据

物理

特性

光泽度

5%~95%

喷涂面积

8m2~11m2

烘烤温度

160℃~220℃

烘烤时间

10min~20min

喷涂电流

60KV~90KV

膜厚

60μm~80μm

涡流式

硬度

H~2H

铅笔硬度

密着性

100%通过

弯曲性

3mm

GB/T6742-86

冲击试验

50kg/cm2

GB/T1732-93

色差

ΔE<0.6

色差计

粒径

100~200目

标准筛网

化学

特性

耐沸水性

100℃，1hr浸泡，无异常

耐碱性

5%NaOH,240hr无变化

GB/T9274甲法

耐酸性

3%HCI,240hr无变化

GB/T9274甲法

耐溶剂性

二甲苯，24hr无变化

GB/T9274甲法

耐污染性

唇膏，常温下24hr无变化

耐热性

180℃*1hr色差ΔE<0.5

耐腐蚀性

耐盐雾性

1000hr无变化

GB/T1771-91

耐湿热性

1000hr无变化

GB/T1940-79

备注：

本测试使用0.6mm铁板，表面用溶剂擦拭。

『技术指标--环氧粉末涂料』

测试项目

指标

参考依据

物理

特性

光泽度

5%~95%

喷涂面积

8m2~11m2

烘烤温度

160℃~220℃

烘烤时间

10min~20min

喷涂电流

60KV~90KV

膜厚

60μm~80μm

涡流式

硬度

H~2H

铅笔硬度

密着性

100%通过

弯曲性

3mm

GB/T6742-86

冲击试验

50kg/cm2

GB/T1732-93

色差

ΔE<0.6

色差计

粒径

100~200目

标准筛网

化学

特性

耐沸水性

100℃，1hr浸泡，无异常

耐碱性

5%NaOH,240hr无变化

GB/T9274甲法

耐酸性

3%HCI,240hr无变化

GB/T9274甲法

耐溶剂性

二甲苯，24hr无变化

GB/T9274甲法

耐污染性

唇膏，常温下24hr无变化

耐热性

180℃*1hr色差ΔE<0.5

耐腐蚀性

耐盐雾性

1000hr无变化

GB/T1771-91

耐湿热性

1000hr无变化

GB/T1940-79

备注：

本测试使用0.6mm铁板，表面用溶剂擦拭。

本厂喷涂产品性能要求：

序号

检验项目

质量特性要求

检验方法

检测器具

1

涂层厚度

正面：

≥50um

内表面：

冷轧板≥40um；镀锌板内表面自然上粉，不能人为将粉层除去，参见空调公司封样件

（以最薄处作为控制厚度要求）

挑选工件表面5处作为测试点，取最小值为所测涂层厚度。

涂层测厚仪

2

附着力（划格法）

0级

用刀片或划格器在漆膜上纵横交错划间距为1mm的小方格100个，深度划到金属基材，并去除划痕上的毛刺，将粘胶带（牌号3M610或永大）覆盖划痕区域，用手指压平胶带，使胶带和涂层之间无气泡，保证与漆膜沾牢，扯住两端，迅速以与样件表面90角度揭起胶带，无小片漆片脱落；

刀片或划格器

粘胶带（牌号3M610或永大）

3

硬度（铅笔法）

≥H

用H铅笔以与涂面成45°角划10mm线，试件表面不同部位做三次，铅笔削至笔芯外露3mm左右，铅芯头部磨成平面，手握铅笔处距芯头约40mm，在不折断铅笔的前提下，尽可能向下施加最大的压力向前推动，在涂膜面上刮划，速度约10mm/s，用橡皮擦拭除去铅芯颜色，表面均应无刮破、擦伤。

H铅笔

橡皮

4

冲击强度（Kg.cm）

正面冲击≥50：

要求正面（凹处）无起皱、裂纹、剥落等现象；

反面冲击≥30：

要求正面（凸处）无起皱、裂纹、剥落等现象。

注明：

正面是指装配后最终产品外表面，反面是指装配后最终产品内表面。

将试板或产品部分平放于冲击仪内，使重为1kg的冲击钢球在高为≥50cm、≥30cm处自由落下，对同一试板或产品部分共进行三次冲击，正面冲击1-2次，反面冲击1-2次，受冲击部分距边缘不少于15mm，每个冲击点的边缘相距不少于15mm，观察冲击后涂层表面，要求达到规定标准。

冲击仪

5

耐酸性（3%HCl,240h）

涂层无变化

配制3%HCl在常温下浸泡试样240h（按GB9274）

3%HCl

6

耐碱性（5%NaOH,168h）

涂层无变化

配制5%NaOH在常温下浸泡试样168h（按GB9274）

5%NaOH

7

耐中性盐雾

（400h）

≤1级

采用盐雾试验箱检测，箱内温度要求35±2℃，湿度大于95%，PH值要求为6.5-7.2（按GB/T1771）。

试验条件可改为连续喷8小时，停喷保温16小时。

盐雾试验箱

8

耐气候性

（人工加速100h）

光泽下降≤15%

色差ΔE≤1.0

涂膜不粉化，不发黑

与老化前试板对照。

按UV光照8小时、温度60℃，然后冷凝50℃、4小时，试验12小时为一周期。

仪器型号UVCON，波长313nm

9

柔韧性（mm）

2

采用样板在不同直径的轴棒上弯曲而不引起涂层破坏的最小轴棒的直径表示。

（按GB/T1731-93）

柔韧性测定仪

三．粉末静电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，使用纯水作为最后两级清洗水。

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）进水含油量、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。

总之，粉末静电喷涂技术及其应用方法还有很多，在实践中需要灵活运用。

供粉问题

不良症状

可能原因

解决方法

1、粉筒内粉末流动性差

1、气压不足

2、多孔板堵塞

3、粉末受潮、结块或太重

1、修理空压机及线路，提高气压

2、检查多孔板是否因不洁空气而堵塞细孔

3、检查流化床底部是否被塑料纸板或其它异物塞住

4、疏松粉末，并用干燥、清洁空气流化

2、粉筒内粉末出现粗细分层

1、粉末量太多

2、粉末太细

1、移去部分粉末，直至粉筒流化状态下2/3位置

2、减少回收粉用量

3、检查新粉粒度

3、回收粉污染

1、回收粉筛网破损

2、从输送带或挂物架上掉下来的粉末或灰尘

3、进入喷房工件受污染

4、周围空气污染

1、修补或更换筛网

2、定期清洗输送带及喷粉室

3、检查清洗工件

4、隔离喷房区，最好置于空气过滤，温度可调的房间

4、喷房内粉尘飞扬

1、回收设备有故障

2、末道滤网堵塞

3、空气量太大，供粉过快

4、喷房过大

1、清洗或更换设备零件

2、减少喷枪数目或进入每支枪的粉末数量

3、隔离喷房，减少空气流动

喷粉问题

不良症状

可能原因

解决方法