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喷涂铝型材金属粉末涂料施工工艺探讨

2019-03-01   
陈杰,何军成,陈小雷
    (四川广汉三星铝业有限公司,四川德阳,618300)
    摘要:本文介绍了喷涂型材所用的金属粉末品种及出产工艺,分析了各类金属粉末在喷涂过程中对型材表面质量的影响要素,探讨了惯例的金属粉末施工关键。
    关键词:金属粉末涂料;干混粉;邦定粉;喷涂工艺
    1 前语
    粉末喷涂作为铝型材的表面处理办法之一,因为其4E特性以及表面作用多样化,深受顾客喜欢。跟着生活水步以及商场多样化需求,金属粉末喷涂型材的运用愈加广泛,在喷涂型材中占有的份额越来越高。可是,因为金属粉末品种、规格、金属粉质量、粉末质量各不相同,再加上型材出产供应商所用喷涂设备有必定差异,金属粉末施工作用并不非常抱负,其主要问题是表面金属作用与标准之间的差异,批次出产的色差以及施工不安稳。
    本文从金属粉末的制备以及喷涂施工工艺视点动身,根据出产现场实践经历分析了金属粉末喷涂的施工关键,以供职业专家参阅。
    2 金属粉末喷涂机理
    众所周知,静电粉末喷涂过程中,粉末涂料流化往后经过气流运送至喷,喷经过高压静电发生器,在喷头的电极针发生电晕放电,在电极邻近发生了密布的负电荷,粉末从头喷出时,捕获电荷成为带电粉末,在气流、电场以及本身重力的作用下,飞向接地工件,并吸附在型材表面上。金属粉末静电喷涂与惯例粉末静电喷涂原理共同,可是因为金属粉的特殊性,其喷涂机理需求作进一步阐明。
    假定喷是处于水平状况的管道,粉末颗粒从喷中喷出初始阶段遭到紧缩气传送力、静电力作用,咱们能够将其视为多颗粒体系的气力运送状况以及电场力的叠加,根据Barth推导公式,外加电场多颗粒传输体系的动力方程为:

    其间,ρ指的是运送气体密度,ρP指的是粉末颗粒密度,ε指空地度,λ*Z指的是磕碰压力丢失系数,fL为fanning摩擦系数,c指管道内颗粒速度,νε指的是气体实践速度,Ex指实践电场强度。
    由上式能够看出,粉末喷出动力状况与空气运送密度ρ(流速)、粉末颗粒密度ρP(粒径)、空地度ε(粉量)电场强度Ex以及粉末带电量q密切相关,而与磕碰力、摩擦力以及涡流曳力等阻力能够忽略不计。粉末喷出过程中,空气运送密度、空地度、电场强度归于外界要素,因而,金属粉与普通粉的差异就在于粉末颗粒密度(ρP)、带电量(q)的差异。
    普通粉末经过损坏、过筛后,其颗粒挨近球体形状,而金属粉并非都是球状颗粒,为了取得涂层表面亮光作用,部分铝银粉、铜金粉以及珠光云母粉呈片状颗粒。这类颗粒在喷与型材之间的运动过程中,其重力、涡流干扰力影响非常显着,其活动阻力公式为:

    AP表明颗粒在流体活动方向上的投影面积,ξ表明曳力系数,与颗粒运动的雷诺系数有关。片状金属粉在喷与型材之间飘忽不定,AP值也一直处于改变过程中,当金属粉末粒径较小的时分,阻力相对削弱。
    其次,铝银粉、铜金粉以及云母粉的密度不共同,其间铝银粉密度较小,铜金粉密度较大,因为重力的作用,假如以干混的办法参加涂猜中则喷粉过程中简略别离,处于bonding状况的金属粉则能够与底粉坚持共同性。
    别的,铝银粉、铜金粉以及云母粉的导电性差异非常显着,大多数未经过处理的云母粉简直处于绝缘状况,而铝银粉、铜金粉导电性非常好,因而喷涂过程中的差异也就非常显着。
    3 金属粉末涂料制备
    金属粉末涂料出产包含熔融挤出法、干混法以及bonding技能。熔融挤出法与传统的粉末制备工艺共同,只是在原猜中参加了金属颜料,然后高速预涣散、熔融挤出、压片破碎、磨粉筛分而制成制品,这种办法工艺尽管简略,金属粉与基粉得到均匀混合,可是出产工艺存在高温根底以及高温剪切,简略构成金属表面氧化、金属粒片破碎变形,喷涂往后的型材往往得不到抱负的金属作用。
    干混法是将金属粉参加预先制备好的基粉中,经过高速混合制成制品,这种办法的长处是金属粉末不简略被损坏,喷涂后的金属作用充沛发挥,其显着缺乏是金属粉与基粉的别离现象很显着,尤其在喷涂过程中因为重力、形状、带电量与基粉颗粒不共同,构成型材表面色差、金属作用不共同,一起简略对粉泵、文丘管、喷电极针、扁平嘴构成磨损。
    bonding技能是在干混法的根底上改善而来的,金属粉与基粉混合均匀后,在惰性气体维护下,将温度均匀安稳的升到树脂软化点,使基粉颗粒与金属粉颗粒彼此粘附,乃至部分包裹金属粒片,然后使金属粉与基粉物化功能趋于共同,这就使喷涂过程中,金属粉能够杰出的涣散在型材表面,到达较好的金属作用。干混法与bonding技能比较,干混的金属粉增加量只能操控在7%以下,而bonding技能能够增加到20%,跟着其工艺的老练,bonding技能的运用将愈加广泛。
    为了到达用户要求的表面作用,金属粉的原料、规格、质量都有必要经过谨慎的选择。现在,全球颜料工厂较多,供给的金属粉品种各异。较为常见的分为铝银粉、铜金粉以及珠光云母粉。其间铝银粉分为浮型和非浮型,浮型铝银粉简略漂浮到涂层表面,构成一层金属表面,可是耐化学品和耐候性很差;非浮型浮的倾向性相对较弱,可是能够与基粉杰出的结合,涂层的理化功能较好,而且能够到达较好的金属效应,非浮型铝粉一般经过表面处理,常见的有TiO2包覆处理,溶胶包覆处理以及有机聚合物处理。
    铜金粉的组成主要是铜或铜锌合金,为了到达较好的铜金作用,铜粉颗粒表面也往往掩盖一层维护膜,而维护膜的厚度影响了其光的反射衍射,导致其表面呈现金色、赤色、古铜或许青金颜色。云母粉横断面类似于珍珠的结构,人工云母粉根据这一原理,在云母芯片上包裹一层具有高折射指数的金属氧化物,如,TiO2、Fe2O3等,高折光指数的金属氧化物和低折光指数的云母芯片并行摆放,然后发生了可视的彩虹颜色,假如操控金属氧化物的厚度或许配比,云母粉的颜色愈加丰厚。
    4 金属粉施工工艺
    4.1喷涂工艺参数
表格1 粉末喷涂工艺参数

    根据出产现场实践操作经历,金属粉末喷涂与惯例粉末喷涂工艺大致相同,可是为了到达较为抱负的金属作用,还需求根据金属粉的品种、金属粉粒径来调整距、电压、粉量、雾化气压等工艺参数。
    因为收回粉的循环运用,金属作用呈现了梯次动摇的现象;而且固化工艺对部分金属粉影响也非常显着。为了研讨这些要素的影响,经过正交实验,根据金属粉品种、粒径散布、距、电压、粉量、雾化气压、收回粉增加、固化工艺8个要从来比照喷涂样板表面金属作用与标准色板的共同性。
    4.2实验办法
    依照粉末品种分为干混粉及bonding粉,细分为铝银粉、铜金粉、云母粉三大类,别离取样5种,测验粒径散布后,顺次调理距、电压、雾化气压、粉量、收回粉增加、固化工艺6个要素,每种测验3块实验板,用以与标准板比照实验成果。
    运用低倍镜调查喷涂表面单位面积内金属亮光数目,金属作用共同性即实验板金属亮光数目与标准板的比值,较后目视比照验证数据的准确性,得出一系列影响金属作用的工艺要素。
    4.3距对金属作用的影响
    取干混铝粉、铜金粉、云母粉别离依照距250~400mm进行调理,电压设定为80kv,粉量、雾化气压、不增加收回粉、固化工艺固定不变,得出距与金属粉作用的联系。

    由图1能够看出,金属粉施工过程中,金属粉作用随距越远,作用越差。其间铝粉在距处于250mm的时分金属作用与标准板非常挨近,作用较佳;而铜金粉因为其更好的带电作用以及本身重力作用下,在距较短时,金属作用比标准板更好,可是实验板上呈现了反电离现象,因而距太近表面归纳作用并不抱负;而云母粉因为喷涂时被涂层掩盖,亮光作用相对较差。
    4.4电压对金属作用的影响
    取干混铝粉、铜金粉、云母粉别离依照电压40~100kv进行调理,距、粉量、雾化气压、不增加收回粉、固化工艺固定不变,得出喷涂电压与金属粉作用的联系。

    由图2能够看出,因为铝粉的导电性较铜金粉、云母粉更好,当电压很低时,铝粉金属作用更显着,到达标准板金属作用所需电压也较低;跟着电压的增加,金属作用与标准板的差异越来越小,当电压超越80kv时,铝粉和铜金粉实验板上呈现反电离现象,粉末涂层被击穿,表面金属作用反而不抱负,因铝粉带电性更好,遭到的反电离现象更显着,金属作用亦下降更快;云母粉其导电性很弱加之本身重力影响,金属作用跟着电压持续增加而越来越显着,与标准板之间的差异逐步变小。
    4.5雾化气压对金属作用的影响
    取干混铝粉、铜金粉、云母粉别离依照雾化气压0.05~0.20MPa进行调理,距、电压、粉量、不增加收回粉、固化工艺固定不变,得出雾化气压与金属粉作用的联系。

    由图3能够看出,确保其他施工参数不变的条件下,当雾化气压在0.05MPa时,金属作用较佳,跟着雾化气压的增加,金属作用反而下降。因为受重力(云母粉>铜金粉>铝粉)影响,重力越大,粉末下降速度越快,金属作用越差。
    4.6喷粉量对金属作用的影响
    喷粉量的巨细决议了涂层的厚度,在确保其他施工参数不变的条件下,涂层表面作用受型材的断面、挂料的办法和密度、喷涂链速的快慢、设备的导电性影响。金属粉施工和普通粉的差异是,跟着喷粉量的增加,粉末中颜料被型材吸附的速度大于树脂,表面金属作用被树脂掩盖,与标准板差异显着;别的,部分粒径小的金属颜料受电场力较弱,喷涂时易边缘化,影响涂层质量。
    4.7收回粉对金属作用的影响
    金属粉施工过程中,收回粉的合理运用至关重要,直接影响到涂层的金属作用,而且联系到出产成本(粉末利用率)。收回粉增加份额不共同,将会引起批次色差、金属粉含量少等质量缺点,尤其是干混金属粉,颜料在收回体系中易被损坏,单位分量内颜料比重削减、粒径变小、带电量削弱,加之批次粉末颜料比重或许不共同,涂层金属作用不抱负。
    一般情况下,收回粉与新粉的掺加份额为1:(4~6),且尽量边发生边收回运用,不能直接运用的要及时打板承认合格后收回,部分质量差的金属粉由施工方退回出产供应商返工合格后才干运用,对颜色艳丽的金属粉,收回粉份额应适当下降。
    4.8固化工艺对金属作用的影响
    金属粉的固化工艺与普通粉根本共同,只要高光泽和纹路类破例。涂膜固化时,有必要确保型材充沛固化,事前设定好固化炉的较高固化温度,把握固化炉的加热速度,型材表面的升温速度及坚持时刻,这些参数都直接影响涂膜的金属颜色作用。如高光泽、锤纹、砂纹类金属粉要求固化升温速度快、固化温度高一些,而纹路类金属粉固化温度升温速度快金属纹路会变小变细,升温速度慢则会变大变粗,所以严厉安稳的固化工艺是金属粉施工非常必要的。
    5 结束语
    金属粉因含有金属颜料而导致静电喷涂施工时与普通粉有较大差异,涂层质量和工艺安稳性很难确保。金属粉末制备工艺和型材供应商静电喷涂设备不尽相同,其施工参数和金属作用有很大差异;经过对金属粉静电喷涂机理进一步整理,得出金属粉与普通粉的差异在于粉末颗粒密度(ρP)、带电量(q)的差异;结合施工现场经历和正交实验数据,总结出影响金属粉施工作用的8大要素,为各类金属粉施工供给了根据。点击原文阅览检查往期前史
    参阅文献
    [1]郝晓琳,气力运送体系中粉料活动机理及实验研讨,青岛科技大学硕士期刊,2006.4.30.
    [2]晁兵,金属粉末涂料概述,2007.2
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