铝型材静电热喷涂粉末喷涂常见缺陷及控制措施
刘 煜
现代涂料与涂装
摘 要：研究分析了静电热喷涂粉末喷涂中常见缺陷产生的原因及影响因素，并有针对性地采取相应的解决措施，提高了产品的外观质量。
关键词：热喷涂粉末喷涂; 缺陷; 措施
1引言
静电热喷涂粉末喷涂技术是近年来迅速发展起来的一项新的涂装技术，它的特点在于节约能源、无污染、工艺简便、热喷涂粉末可回收再利用、容易实现自动化，而且涂层美观靓丽，坚固耐用，成为涂装行业新的发展方向。然而静电热喷涂粉末喷涂中经常出现一些缺陷，影响产品的外观质量。针对生产中出现的问题，结合几年来的工作经验，总结出一些热喷涂粉末静电喷涂及控制方法。
2常见缺陷成因及解决措施
2.1颗粒
2．1．1 型材自身的毛刺及型腔中的铝屑
大的毛刺主要是挤压时铝棒氧化皮未除尽，挤压速率稍快导致出现黄瓜刺，用手摸时明显感觉刺手；出现夹杂的黑色硅铁、硅碳颗粒主要是由于均热不充分，导致铝棒内部组织没有完全均匀扩散，挤压后出现此类缺陷；型材型腔中的铝屑没有吹干净，喷涂后带入槽子，在槽液循环搅拌作用下，分散黏附在型材各个面，在铬化时与生成的铬化膜成为一体，紧紧镶在铬化膜上，吹扫不掉，导致涂层出现较大的颗粒。解决措施是加强对型材生产过程中的控制。
2．1．2 型材端头遗留物导致的颗粒
挤压锯切时飞溅的冷却液或润滑油混杂铝屑黏附在型材端头，未及时发现，超过时效后冷却液干化成胶点状，前处理无法除掉；特别相似的型材要贴标签加以区分，标签用小胶带粘贴，揭掉标签后，未注意型材上的遗留胶。要加强对型材的质量控制和锯切环节的管理，在型材端头用小夹子夹标签，完全可以解决此类问题。
2.1.3 尘土附在型材上导致的颗粒
空气中漂浮的尘土、地面上坚硬的小颗粒、打扫卫生时不小心的泥点溅落，都会在型材上形成颗粒。解决方法是：对于铬化好的型材以及暂时不喷的型材必须用棉布盖起来以避免尘土落在表面和泥水点弄脏。
2．1．4 絮状物导致的颗粒
员工的服装手套在生产中与型材上的尖角、端头毛刺等接触而产生拉丝且附挂在型材上，导致喷粉后出现丝状缺陷；热喷涂粉末固化中产生的挥发物，在炉子进出口冷却结晶为柳絮状，掉落在喷粉涂层上再和热喷涂粉末一起熔融固化，造成热喷涂粉末涂层表面小团状的大颗粒，解决方法是要求员工需穿戴不易产生纤维的工装，定期吹扫清理炉口及炉内壁的挥发物，保持炉道清洁。
2.1.5 挂具清理不净导致的颗粒
在清理打磨挂具时会产生很多漆渣、碎末，如不及时用压缩空气吹扫干净，在喷粉时会落在粉层上，造成型材表面局部涂层颗粒缺陷。
2.1.6 型材返修产生的颗粒
型材返修会因打磨产生碎屑，一些碎屑因静电作用吸附或镶嵌在型材上，如果没有认真细心地除净这些黏附的东西，会造成返修部位出现明显密布的颗粒缺陷。对于此类型材，要用细砂纸轻轻打磨，平滑后再用洁净的湿毛巾反复擦拭打磨部位，最后用风吹干，这样才能除净黏附的打磨物，保证补喷料合格。
2.1.7 喷涂设备未清理干净导致的颗粒
⑴喷枪枪头、喷嘴、放电针、大小网筛、大旋风内壁、密向阀锥斗、套管以及吸粉管上板结的粉层，如果不及时清理干净，在气流的冲刷下会产生小颗粒喷到粉层上，固化后在涂层上产生较大的颗粒。
⑵固化炉空气过滤网内的灰尘及杂物，老化的过滤网产生的碎纤维等，如果不及时检查清理更换，会在涂层表面形成丝状缺陷，一般用手稍微加力可蹭下。用细砂纸可以轻轻蹭掉这些细长缺陷，返修补喷也较容易，不需要很费力打磨。
⑶大梁悬链在生产中，润滑的二硫化钼与灰尘、热喷涂粉末、轨道铁屑等碾压产生的油泥，在固化炉中掉落时经固化炉内热风吹散，飘落在正处于熔融固化的涂层上，由于此类油泥含油，固化中会浮于涂层表面，固化后在涂层表面形成小黑点。此类颗粒呈黑色，较松软，一擦就掉，只留一点黑印。预防此类问题是要求班组人员定期（每周）清理大梁悬链，在炉子外边用压缩空气吹净大梁接油槽内的脏物，吹净悬链轨道、接油盘、滚轮轴承上的油泥铁屑等脏物。
2.1.8 热喷涂粉末质量导致的颗粒
热喷涂粉末自身性能不佳，Tg低，运输中重压、受潮产生大块板结，使用此类有问题的热喷涂粉末都会导致涂层上出现较大的颗粒，同时伴有凸粉、堆积、肥边、橘皮等缺陷，且返修补喷难度大。
预防措施是选用高质量信誉好的产品，热喷涂粉末开箱后用手抓一把热喷涂粉末然后松开，看热喷涂粉末是否结团，或用300 μm 的网筛检查，如果热喷涂粉末很容易松散开，则没问题；如果筛出颗粒物，则此热喷涂粉末绝对不能用。
2.1.9 前处理水质不净
槽子换水时沉淀物冲洗不净，设备器械磨损的碎末以及井水中含的砂土都会导致涂层密布的颗粒，不容易返修，要在生产中认真仔细预防控制。在热喷涂粉末静电喷涂生产中，导致出现颗粒的因素还不止以上这些。各个厂都有一些自己特定的因素，应多观察总结。
2.2 橘皮
涂层不均匀，不平整，目视如同橘子皮状，较粗糙。形成原因：
⑴涂层厚度超标，磨砂热喷涂粉末超过 95 μm，平光热喷涂粉末超过 110 μm，呈现大橘子皮状。
⑵涂层厚度太薄（小于 40 μm），流平受阻不能很好展开，形成小橘纹状，此时型材基体纹理能看到。
⑶涂层整体粗糙，原因是喷粉中枪距太近，雾化压力太大；喷枪气流太大直接冲击粉层，导致不平整；粉压太大，没有雾化开，导致吐粉堆到型材表面，表面附粉严重，固化后毛糙如同橘皮。
⑷热喷涂粉末质量问题，当热喷涂粉末喷涂中一切工艺操作控制符合要求，出现橘皮情况则可判定为热喷涂粉末质量问题。
2.3 混色
涂层中夹杂其它颜色的热喷涂粉末颗粒。形成原因：
⑴喷粉系统没有清理干净。
⑵喷房环境差，手动枪喷粉溢出导致热喷涂粉末到处飞扬，如果不及时清理喷漆室卫生，夏季开空调会吹起灰尘。
⑶当设备工艺操作一切皆正常，生产其它热喷涂粉末没有混色，喷哪种热喷涂粉末出现混色则可判定此种热喷涂粉末有质量问题。
对于深色换浅色或浅色换深色，或不同厂家热喷涂粉末交替使用时，颜色差异较大，一定注意加强清理工作，要用海绵块反打清理枪管粉管。
2.4 露底
形成原因：
⑴导电不良，挂具没有打磨好，热喷涂粉末上粉较差。
⑵复杂件型腔、沟槽、尖角由于法拉第效应难上粉，自动枪无法喷进。要手动补枪，使用补喷程序，加大气压，调近枪距。
⑶挂料不合理，双排挂没有错开，太密。
⑷链速太快，粉压和雾化压力小，没有及时调整。
⑸热喷涂粉末质量问题，如热喷涂粉末受潮结团，上粉率差。
2.5斑马线
平光热喷涂粉末涂层即使薄厚不均，表面对光线的反射也一致，不会出现斑马线。斑马线经常出现在磨砂粉和珠光热喷涂粉末中。形成原因：
⑴磨砂热喷涂粉末厚度有差异时，会导致表面纹理大小不一样，对光线漫反射不一致，形成明显的斑马线。一般要求膜层厚度控制在 75~90 μm。涂膜砂纹较细密时膜层厚度可适当降低到 50~60 μm。
⑵干掺生产珠光热喷涂粉末中含金属颜料，金属颜料含量较大时流化分层及喷涂施工中受电场影响容易出现金属热喷涂粉末不均匀，导致斑马线。
⑶喷枪出粉差异，导致的斑马线。要求操作人员随时观察雾化形状，测控涂层厚度，保证着粉均匀。
2.6涂层颜色变色
形成原因：
⑴固化时间太长：手动枪补喷或换粉关闭喷房的时间太长，悬链停止时间太久；悬链出现故障未及时关闭燃机，导致料在炉子中固化过度变色，力学性能变差。
⑵温度太高，炉子缺少热风滤网，导致热空气直接吹料。
⑶固化时间不够：链速过快，未按照工艺要求执行；燃机出现故障没有定时查看，导致交联固化反应不充分，涂层发青泛白，易碎化，力学性能极差。
⑷热喷涂粉末质量问题，如配色存在差异，导致的热喷涂粉末涂层色差。
⑸膜厚差异导致的色差，浅色热喷涂粉末涂层比较明显。如白色 40 μm 和 60 μm 就会存在色差（40 μm 泛青发瓷白）。
2.7 凸粉、堆粉
⑴喷枪出粉不均匀：①空压系统压力不稳定（吹扫人员吹料时注意控制用气，长时间会导致气压快速下降，低于 6.0×105Pa，影响生产）；②热喷涂粉末受潮堵枪；③粉压大，雾化气压小导致雾化不开堵枪；④压缩空气中含有油水，积攒的油水顺管路到枪口，喷粉雾化时会瞬间堵塞，导致吐粉。
⑵手动枪补喷粉压大，枪距太近，雾化不开，导致边角沟槽部位着粉过多形成堆积。
⑶喷粉中停枪，再开枪时瞬间吸粉以及枪管粉管中的余粉喷出，无法雾化开，导致堆粉。应在型材距离枪 40 ~ 50 mm 时启动枪；喷粉中尽量不要停下，最好在枪处于 2 个大梁间隙时停顿；喷粉中增加粉压要一点点增加，不要一下子加上去，否则瞬间吸粉过多堵枪造成吐粉现象。
⑷热喷涂粉末质量问题：①如老虎金属热喷涂粉末尖角遮盖性能较好，尖角处上粉比普通热喷涂粉末偏厚。热喷涂粉末流平性稍差，涂层厚度超过 85 μm 容易出现边沿堆粉现象。②热喷涂粉末中超细热喷涂粉末含量大于 15％时容易结团堵枪。
2.8 涂层力学性能差
⑴固化时间不够，涂层没有完全交联固化，或固化过度，涂层变黄发脆，导致力学试验容易开裂，附着力稍差。
⑵前处理干燥不完全，存在自由水，导致附着力差，涂层容易起泡剥落。
⑶铬化层起粉，导致附着力差，涂层容易起泡剥落，耐腐蚀能力大大下降。
2.9碰划伤（磕碰、磨蹭、掉料造成）
⑴挂具使用中断裂，使用前要仔细检查。
⑵挂料端头不齐，有的超出大梁端头，导致转弯中碰落掉料。
⑶悬链大梁挂钩长期反复受力，老化开裂。要求加强日常检查维护工作。
⑷桥式固化炉由于有一定的爬坡角度，要求大料型腔料用铝丝捆绑固定，防止掉料。
⑸大梁掉落掉料。大梁挂链角度距离要调整为外八字，滑块同挂点水平伸进 12 ~ 15 cm （滑块距离3.95 m，挂点距离 4.25 m），不是外八字时，转弯受力容易拉断挂链，且大梁高度下降，容易蹭喷房，导致悬链停顿造成斑马线缺陷（大梁长 6.5 m，日常生产 6 m 长的型材）。
3热喷涂粉末喷涂的主要影响因素
⑴热喷涂粉末电阻率：要求在 109~ 1014Ω 之间。电阻率低容易失去电荷，附着不好，热喷涂粉末飞散；电阻率高难带电，粉层排斥，很难达到厚度要求。
⑵粒度：20~80 μm 之间，且 30~50 μm 之间占到80％以上。细粉多，不易上粉，热喷涂粉末飞散，废粉多；粗粉多，涂层外观不好，涂层厚且耗粉大。
⑶电压：要求在 60~85 kV 之间，补喷在 40~50kV 之间。电压高，喷涂热喷涂粉末速率大，容易击穿粉层，造成外观不好；电压低，热喷涂粉末荷电不好，上粉率差。
⑷距离：要求在 150~250 mm 之间。在 250 mm 时雾化面积及上粉最好。太近，容易堆粉，且有打火的危险；太远，上粉不好，容易露底。
⑸粉压：对喷粉影响较大。太大，雾化不好，容易积粉，造成肥边；太小，流平不佳，容易造成橘皮或露底。
⑹雾化气压：太大，吹落粉层，造成涂层不均匀，斑马线；太小，容易吐粉，形成凸粉。
⑺空气质量：要求水含量不大于 1.3 g/m3；油含量不大于 0.3 g/m3；水多容易导致水印，油多则形成缩孔。
⑻固化温度与时间：要求 200 ℃，10 min。时间短，温度低，固化不完全，物理性能差，耐腐蚀性不好，容易失光，橘皮；时间长、温度高，涂层发黄变脆，耐冲击性能差，容易变色。
4喷粉生产时注意事项
⑴测膜仪每天及时定期校正。
⑵喷粉房温度应控制在 20～30 ℃之间，湿度控制在 30%~70%，夏季超过 30 ℃必须开空调降温，可以大大减少热喷涂粉末板结、涂层颗粒、凸粉等缺陷。
参考文献略
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