引伸鋼鐵件靜電粉末噴涂產(chǎn)生縮孔的探討

程 濤，鄭 龍

(1.駐重慶地區(qū)軍事代表室，重慶 400050;2.重慶虎溪電機(jī)工業(yè)有限公司，重慶 401331)

縮孔是靜電粉末涂料使用過程中較常見的弊病，不僅影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量，而且嚴(yán)重影響產(chǎn)品的耐蝕性能，因為被保護(hù)材料的腐蝕大多數(shù)從此開始延伸，從而失去粉末涂料的使用價值。產(chǎn)生縮孔的原因是多方面的，但其中最易被忽略的就是引伸工件表面因經(jīng)過2 次拉伸，晶格各向延展不同而引起表面張力不平衡產(chǎn)生的縮孔。因此，探討引伸工件表面張力不平衡而產(chǎn)生的縮孔，具有重要意義。

1 靜電粉末涂裝原理

靜電噴涂首先要有產(chǎn)生直流高壓的高壓靜電發(fā)生器和把粉末噴射出來的噴槍。正常情況下，工件接地，噴槍尖接負(fù)高壓(高壓靜電發(fā)生器供給)。當(dāng)噴槍尖端靠近工件，就產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象，粉末從噴槍口噴射出來，經(jīng)過電暈放電就帶上了負(fù)電荷。帶負(fù)電荷的粉末微粒在靜電力和壓縮氣流的作用下到達(dá)工件表面。粉末微粒的負(fù)電荷與工件之間具有靜電吸引力，使粉末微粒吸附在工件表面上，以至敲打工件，粉末微粒也不易脫落［1］。由于粉末微粒具有較高的電阻，故微粒上帶的負(fù)電荷不易漏掉，從而使粉末能相當(dāng)長時間吸附在工件表面。但微粒的電阻不是越大越好，電阻過大，粉末微粒就不易帶上負(fù)電荷，使吸附力減小。通過靜電噴涂，可使粉末均勻地容聚于工件表面，又因為帶負(fù)電荷的微粒之間具有相斥的力，這種斥力有助于分散微粒。當(dāng)工件表面吸附的粉末粒層達(dá)到一定厚度時，將不會再加厚，從而保證了當(dāng)工件固化后，表面的涂膜均勻［4］。

2 粉末涂料成膜機(jī)理

粉末涂料固化是在一定溫度條件下，涂料組分之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的交聯(lián)固化。其成膜過程一般認(rèn)為需要經(jīng)過3 個階段。

1)單獨的粉末顆粒聚集成為1 層連續(xù)的、不平整的膜(聚集過程);

2)連續(xù)不平整的表面流淌形成較為光滑與平整的表面(流平過程);

3)熔融的涂膜通過交聯(lián)反應(yīng)，黏度不斷增加，最后固化為堅硬的涂膜(固化過程)。

在聚集過程中，由于熔融粉末表面張力的存在，熔融的粉末顆粒收縮為球形，若工件表面張力較大且均勻，熔融的粉末顆粒將連成1 片，形成連續(xù)的1 層;若工件表面張力小且不均勻，熔融的粉末就會向表面張力大的一方移動，使原本覆蓋的連續(xù)涂層出現(xiàn)微孔。在流平劑(去除表面張力)的作用下，大多數(shù)微孔得到閉合，若此時工件表面張力大于流平劑的去表面張力，微孔將得不到閉合，因此產(chǎn)生表面張力不平衡的縮孔［1-2，4］。

流平劑的流平性具有一定限度，即流平劑的流平調(diào)整在一定范圍，不能無限制添加，因此工件表面張力不平衡產(chǎn)生的縮孔是不可避免的。

3 表面張力的影響因素

工件在加工過程中，其局部表面張力往往會發(fā)生變化，主要是工件表面狀態(tài)以晶粒結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，如工件熱處理、機(jī)械加工、擠壓(引伸)成形等。

熱處理使晶間處易發(fā)生表面張力不平衡，這種張力不平衡可以通過自然失效或振動失效去除;機(jī)械加工易在塑性變形與非塑性變形交界處發(fā)生表面張力不平衡，這種張力不平衡往往是1 條線，流平劑一般能夠去除;擠壓(引伸)成形工件在變形面易發(fā)生表面張力不平衡，這種張力的不平衡極不規(guī)則，他隨材料晶間邊沿而變化，是不可能去除的不平衡張力，如圖1。下面重點探討擠壓(引伸)成形工件涂層產(chǎn)生縮孔的工藝措施。

圖1 經(jīng)引伸的× ×工作表面狀態(tài)

4 工藝措施

4.1 前處理措施

由于擠壓(引伸)變形件表面張力較大，因此可通過人為降低工件表面張力的角度來降低張力的不平衡，由此可在前處理清洗液中適量加入降低表面張力的試劑，如硅酸鈉等。硅酸鈉宜少不宜多，過多硅酸鈉會造成熔融粉末掛不住，產(chǎn)生漏點［2］。

4.2 噴涂措施

粉末噴涂時，厚度薄而均勻，一般控制在45 μm 左右。涂層過厚，在重力作用下，熔融粉末不易形成連續(xù)膜而產(chǎn)生縮孔。

4.3 烘烤措施

工件進(jìn)出烘箱，溫度控制在130℃以下，升、降溫速度控制在2℃/min 以內(nèi)。這樣可降低熔融粉末的表面張力，讓熔融粉末更好地附在工件表面［3］。

4.4 其他措施

擠壓成形工件噴涂前應(yīng)盡量進(jìn)行表面處理，經(jīng)過表面處理的工件表面張力會得到重新調(diào)整［1，4］。

5 運用情況

某產(chǎn)品外蓋為45#鋼板引伸件，按原粉末噴涂流程，30%左右有縮孔瑕疵，見圖2。

圖2 表面張力不平衡產(chǎn)生的縮孔

經(jīng)上述工藝措施處理后，合格率達(dá)99%，見如圖3、圖4。

圖3 未前處理工件

圖4 按上述工藝措施處理后的噴涂工件

6 結(jié)束語

擠壓成形工件粉末噴涂產(chǎn)生的縮孔，一定要認(rèn)真分析其產(chǎn)生原因。但表面張力不平衡引起縮孔不應(yīng)忽略，可通過成本很少的工藝措施來完全杜絕，為此，需要在生產(chǎn)中不斷研究、探索和總結(jié)，改進(jìn)工藝條件，以提高該類產(chǎn)品的噴涂質(zhì)量。

［1］陳振發(fā)，周師后.粉末涂料涂工藝學(xué)［M］.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1997.

［2］南仁植.粉末涂料涂裝工藝［J］.現(xiàn)代涂料與涂裝，1998(1):13-16.

［3］鄭亞萍，邱明恒.EB -30 防腐環(huán)氧粉末涂料體系研究［J］.熱固性樹脂，1997(3):27-31.

［4］王錫春，姜英濤.涂裝技術(shù)( 第一分冊) ［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1986.