粉末涂裝在工程機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

蘇 明

（三菱重工叉車(chē)(大連)有限公司，116630）

1 粉末涂裝技術(shù)相關(guān)闡述

1.1 粉末涂料相關(guān)闡述

粉末涂料是一種固體樹(shù)脂和填料、顏料、助劑等構(gòu)成的固體粉末狀合成樹(shù)脂材料。與普通溶劑涂料、水性涂料不同，其分散介質(zhì)不是水和溶劑，是以空氣作為分散介質(zhì)。在實(shí)際使用中具有無(wú)污染、100%成膜、無(wú)溶劑污染的特性。粉末涂料可以劃分為熱固性、熱塑性?xún)煞N形式。熱塑性粉末涂料的涂抹外觀較差，與金屬附著性能較差，所以在工程機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用較少；工程機(jī)械領(lǐng)域工程都是采用熱固性粉末材料，主要是通過(guò)熱固性合成樹(shù)脂作為成膜物質(zhì)，在烘干工藝當(dāng)中樹(shù)脂會(huì)先熔融，再受到化學(xué)交聯(lián)后固化為平整硬質(zhì)涂料[1]。

1.2 靜電粉末涂裝原理

粉末涂料可以采用多種涂裝方法，其中靜電粉末噴涂技術(shù)是當(dāng)今發(fā)展最快的施工工藝，在實(shí)際應(yīng)用中也更加成熟。靜電粉末涂裝原理為：連接靜電粉末噴槍、高壓靜電發(fā)生器，待到接通高壓靜電之后，此時(shí)工件正極會(huì)生成非常高的壓靜電場(chǎng)，槍口位置會(huì)產(chǎn)生電暈放電的情況，在粉末涂料由凈化空氣從供粉器傳輸?shù)絿姌專(zhuān)趪姵龇勰r(shí)，由于粉末霧化并且途徑電暈放電區(qū)會(huì)成為帶電顆粒，在電場(chǎng)、氣場(chǎng)作用下順著電場(chǎng)力方向噴涂到工件表面，根據(jù)機(jī)械工件表面電力線(xiàn)分布密度排列，在庫(kù)侖靜電影響下可以全面吸附在工件表面上。在噴涂厚度達(dá)到一定程度時(shí)，采用加熱熔融工藝、流平固化工藝，形成光滑平整的涂層。與高壓靜電噴涂法不同的是，摩擦發(fā)電不需要高壓靜電發(fā)生器，粉末的帶電及靜電場(chǎng)靠摩擦而產(chǎn)生。當(dāng)粉末在凈化的壓縮空氣輸送下經(jīng)過(guò)由強(qiáng)電陰性材料制的摩擦噴槍時(shí)，便與槍體內(nèi)壁發(fā)生摩擦而帶上正電荷。

2 粉末涂裝技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

在實(shí)際應(yīng)用中，粉末涂裝技術(shù)具有施工效率高、環(huán)保性好、涂膜性能強(qiáng)、成本低等優(yōu)勢(shì)，在工程機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛?，F(xiàn)如今，很多工程機(jī)械制造廠商都構(gòu)建了粉末涂裝生產(chǎn)線(xiàn)，從而降低涂裝成本，但很多小型工程機(jī)械制造商由于資金欠缺，難以滿(mǎn)足粉末涂裝生產(chǎn)線(xiàn)的一次性投資量，所以很少有小型企業(yè)建設(shè)粉末涂裝生產(chǎn)線(xiàn)。

現(xiàn)如今，在工程機(jī)械領(lǐng)域當(dāng)中粉末涂裝技術(shù)主要是應(yīng)用在薄板件、小件涂裝等領(lǐng)域，包括機(jī)罩、爬梯、駕駛室、臺(tái)架等，并且這些方面較為成熟。結(jié)構(gòu)件粉末涂裝也有所涉及，但由于結(jié)構(gòu)件內(nèi)部體系復(fù)雜，在實(shí)際運(yùn)行中存在著很多問(wèn)題，主要是包括烘烤不均、成本高、能耗大等問(wèn)題。為了能夠發(fā)揮粉末涂裝技術(shù)效能，同時(shí)考慮工程機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，因此大部分企業(yè)都是采用往復(fù)式自動(dòng)噴粉與手動(dòng)噴粉結(jié)合方案。當(dāng)然，粉末涂裝技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中也存在著些許問(wèn)題，包括烘烤溫度高、換色難、局部修補(bǔ)困難、環(huán)境要求高等。

3 粉末涂裝技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用

3.1 在薄板件領(lǐng)域的應(yīng)用

薄板件主要是以防腐涂裝為主，主要包括前處理、涂裝兩個(gè)環(huán)節(jié)，通常可以應(yīng)用磷化電泳技術(shù)進(jìn)行處理，之后再采用粉末涂裝工藝。工程機(jī)械中薄板件主要包括駕駛室、機(jī)罩等，這些零部件板材厚度通常在5mm 以下，在高溫固化爐內(nèi)會(huì)快速升溫，可以確保烘烤溫度的均衡性，更有利于開(kāi)展粉末涂裝。其主要的粉末涂裝工藝流程為：上件→兩次脫脂→兩次水洗→表調(diào)→磷化處理→兩次水洗→純水洗→陰極電泳→兩次超濾處理→純水洗→瀝水→高溫固化→強(qiáng)制冷卻→打磨→打膠→噴粉→人工補(bǔ)粉→高溫固化→強(qiáng)制冷卻→下件[2]。

粉末涂裝在薄板件中的工藝特點(diǎn)和要求為：

1）原件要求高。由于駕駛室、覆蓋件的原材料外觀要求非常高，但是應(yīng)用粉末涂裝技術(shù)不適用膩?zhàn)哟蚰シ椒?，所以必須要保證原件表面質(zhì)量，不得出現(xiàn)凹凸和雜質(zhì)問(wèn)題。薄板件粉末涂裝工藝更適用于大型工程機(jī)械生產(chǎn)，在生產(chǎn)中要使用模具沖壓薄板件，確保板材質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

2）機(jī)械與人工噴涂組合方法。部分薄板件內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，特別是駕駛室，如果全程采用機(jī)械噴涂方案，可能會(huì)導(dǎo)致邊角、內(nèi)表面、空洞無(wú)法涂裝到位，此時(shí)就要人工輔助噴涂。人工涂裝可以在機(jī)械噴涂前，也可以在機(jī)械噴涂后。后噴可以防止漏噴，但會(huì)受到人為因素影響，碰到?jīng)]有硬化的噴涂表面，形成損傷、難以修復(fù)，影響工件外觀；前噴可以避免人為因素的影響，但可能會(huì)出現(xiàn)漏噴情況。

3）采用燃?xì)饣蛉加图訜?。由于薄板件厚度小，溫度上升均衡，通常采用熱風(fēng)循環(huán)的方法即可滿(mǎn)足涂裝標(biāo)準(zhǔn)。因此不需要進(jìn)行紅外預(yù)加熱工藝。

4）輔料、屏蔽物要有耐高溫性。由于粉末涂料固化溫度高，所以輔料必須也要具備耐高溫性（如密封膠等）。如果某些地方找平需要膩?zhàn)樱瑒t必須要采用導(dǎo)電的高溫特殊膩?zhàn)印?/p>

5）粉末涂料套色工藝復(fù)雜，適用于單一顏色涂裝。通常情況都是采用溶劑型涂料在固化好的粉末涂層套色，溶劑涂料、粉末涂料附著力不足，要采用二次烘烤工藝強(qiáng)化附著力?？梢圆捎觅N膜工藝取替小面積套色，但要充分考量膠帶對(duì)粉末涂層的后續(xù)附著力，如果無(wú)法確定需要展開(kāi)加速老化試驗(yàn)。

6）成品保護(hù)

當(dāng)今粉末涂裝技術(shù)體系中并沒(méi)有較為完善的修復(fù)工藝，所以在薄板件裝配、調(diào)試中必須要加強(qiáng)成本保護(hù)，否則很難修復(fù)。

3.2 在結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域的應(yīng)用

工程機(jī)械結(jié)構(gòu)件主要是厚鋼板、鑄鍛件焊接成型，具有結(jié)構(gòu)尺寸較大的特點(diǎn)，相比薄板件，粉末涂裝工藝上有很大的差異。其主要的技術(shù)工藝表現(xiàn)為：除油→屏蔽→上件→拋丸→清理→脫脂→兩次水洗→表調(diào)→磷化處理→一次水洗→熱水洗→兩次吹水（自動(dòng)和手動(dòng)）→烘干→強(qiáng)制冷卻→噴粉→高溫固化→強(qiáng)制冷卻→下件。

相比溶劑涂裝工藝，結(jié)構(gòu)件粉末涂裝的特點(diǎn)為：

1）處理工藝上，粉末涂裝的工藝要求更高，表面不得出現(xiàn)任何的粉塵、油污，否則會(huì)降低粉末附著力，所以在工藝中要在拋丸后進(jìn)行脫脂和磷化處理，保證結(jié)構(gòu)件表面足夠清潔。溶劑涂裝工藝在粉塵和油脂上的要求更低一些，拋丸工藝完成后即可進(jìn)行噴涂底漆。

2）涂層方面，粉末涂裝通常是采用單一涂層，而溶劑涂裝采用雙涂層方案。當(dāng)今結(jié)構(gòu)件粉末涂裝主要是采用聚酯粉末涂料，相比環(huán)氧底漆、聚氨酯面漆涂層的防腐性差一些。

3）涂裝效率方面，粉末涂裝效率更高一些，由于可以在施工中調(diào)整工藝參數(shù)，所以往往一道涂裝工序即可滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)厚度要求，溶劑涂裝至少要噴涂?jī)傻劳垦b工序才能夠滿(mǎn)足厚度要求。

4）采用靜電粉末噴涂技術(shù)，考慮到結(jié)構(gòu)件整體形態(tài)較為復(fù)雜，存在一些凹槽部位，由于在涂裝中會(huì)生成法拉第效應(yīng)，會(huì)影響粉末上粉效果，導(dǎo)致部分位置噴涂厚度不足或漏噴。溶劑涂裝技術(shù)由于要采用預(yù)涂工藝，所以可以避免這些問(wèn)題[3]。

5）粉末涂裝工藝要重點(diǎn)考慮板材厚度、吸熱性，考慮到結(jié)構(gòu)件板材厚度較大，減緩了工件表面上升溫度速率，要延長(zhǎng)加熱時(shí)間。為了能夠縮短加熱周期，可以采用紅外預(yù)熱、熱風(fēng)爐循環(huán)組合加熱方案，所以增加了烘烤能耗。再者，結(jié)構(gòu)件整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在烘烤過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)受熱不均情況，如外側(cè)區(qū)域已經(jīng)達(dá)到了固化溫度標(biāo)準(zhǔn)，但內(nèi)側(cè)溫度沒(méi)有達(dá)到粉末材料固化要求，所以當(dāng)今粉末涂裝技術(shù)更多是應(yīng)用在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的機(jī)械件中。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)分析粉末涂裝工藝在工程機(jī)械中的應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)對(duì)原材料表面質(zhì)量要求較高，更加適用于大型工程機(jī)械車(chē)間批量生產(chǎn)，還需要做好成品保護(hù)。從實(shí)用性方面來(lái)看，粉末涂裝工藝更加適用于簡(jiǎn)單構(gòu)件、小件，不利于大型結(jié)構(gòu)件中，但是隨著低溫粉末材料和烘烤工藝的完善，粉末涂裝技術(shù)的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。