返回顶部
返回首页
返回首页
今天是    | 政策法规 | 行业应用 |
home 您现在的位置: 首页 >粉末涂料 > 详细信息
金属粉末涂料施工工艺探讨
2021年01月05日    阅读量:1717     新闻来源:陈杰、何军成、陈小雷 四川广汉三星铝业有限公司    |  投稿

摘要: 介绍了喷涂型材所用的金属粉末种类及生产工艺,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因素,探讨了常规的金属粉末施工要点。


0 引言

粉末喷涂作为铝型材的表面处理方式之一,由于其4E特性以及表面效果多样化,深受消费者喜爱。随着生活水平提高以及市场多样化需求,金属粉末喷涂型材的使用更加广泛,在喷涂型材中占据的比例越来越高涂料在线coatingol.com。但是,由于金属粉末种类、规格、金属粉品质、粉末质量各不相同,再加上型材生产厂家所用喷涂设备有一定区别,金属粉末施工效果并不十分理想,其主要问题是表面金属效果与标准之间的差异,批次生产的色差以及施工不稳定。本文从金属粉末的制备以及喷涂施工工艺角度出发,根据生产现场实际经验分析了金属粉末喷涂的施工要点,以供行业专家参考。


1 金属粉末喷涂机理

众所周知,静电粉末喷涂过程中,粉末涂料流化过后通过气流输送至喷枪,喷枪通过高压静电发生器,在喷头的电极针产生电晕放电,在电极附近产生了密集的负电荷,粉末从枪头喷出时,捕获电荷成为带电粉末,在气流、电场以及自身重力的作用下,飞向接地工件,并吸附在型材表面上。金属粉末静电喷涂与常规粉末静电喷涂原理一致,但是由于金属粉的特殊性,其喷涂机理需要作进一步说明。

假设喷枪是处于水平状态的管道,粉末颗粒从喷枪中喷出初始阶段受到压缩气传送力、静电力作用,我们可以将其视为多颗粒系统的气力输送状态以及电场力的叠加,根据Barth推导公式,外加电场多颗粒传输系统的动力方程为:

金属粉末涂料施工工艺探讨 中网行业信息网

由(1)式可以看出,粉末喷出动力状态与空气输送密度ρ(流速) 、粉末颗粒密度图片(粒径) 、空隙度ε(粉量) 电场强度Ex以及粉末带电量q密切相关,而与碰撞力、摩擦力以及涡流曳力等阻力可以忽略不计。粉末喷出过程中,空气输送密度、空隙度、电场强度属于外界因素,因此,金属粉与普通粉的区别就在于粉末颗粒密度(图片) 、带电量(q) 的区别。

普通粉末经过粉碎、过筛后,其颗粒接近球体形状,而金属粉并非都是球状颗粒,为了获得涂层表面闪光效果,部分铝银粉、铜金粉以及珠光云母粉呈片状颗粒。这类颗粒在喷枪与型材之间的运动过程中,其重力、涡流干扰力影响十分明显,其流动阻力公式为:

金属粉末涂料施工工艺探讨 中网行业信息网

式中图片表示颗粒在流体流动方向上的投影面积,ξ 表示曳力系数,与颗粒运动的雷诺系数有关。片状金属粉在喷枪与型材之间飘忽不定,图片值也始终处于变化过程中,当金属粉末粒径较小的时候,阻力相对减弱。其次,铝银粉、铜金粉以及云母粉的密度不一致,其中铝银粉密度较小,铜金粉密度较大,由于重力的作用,如果以干混的方式加入涂料中则喷粉过程中容易分离,处于bonding状态的金属粉则能够与底粉保持一致性。另外,铝银粉、铜金粉以及云母粉的导电性差异十分明显,大多数未经过处理的云母粉几乎处于绝缘状态,而铝银粉、铜金粉导电性非常好,因此喷涂过程中的差异也就非常明显。


2 金属粉末涂料制备

金属粉末涂料生产包括熔融挤出法、干混法以及bonding技术。熔融挤出法与传统的粉末制备工艺一致,只是在原料中加入了金属颜料,然后高速预分散、熔融挤出、压片破碎、磨粉筛分而制成成品,这种方法工艺虽然简单,金属粉与基粉得到均匀混合,但是生产工艺存在高温基础以及高温剪切,容易造成金属表面氧化、金属粒片破碎变形,喷涂过后的型材往往得不到理想的金属效果。干混法是将金属粉加入预先制备好的基粉中,通过高速混合制成成品,这种方法的优点是金属粉末不容易被破坏,喷涂后的金属效果充分发挥,其明显不足是金属粉与基粉的分离现象很明显,尤其在喷涂过程中由于重力、形状、带电量与基粉颗粒不一致,造成型材表面色差、金属效果不一致,同时容易对粉泵、文丘管、喷枪电极针、扁平枪嘴造成磨损。bonding技术是在干混法的基础上改进而来的,金属粉与基粉混合均匀后,在惰性气体保护下,将温度均匀稳定的升到树脂软化点,使基粉颗粒与金属粉颗粒相互粘附,甚至部分包裹金属粒片,从而使金属粉与基粉物化性能趋于一致,这就使喷涂过程中,金属粉能够良好的分散在型材表面,达到较好的金属效果。干混法与bonding技术比较,干混的金属粉添加量只能控制在7%以下,而bonding技术可以添加到20%,随着其工艺的成熟,bonding技术的应用将更加广泛。


为了达到用户要求的表面效果,金属粉的材质、规格、品质都必须通过严谨的挑选。目前,全球颜料工厂较多,提供的金属粉种类各异。较为常见的分为铝银粉、铜金粉以及珠光云母粉。其中铝银粉分为浮型和非浮型,浮型铝银粉容易漂浮到涂层表面,形成一层金属表面,但是耐化学品和耐候性很差; 非浮型浮的倾向性相对较弱,但是能够与基粉良好的结合,涂层的理化性能较好,而且能够达到较好的金属效应,非浮型铝粉通常经过表面处理,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,为了达到较好的铜金效果,铜粉颗粒表面也往往覆盖一层保护膜,而保护膜的厚度影响了其光的反射衍射,导致其表面呈现金色、红色、古铜或者青金颜色. 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排列,从而产生了可视的彩虹颜色,如果控制金属氧化物的厚度或者配比,云母粉的颜色更加丰富。


3 金属粉施工工艺

3.1 喷涂工艺参数

粉末喷涂工艺参数见表1。

金属粉末涂料施工工艺探讨 中网行业信息网

根据生产现场实际操作经验,金属粉末喷涂与常规粉末喷涂工艺大致相同,但是为了达到较为理想的金属效果,还需要根据金属粉的种类、金属粉粒径来调整枪距、电压、粉量、雾化气压等工艺参数。由于回收粉的循环使用,金属效果出现了梯次波动的现象;而且固化工艺对部分金属粉影响也十分明显。

为了研究这些因素的影响,通过正交试验,根据金属粉种类、粒径分布、枪距、电压、粉量、雾化气压、回收粉添加、固化工艺8个因素来对比喷涂样板表面金属效果与标准色板的一致性。

3.2 试验方法

按照粉末种类分为干混粉及bonding粉,细分为铝银粉、铜金粉、云母粉三大类,分别取样5种,测试粒径分布后,依次调节枪距、电压、雾化气压、粉量、回收粉添加、固化工艺6个因素,每种测试3块试验板,用以与标准板对比试验结果。

使用低倍镜观察喷涂表面单位面积内金属闪光数目,金属效果一致性即试验板金属闪光数目与标准板的比值,最后目视对比验证数据的准确性,得出一系列影响金属效果的工艺因素.

3.3 枪距对金属效果的影响

取干混铝粉、铜金粉、云母粉分别按照枪距250~400mm进行调节,电压设定为80kV,粉量、雾化气压、不添加回收粉、固化工艺固定不变,得出枪距与金属粉效果的关系。

金属粉末涂料施工工艺探讨 中网行业信息网

由图1可以看出,金属粉施工过程中,金属粉效果随枪距越远,效果越差. 其中铝粉在枪距处于250mm的时候金属效果与标准板十分接近,效果最佳;而铜金粉由于其更好的带电效果以及自身重力作用下,在枪距较短时,金属效果比标准板更好,但是试验板上出现了反电离现象,因此枪距太近表面综合效果并不理想; 而云母粉由于喷涂时被涂层覆盖,闪光效果相对较差。

3.4 电压对金属效果的影响

取干混铝粉、铜金粉、云母粉分别按照电压40~100kV 进行调节,枪距、粉量、雾化气压、不添加回收粉、固化工艺固定不变,得出喷涂电压与金属粉效果的关系。

金属粉末涂料施工工艺探讨 中网行业信息网

由图2可以看出,由于铝粉的导电性较铜金粉、云母粉更好,当电压很低时,铝粉金属效果更明显,达到标准板金属效果所需电压也最低; 随着电压的增加,金属效果与标准板的差异越来越小,当电压超过80kV 时,铝粉和铜金粉试验板上出现反电离现象,粉末涂层被击穿,表面金属效果反而不理想,因铝粉带电性更好,受到的反电离现象更明显,金属效果亦下降更快; 云母粉其导电性很弱加之自身重力影响,金属效果随着电压继续增加而越来越明显,与标准板之间的差异逐渐变小。

3.5 雾化气压对金属效果的影响

取干混铝粉、铜金粉、云母粉分别按照雾化气压0.05~0.20 MPa 进行调节,枪距、电压、粉量、不添加回收粉、固化工艺固定不变,得出雾化气压与金属粉效果的关系。

金属粉末涂料施工工艺探讨 中网行业信息网

由图3可以看出,保证其他施工参数不变的条件下,当雾化气压在0.05 MPa时,金属效果最佳,随着雾化气压的增加,金属效果反而下降。由于受重力( 云母粉> 铜金粉> 铝粉) 影响,重力越大,粉末下降速度越快,金属效果越差。

3. 6 喷粉量对金属效果的影响

喷粉量的大小决定了涂层的厚度,在保证其他施工参数不变的条件下,涂层表面效果受型材的断面、挂料的方式和密度、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区别是,随着喷粉量的增加,粉末中颜料被型材吸附的速度大于树脂,表面金属效果被树脂覆盖,与标准板差异明显;另外,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。

3.7 回收粉对金属效果的影响

金属粉施工过程中,回收粉的合理使用至关重要,直接影响到涂层的金属效果,并且关系到生产成本( 粉末利用率)。回收粉添加比例不一致,将会引起批次色差、金属粉含量少等质量缺陷,尤其是干混金属粉,颜料在回收系统中易被粉碎,单位重量内颜料比重减少、粒径变小、带电量减弱,加之批次粉末颜料比重可能不一致,涂层金属效果不理想。一般情况下,回收粉与新粉的掺加比例为1∶4~6,且尽量边产生边回收使用,不能直接使用的要及时打板确认合格后回收,部分质量差的金属粉由施工方退回生产厂家,返工合格后才能使用,对颜色鲜艳的金属粉,回收粉比例应适当降低。

3.8 固化工艺对金属效果的影响

金属粉的固化工艺与普通粉基本一致,只有高光泽和纹理类例外。涂膜固化时,必须保证型材充分固化,事先设定好固化炉的最高固化温度,掌握固化炉的加热速度,型材表面的升温速度及保持时间,这些参数都直接影响涂膜的金属色彩效果。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,而纹理类金属粉固化温度升温速度快金属纹理会变小变细,升温速度慢则会变大变粗,所以严格稳定的固化工艺是金属粉施工十分必要的。


4 结语

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,涂层质量和工艺稳定性很难保证。金属粉末制备工艺和型材厂家静电喷涂设备不尽相同,其施工参数和金属效果有很大差异;通过对金属粉静电喷涂机理进一步梳理,得出金属粉与普通粉的区别在于粉末颗粒密度(图片) 、带电量(q)的区别;结合施工现场经验和正交试验数据,总结出影响金属粉施工效果的几大因素,为各类金属粉施工提供了依据。



标签:工业涂料涂装应用技术中心粉末涂料
免责声明: 本文仅代表作者本人观点,与本网无关。本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。本网转载自其它媒体的信息,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。客服邮箱:service@cnso360.com | 客服QQ:23341571

全站地图

深圳网络警察报警平台 深圳网络警
察报警平台

公共信息安全网络监察 公共信息安
全网络监察

经营性网站备案信息 经营性网站
备案信息

中国互联网举报中心 中国互联网
举报中心

中国文明网传播文明 中国文明网
传播文明

深圳市市场监督管理局企业主体身份公示 工商网监
电子标识