用粉末涂料作導(dǎo)電膩子在靜電噴涂中的應(yīng)用

金湘安*，梁馨

（西安電子工程研究所，陜西 西安 710100）

用粉末涂料作導(dǎo)電膩子在靜電噴涂中的應(yīng)用

金湘安*，梁馨

（西安電子工程研究所，陜西 西安 710100）

為滿足零件缺陷部位的噴涂需要，嘗試了將鋁粉加入市售導(dǎo)電膩子粉或膠粘劑，以及在涂料中加入丙酮的方法來填補缺陷部位，結(jié)果都不可行。經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，用粉末涂料充當(dāng)膩子層能達(dá)到靜電噴涂工藝的技術(shù)要求。詳細(xì)介紹了操作步驟與注意事項。

機械零件；靜電噴涂；導(dǎo)電膩子；表面缺陷；粉末涂料

1 影響零部件靜電噴涂質(zhì)量的主要因素

影響靜電噴涂表面質(zhì)量的主要因素是零件本身的缺陷，主要體現(xiàn)在劃傷、擠壓、磕碰、銹蝕、點焊、鉚接等形成的凹坑，以及鑄件加工后暴露的砂眼、氣孔、疏松，機械加工后的細(xì)小刀紋等，如圖1所示。這類缺陷有些可以通過拋光、打磨等手段進行修復(fù)，有些則只能補刮導(dǎo)電膩子才能填平。而因?qū)щ娔佔拥慕M成與普通膩子基本相似，它也具有普通膩子的缺點。主要表現(xiàn)在：附著力較差，粘結(jié)強度較低；表面不夠細(xì)膩，質(zhì)感差，缺乏韌性；遇潮氣后容易粉化；在一定時間后會出現(xiàn)開裂、起皮、脫落等現(xiàn)象。此外操作人員的技能水平、靜電粉末質(zhì)量、設(shè)備性能、操作環(huán)境、加工流程等，也會影響零部件靜電噴涂的質(zhì)量。

圖1 工件表面的缺陷Figure1 Defects on the surface of machine parts

2 擬提高導(dǎo)電膩子性能的設(shè)想和對比試驗

分析上述諸多因素，其中大多數(shù)可以通過修改設(shè)計、完善工藝、操作培訓(xùn)、改善設(shè)施、細(xì)致周轉(zhuǎn)等方法得到有效解決，只有導(dǎo)電膩子的性能無法把控。因其必須具備良好的導(dǎo)電性、優(yōu)良的附著力、較強的填補性、耐180 °C高溫等特性，而目前市場上出售的導(dǎo)電膩子難以全面滿足現(xiàn)有產(chǎn)品的使用環(huán)境和技術(shù)要求。為此筆者在長期的生產(chǎn)實踐中進行了一些嘗試與比較，希望通過一些技術(shù)手段提高導(dǎo)電膩子的性能。

2. 1 擬提高導(dǎo)電膩子性能的方法

首先，考慮使用成品導(dǎo)電膩子。但市售的導(dǎo)電膩子往往導(dǎo)電性差，上粉率低，涂覆效果不甚理想。那么能否在導(dǎo)電膩子中加入一定比例的導(dǎo)電材料以提高其導(dǎo)電性和上粉率？

其次，考慮在膠粘劑中加入導(dǎo)電材料，使其同時具有填補性和導(dǎo)電性。但導(dǎo)電材料加入膠粘劑中后，一定會破壞其粘接性，降低其附著力，那么這樣做會對涂層造成多大影響？

再其次，考慮用丙酮將涂料調(diào)成粉漿狀，然后用毛筆涂于缺陷處。但問題是涂料內(nèi)含有一定量的丙酮后，在高溫烘烤下是否會起泡？

2. 2 試驗方案

按以上思路利用現(xiàn)有材料設(shè)計了3種填補缺陷的方案：

(1) 將市售導(dǎo)電膩子充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠹尤脒m量(5% ～ 10%)鋁粉，以提高其導(dǎo)電性。如果是雙組分膩子，需盡快刮涂，必須在凝膠時間內(nèi)用完，避免增稠結(jié)塊。

(2) 選用多種耐介質(zhì)(如油、水、酸、堿等)性能好、與金屬粘接力強、低溫干燥高溫使用、無毒害、價格便宜的膠粘劑加入導(dǎo)電鋁粉。

(3) 取工件所用粉末，用丙酮調(diào)成粉漿狀。不宜太稠，以免留下刷痕；也不宜太稀，否則固體分含量太少而無法填補缺陷。通常控制固含量在60% ～ 65%較為合適，然后用毛筆蘸粉漿涂于缺陷處，于180 °C烘箱內(nèi)烘烤30 min左右。

2. 3 試驗結(jié)果

按上述3種方案，在一些有相似表面缺陷的試件上進行靜電噴涂對比試驗。

試驗流程：除油除銹→干燥→涂膩子→干燥→打磨→吹灰→噴粉→固化。

在市售導(dǎo)電膩子中加入少量鋁粉后，膩子與工件的附著力明顯下降，且固體分含量增加導(dǎo)致刮涂困難，而導(dǎo)電性雖稍有提高卻仍不理想。用膠粘劑配制的膩子雖導(dǎo)電性好，但附著力不佳，且由于加入了一定數(shù)量的鋁粉，調(diào)配出的膩子有粉化現(xiàn)象，容易出現(xiàn)開裂、起泡、脫落等情況。方案3制成的膩子填補性太差，需經(jīng)過多次“刷涂→點涂→烘烤→打磨”才能達(dá)到填平效果，導(dǎo)電性雖好，但起泡嚴(yán)重。

由此可見3種方案都不甚理想。仔細(xì)分析后認(rèn)為造成涂層缺陷的主要原因是人為地改變了原有材料固有的物理與化學(xué)特性，導(dǎo)電效果雖有改善，但附著力、細(xì)膩性、可操作性等方面卻明顯受損，因此只能從物理方面尋求突破。

3 用粉末涂料自制導(dǎo)電膩子的方法

回想曾經(jīng)在對某些噴涂后的工件進行打磨并返工重噴時發(fā)現(xiàn)，工件表面原有的細(xì)小凹坑、裂紋、砂眼等缺陷往往沒有原來明顯。會不會是缺陷處不易打磨掉的涂層起到了膩子的作用？于是考慮直接用熔融的粉末涂料充當(dāng)導(dǎo)電膩子。

3. 1 大面積砂眼、刀紋等缺陷的填補

為了達(dá)到最佳填補效果，必須在缺陷處獲得較厚涂層，而預(yù)熱工件可以大幅增加粉末涂層的厚度，因為粉末的電阻往往是隨溫度升高而降低。當(dāng)工件溫度升高后，粉末所帶的電荷通過接地放電中和的數(shù)量也就相應(yīng)增加，電荷積累就減少，所以粉層就可吸附得厚一些。在實際操作中往往會先預(yù)熱工件，再進行熱噴涂，隨后用打磨機、拋光機等工具進行打磨，打磨至非缺陷處隱約露出金屬底層即可，缺陷處所留下的粉末涂層則起到了膩子的作用。

3. 2 局部缺陷的填補

工件整體噴涂后打磨量較大，且粉末涂料浪費嚴(yán)重，于是分散的小面積的缺陷宜采取局部填補粉末的辦法。首先對工件進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度應(yīng)高于粉末涂料正常固化溫度20 ～ 30 °C。使缺陷面水平朝上，立即用挖耳勺之類小器具盛舀粉末，局部堆積在缺陷處，堆積時力求精準(zhǔn)，盡量不要超出缺陷范圍太多，如圖2所示。所用粉末應(yīng)盡可能與最終要噴涂的粉末同品牌、同型號、同顏色、同批次。隨后立即將工件水平放入烘箱。為避免多次烘烤造成粉末涂料老化，這次烘烤溫度應(yīng)低于粉末涂料正常固化溫度20 ～ 30 °C，烘烤15 min左右。如果是鑄件的砂眼，應(yīng)在烘烤10 min左右取出工件，用小刮刀在已經(jīng)熔融的粉末處輕刮一遍，使其擠入砂眼深處以排出空氣，避免在最終整體噴涂后產(chǎn)生氣泡，刮涂后再將工件放入烘箱繼續(xù)固化。固化完畢，待工件冷卻后用240#砂布干法打磨。若缺陷處還不平整，則重復(fù)上面的流程一次。由于此法主要適用于點焊、砂眼、劃傷等小缺陷的工件，因此通常2次堆粉就足以填平缺陷。

圖2 在預(yù)熱工件缺陷處堆積粉末涂料Figure2 Piling up the powder coating into the defect of preheated machine part

在不同類型、不同品牌、不同顏色、不同光澤、不同溫度等條件下的多次試驗表明，采用在預(yù)熱工件缺陷處局部堆積粉末涂料的方法，其填充性好，對各種細(xì)小缺陷均有良好的修復(fù)作用，而且在整體噴涂時其導(dǎo)電性良好，吸粉性出色，上粉均勻，不影響最終所得粉末涂膜的性能。

4 幾個關(guān)鍵工序的操作要點

(1) 堆積粉末涂料前的前處理十分重要，即脫脂、除銹應(yīng)非常徹底，基體表面要清潔干燥。凡是需要堆積粉末涂料的部位均應(yīng)著重用120#砂布進行打磨，基體表面微現(xiàn)砂紙紋即可，以增加粗糙度，提高堆積處粉末涂料與基體的結(jié)合力。

(2) 對工件預(yù)熱可以獲得較厚涂膜。預(yù)熱溫度應(yīng)高于粉末熔融溫度，一般高出20 ～ 30 °C。預(yù)熱溫度過高會導(dǎo)致粉末涂料高分子樹脂裂解，造成起泡、發(fā)脆等弊??；預(yù)熱溫度過低，則粉末熔融后得不到良好的流動，導(dǎo)致涂膜不平滑，易產(chǎn)生針孔等缺陷，還不容易達(dá)到所需厚度，尤其是工件壁較薄時，因散熱較快，需快速堆積。

(3) 為獲得較厚的膩子層，一般可采取多次堆積，即第一遍堆積后，通過烘熔來固定堆積的疏松粉末。注意第一遍堆積后的烘熔時間應(yīng)較短，只要粉末涂層顏色、光澤發(fā)生變化即可。若烘熔時間太長，粉末涂層熟化后會影響第二遍堆積粉末的結(jié)合力。二次堆積后膩子層的厚度可達(dá)1 mm，如若打磨后缺陷處還未填平，可堆積第三次甚至更多，要求是使固化后的膩子層略高于缺陷處0.5 mm左右。對于相對較大的缺陷，每次堆積前都需趁熱用小刮刀輕刮一遍前次的堆積，目的是使膩子層均勻且較薄地分布，以利于打磨。

(4) 固化的粉末涂層比一般膩子層堅硬難磨，打磨時宜先粗磨后細(xì)磨，細(xì)磨為關(guān)鍵。

(5) 優(yōu)良的涂裝效果是膩子層與粉末涂層共同作用、完美結(jié)合的整體表現(xiàn)，因此在工件最終噴涂完成后應(yīng)注意工件烘烤的溫度和時間。粉末涂料熔融溫度高，應(yīng)縮短烘熔時間，反之則需延長。一般情況下，溫度每升高或降低10 °C，時間相應(yīng)縮短或延長2 ～ 3 min。烘熔時間對涂膜質(zhì)量影響很大，若烘熔時間太短，則粉末熔融程度不好，涂膜不密實，也不牢固；若時間太長，則涂膜易變色發(fā)黃，質(zhì)量也不好。如果固化溫度太高，且時間偏長，涂層會老化：白色涂層泛黃，一般涂層發(fā)脆。而如果固化溫度太低且時間太短，則會交聯(lián)成膜不徹底，涂層附著力差，啞光、無光粉末會表現(xiàn)出光澤太高，附著力差。因此，針對小面積局部補涂膩子的最終涂層，可采取正?；蛟鰷販p時的固化方法，而對于大面積噴涂膩子的情況，須采取降溫延時的固化方法。

(6) 涂層流平、熔化后應(yīng)立即冷卻，以使涂膜固定。冷卻一般在常溫空氣中進行，也可根據(jù)涂膜的使用要求采用水冷卻法，如彈性工件和頻繁工作在冷熱交替狀態(tài)的工件。水冷是將固化好的工件趁熱投入淬水池中冷卻(冷卻水為自來水)，這樣可增強涂層附著力和堅韌性，并可提高平整度和光滑度。

5 結(jié)語

不僅要具有優(yōu)良的附著力和防腐能力，而且零部件凹陷變形部位也要恢復(fù)原狀，才能算是完美的涂層。采用粉末涂料自制導(dǎo)電膩子的方法，操作簡單，使用方便，膩子層附著力強，導(dǎo)電性好，噴涂效果理想，較好地解決了細(xì)小缺陷的修復(fù)問題。而噴涂后的涂膜不呈花斑，無陰影，不影響產(chǎn)品的裝飾性及防護性，可顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，延長產(chǎn)品使用壽命。該方法已應(yīng)用在實際工作中，效果良好，滿足產(chǎn)品的使用和技術(shù)要求，具有較好的前景。

[ 編輯：杜娟娟 ]

Application of powder coating as conductive putty in electrostatic painting

JIN Xiang-an*, LIANG Xin

Aiming to paint the defects of machine part, some methods including adding aluminum particles to commercial conductive putty or adhesive and adding acetone to coating composition were tried to fill the defects but unworkable. Through tests it was found that using powder coating as putty can meet the requirement of electrostatic spraying. The operational procedure and some points needing attentions were introduced.

machine part; electrostatic painting; conductive putty; surface defect; powder coating

TQ639

B

1004 – 227X (2017) 06 – 0306 – 04

10.19289/j.1004-227x.2017.06.008

2016–06–06

2016–11–04

金湘安（1970–），男，湖南邵東人，技師，長期從事機械、電子類產(chǎn)品的三防防護工作。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) jinxinxiaoshi@sina.com。

First-author’s address:Xi’an Electronic Engineering Research Institute, Xi’an 710100, China

靜電噴涂能賦予零部件較好的外觀質(zhì)量和較強的環(huán)境適應(yīng)性，已被涂裝行業(yè)廣泛采用。它與傳統(tǒng)的噴漆工藝相比優(yōu)勢顯著：不需底漆，無需稀料；對環(huán)境無污染，對人體無毒害；施工簡便，不會出現(xiàn)噴漆工藝中常見的流掛現(xiàn)象；涂層的外觀質(zhì)量優(yōu)異，附著力及機械強度高，耐蝕、耐磨能力強；固化時間短，生產(chǎn)效率高，成本低。第二零六所雷達(dá)的零部件在設(shè)計結(jié)構(gòu)和工藝之初雖然已充分考慮到保證基體的表面質(zhì)量，但由于其非加工面的固有缺陷，加工面的加工缺陷以及轉(zhuǎn)運過程中造成的磕碰、擠壓缺陷等原因，涂覆質(zhì)量受到影響，有填補導(dǎo)電膩子的必要。