静电粉末喷涂铝型材的常见缺陷问题的解决办法

1 前言

为了满足用户的需要，生产出来的铝材一般经过表面处理才能投放市场。铝材的表面处理方法，当前有以下3种：

(1)阳极氧化，20世纪50年代已引入铝合金门窗，至今仍是铝门窗方面常用的表面处理措施；

(2)阳极氧化后电泳丙烯酸树脂，日本在20世纪60年代已商品化，欧洲到70年代开始使用，目前还主要在亚洲地区应用。该技术当前已由透明光亮膜发展到无光透明膜和彩色膜，品种更趋多样化，工业控制和产品质量都比较稳定；

(3)化学转化处理后静电喷涂包括静电粉末喷涂和静电液相喷涂，静电液相喷涂氟碳树脂在20世纪60年代，美国已实现商品化。而静电粉末喷涂热固性聚酯涂层，60年代末在欧洲已实现商品化，当前仍是欧洲各国占优势的表面处理手段。

时至今日，单一阳极氧化的铝门窗在国内外市场均明显缩小，日本青睐于电泳涂层，白色电泳涂层发展很快，并在欧洲得到应用。静电粉末喷涂以其色彩多样、控制方便、环境保护、性能优良等原因，已成为欧美的首选表面处理方法。近年来静电粉末喷涂市场在我国也在迅速扩大之中，至今在铝型材表面处理中占有50%以上的份额。

2 静电粉末喷涂技术

2.1 工艺原理

静电粉末喷涂首先要有生产直流高压的静电发生器，以及将粉末喷射出来并将使粉末雾化的喷枪、供粉系统和粉末回收系统。被喷涂和工件应接地为正极、喷枪出粉口处接有放电针枪内产生的负高压通过放电针就会产生电晕放电现象。此时带负电荷的粉末微粒在静电和压缩空气气流的作用下，到达工件表面，由于静电力吸引，使粉末均匀地吸附在工件表面时间不会脱落然后工件进入固化炉流平固化，控制好湿度或时间，最后形成紧密地并和工件结合牢固地均匀光滑致密地涂层。

2.2 工艺流程

粉末静电喷涂加工材质为金属器件的内外表面及各种金属管件的内外表面，主要工序为：

前处理→ 喷涂→工件固化 →工件检验→包装入库。

3 主要设备及参数

为了能获得良好的喷涂效果，需要对各喷涂设备进行调试，设定优化的工艺参数，某铝材厂的喷涂设备工艺参数如下表1所示：

表1  铝型材喷涂工艺主要参数

3.1 喷涂主机

喷涂主机包括高压发生器、喷枪、供粉桶、控制系统，主要作用使粉末涂料雾化均匀，吸附于金属工件表面。

高压静电发生器主要作用是产生高压电荷，与零电位的工件产生电位差，形成粉末涂料微粒吸附的主要动力。正常工作时将喷枪高压调整到45—50KV即可使粉末涂料良好吸附（工件悬挂装置应接地良好，R≤4欧姆），如第二次补喷，电压可调到60—70KV（或预热工件后喷涂），否则不易上粉。

工作时工件离喷头的距离应保持在120—180mm之间为易，如果距离工件太近易短路打火，造成涂层表面有击穿点，影响涂装效果；距离太远不易吸附上粉。喷涂时一定要保持枪与工件平面垂直，前后移动速度均匀，速度为0.1米/秒左右，上下间距不留空档，不过喷和漏喷。

3.2 喷室

一般喷室内应形成0.05—0.09Mpa左右的负压，喷室开口处空气流速应控制在0.5—0.6m/秒。

3.3 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％)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。

3.4 输送系统    

输送系统主要包括输送链和运货车等。大型自动化喷涂生产线采用悬挂式输送链较多，直接将工件送到喷室，喷涂完成后直接送到固化炉内，操作工人只负责挂货、卸货。这类输送链要求调好电机转速，达到固化时间20分钟，同时在喷涂时有足够的时间。输送链润滑良好传输平稳是保证有良好涂层的关键，必须采用耐高温润滑剂(二硫化钼或耐高温钙基润滑脂)，小型生产线常采用手动操作，喷涂后挂于运货小车上推入固化炉。此时运货小车要求运输平稳，推动方便，高低适合于悬挂工件即可。

3.5 固化装置

一般静电粉末涂料要求180℃±5℃的环境中，固化20分钟才能达到充分固化的目的。固化炉中为了保持温度均匀一般还要有热风循环装置。热风循环装置一般应该在固化炉中温度高于150℃时才开始循环。固化炉一般配有自动控温仪，自动计时仪和到时报警装置(通过式固化炉只配有自动恒温装置，靠输送链运行速度确定固化时间)。对于厚壁工件或铸铁工件，由于其热容量大，必须适当升高固化温度才能达到正常的固化效果(铸铁件一般在预热至200℃,喷塑固化时采用190---210℃左右，约30分钟的固化条件)。

3.6 空气压缩机

空压机是产生压缩空气的唯—设施，双枪喷涂要选择气量为0.76m?／min或更大的空压机。产生的压缩空气输出气压0.4—0.6Mpa为易。

4 生产实践中存在的问题

粉末涂装是近代涂装工业领域的一项新技术、新工艺，也是我国重点推广的新技术之一，应用于家电产品及其它领域，优越性十分明显。粉末涂装是高防护、高装饰的涂装方法，要得到满意的涂装效果，就必须对影响涂装效果的因素加以控制。   

在粉末涂装过程中，由于环境因素、涂装设备、操作工人因素及前处理效果的影响而导致的不合率达到80-90%，而粉末涂料自身因素只占10-20%，如果不能正确识别产生弊病的根源，很可能使生产无法正常进行，给企业带来重大的损失。根据这些年我在生产的实践经验和体会，下面就粉末装过程中易出现的弊病及解决对策介绍如下，供参考使用。

表2  产品常出现的问题及解决办法

5 结束语

本文主要阐述了铝型材静电粉末喷涂的原理，工艺的控制，在生产过程中产品出现缺陷的原因以及解决办法。静电粉末喷涂具有工艺简单，成品率高，能耗比阳极氧化与电泳明显降低，对水、大气的污染程度也比其它表面处理轻，从国家环保政策方面来看，静电粉末喷涂将是是铝材表面处理的发展方向；从工艺本身来看，它又具有相当高的科技成分，调配颜色各异的涂料，产生不同色系的装饰效果，符合室内装饰的需要，特别是喷涂铝型材与隔热断桥的联合使用，更具有时尚的潮流，是其他处理方式生产出来的铝型材所无法替代的。