粉末涂装原理2011320614---唐鹏

1、粉末涂装原理 粉末涂装是近年来发展起来的新型涂装方法，它是将粉末涂料覆在工件表面上，经熔融或交联固化形成均匀涂膜的涂装方法。Page 2一、粉末涂装的特点n 粉末涂装的优点n 粉末涂装的缺点n 粉末涂料的种类Page 31、粉末涂装的优点1) 涂料中无溶剂，全部为固体分，可以减少环境的污染，改善涂装施工条件。2) 一次喷涂厚度可达50300?m,可简化施工工艺，缩短生产中周期，降低生产成本，提高工作效率，保证涂膜质量，避免因涂膜后而出现流挂、堆积、气孔等缺陷的产生。3）涂料损失少，固体粉末的回收率可达到90%以上。Page 42、粉末涂装的缺点 粉末涂装的缺点：很难获得薄层涂膜；调色、修补以及

2、形状复杂工件的涂装均较困难，涂装设备也较复杂。 粉末涂装的工艺流程：表面预处理覆盖或遮蔽工件不需涂装部位工件预热粉末涂装烘烤。Page 53、粉末涂料的种类n 热固型粉末涂料，是以热固性树脂作为成膜物质，再加入固化剂及其他材料加工而成的。固化后的涂膜不会因温度的升高而软化。n 常用的热固型粉末涂料有：环氧粉末涂料、聚酯粉末涂料和丙烯酸粉末涂料等。n 环氧粉末涂料：由于具有优异的与金属粘合力、防腐蚀性、硬度、柔韧性和冲击强度，所以是热固性粉末涂料中首先应用的品种。环氧粉末涂料的配制是由环氧树脂、固化剂、颜料、填料和其它助剂所组成。这几种组分对所形成的粉末涂层性能的贡献是互相制约和影响的，一个适宜

3、的配方，实际上是各种组分协调的结果。Page 6n 聚酯粉末涂料：聚酯粉末涂料与其它类型粉末涂料相比，具有独特性质。表现在耐候性、耐紫外旋光性能比环氧树脂好。另外由于聚酯树脂带有极性基团，所以上粉率比环氧树脂高，烘烤过程中不易泛黄，光泽度高，流平性好，漆膜丰满，颜色浅等特性，因而具有很好的装饰性。一般多用于电冰箱、洗衣机、吸尘器、仪表外壳、自行车、家具等领域。n 丙烯酸酯粉涂料：丙烯酸树脂粉末涂料有热塑性和热固性两种。热固性丙烯酸树脂粉末涂料最大的优点是具有优良的耐候性、保色性、耐污染性、金属附着力强、涂膜外观优异，适用作装饰性粉末涂料。Page 7l热塑性粉末涂料n 热塑性粉末涂料：热塑性粉

4、末涂料是1950年开始出现的，它在喷涂温度下溶融，冷却时凝固成膜。由于加工和喷涂方法简单，粉末涂料只需加热熔化、流平、冷却或萃取凝固成膜即可，不需要复杂的固化装置。大多使用的原料都是市场上常见的聚合物，多数条件下都可满足使用性能的要求。但也存在某些不足，诸如熔融温度高，着色水平低，与金属表面粘着性差等。尽管如此，常用的热塑性粉末涂料仍表现出一些特有的性能，其中聚烯烃粉末涂料具有极好的耐溶剂性；聚偏氟乙烯涂料具有突出的耐候性；聚酰胺具有优异的耐磨性；聚氯乙烯具有较好的价格/性能比；热塑性聚酯粉末涂料具有外观漂亮、艺术性高等优点。这些特性使热塑性粉末涂料在涂料市场中占有很大比例。Page 8n 常

5、用的热塑性粉末涂料有：聚氯乙烯粉末涂料、聚乙烯粉末涂料、聚酰胺粉末涂料、氟树脂粉末涂料、聚丙烯粉末涂料、氯化醚等粉末涂料。n 聚氯乙烯粉末涂料：是工业化大规模生产的最便宜的聚合物之一。它具有极好的耐溶剂性，对水和酸的耐蚀性好，耐冲击，抗盐雾，可防止食品污染和对静电喷涂有高的绝缘强度。主要用于涂装金属网板、钢制家具、化工设备等。n 聚乙烯粉末涂料：具有优良的防腐蚀性能，耐化学药品性及优异的电绝缘性和耐紫外线辐射性。缺点是机械强度不高，对基体的附着力较差。可用于化工池槽、叶轮、泵、管道内壁、仪表外壳、金属板材、冰箱内网板、汽车零部件等。Page 9n 聚酰胺粉末涂料：聚酰胺又称（尼龙粉末涂料），由

6、于分子链上氯基的N原子与相邻链段上的氢原子易形成氢键，所以聚酰胺树脂的熔点一般都较高。尼龙具有较高的机械强度、抗冲击性能、硬度、耐磨性和摩擦系数小、低吸尘等优点，可用于特殊要求的部件。如用于水泵叶轮、纺织机械零部件、柴油机的起动活塞零部件、机帆船推进器叶轮、汽车车轮、摩托车支架、农业机械、建筑和运动器材等。另外，由于尼龙的抗盐水和对霉菌、细菌的惰性，很适于制造浸于海水或接触海水的涂层，同时尼龙粉末涂料无毒、无味，不被霉菌侵蚀，不会促使细菌生长，很适于喷涂食品工业的零部件，饮用水管和食品包装等。Page 10n 氟树脂粉末涂料：含氟聚合物能够制备粉末涂料的种类很多，如聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚

7、偏氟乙烯等。聚四氟乙烯熔点高达327，可以在-250250范围内长期使用，此外还具有优异的耐腐蚀性，甚至在王水中也不腐蚀，优良的介电性能，极低的摩擦系数和自润滑性，所以素有“塑料王”之称。大量应用于石油、化工防腐涂层、密封、轴承润滑材料、电子电器材料、船舶下水导轨及不粘锅涂层等。聚三氟氯乙烯价格比PTFE便宜，加工温度可以降低，涂层可在130以下长期使用，耐碱及耐氟化氢腐蚀的能力优于耐酸搪瓷，耐盐酸、稀硫酸、氯化氢及氯气腐蚀的能力优于不锈钢设备。已大量应用于化工厂、农药厂、制药厂、洗涤剂厂等的防腐设备。聚偏氟乙烯粉末涂料的最大优点是耐候性优异，在室外曝晒有高的耐降解性，并且不吸灰尘，很容易保持

8、原有光泽。Page 11n 氯化聚醚粉末涂料。氯化聚醚具有优异的化学稳定性，涂膜对多种酸、碱和溶剂有良好的抗蚀、抗溶解性能，化学稳定性仅次于聚四氟乙烯，机械和摩擦性能也很好。氯化聚醚粉末涂料主要应用于化工设备、管道衬里，仪表设备外壳等。其缺点是与金属粘着力较差。经加入添加剂可改善与金属的粘着力。二、粉末涂装法的种类粉末涂装（power painting）是以固体树脂粉末为成膜物质的一种涂覆工艺，它的涂装对象是粉末涂料。粉末涂装技术的发展堪称为涂饰工业近代伟大的成就之一。近15年来，全世界的粉末涂装工业以每年两位数的增长率稳定地飞速发展。对粉末涂装技术的需求日益增长的原因在于粉末涂层具有优异的性

9、能、易于施涂、节约能源、广泛应用于汽车和家用电器行业，在经济效益和环境保护方面的社会效益显著。Page 12二、粉末涂装法的种类n 粉末涂装的种类有：熔射法、流化床浸渍法、喷涂法、静电粉末喷涂法、静电流化床浸渍法、静电粉末振荡涂装法、静电粉末雾化法。近年来，又开发出了粉末电泳涂装法。n粉末涂装的特点（1）粉末涂装一次便可得到厚度为100300m的涂层，而采用普通涂料需48次的施工，提高施工效率，缩短生产周期。（2）涂料中不含溶剂，无需稀释和调整粘度，改善了劳动条件和减少了火灾的危险，有利于保护环境。（3）提高了涂层的附着力和致密性，金属粉末、陶瓷粉末等一起混合涂装，更能提高涂层的各项机械物理性

10、能，涂膜的防腐蚀性能极大的提高。（4）机械化程度高，并可回收利用过量的涂料，降低了涂料的消耗。Page 13（5）涂装设备复杂，投资成本高，涂层的外观和流平性不及喷涂方法好，某些粉末涂装方法对工件的形状尺寸有要求。只能对粉末涂料适用，成本较高。n粉末涂装的施工方法 已获得工业应用的粉末涂料的施工方法有：火焰喷涂法（融射法）、流化床法、静电粉末喷涂法、静电流化床法、静电粉末振荡法、粉末电泳涂装法等。现将各种涂装方法列表说明。见表3-16表3-18。Page 14n表3-16 粉末涂料的主要施工方法Page 15n表3-17 不同粉末涂装方法比较Page 16n表3-18 各种粉末施工方法的工艺及

11、特点Page 17一)熔射法涂装熔射法可以分为火焰喷射法和等离子喷射法。熔射法可以分为火焰喷射法和等离子喷射法。熔射喷涂法原理图及其涂装装置如下：熔射喷涂法原理图及其涂装装置如下：Page 18Page 19Page 20n 在实际生产中，应用较多的是火焰喷射法。粉末涂料靠压缩空气从熔射枪的喷射出来，再考啊嘴外的氧气和液化气等燃料的燃烧火焰加热呈熔融状态，然后喷射到被涂物表面，冷去至常温固化成膜。此方法适用于烘烤有困难的大型物件即热容量大的被涂物涂装，也适用于粉末涂料的涂膜修补，可在现场施工。采用火焰喷射法的粉末涂料，要求流动温度和分解温度相差较大。否则，仅靠熔融的热量完全有一定的困难，需要加

12、热处理。此方法涂装速度慢、喷出量少粉末涂料易氧化，一般在大批量的工业涂装中很少应用。n 等离子喷射法是靠大电流弧光产生等离子火焰，使粉末涂料喷射熔融。因为是局部高温，熔融时间短，又不是氧花火焰，所以粉末涂料氧化少，喷出量也较大，在国外已得到实际应用。Page 21二）流化床粉末涂装工艺流化床工艺，由于工件是预热到粉末熔点以上而涂覆的，熔化的聚合物粘流化床工艺，由于工件是预热到粉末熔点以上而涂覆的，熔化的聚合物粘度降低，涂层的附着力大大改进，涂层的绝缘性和防腐性能大为提高。难度降低，涂层的附着力大大改进，涂层的绝缘性和防腐性能大为提高。难溶解的树脂如尼龙、聚乙烯、聚丙烯等也可用此法施工。它的工艺

13、如下。溶解的树脂如尼龙、聚乙烯、聚丙烯等也可用此法施工。它的工艺如下。 （1）工件清理）工件清理 工件须除油和除锈。将工件浸入汽油或三氯乙烯蒸气中工件须除油和除锈。将工件浸入汽油或三氯乙烯蒸气中清除油污；用喷砂或抛丸除锈，清理干净。清除油污；用喷砂或抛丸除锈，清理干净。 （2）预热）预热 工件预热的温度应高于粉末涂料的熔化温度工件预热的温度应高于粉末涂料的熔化温度20左右，根据左右，根据工件的大小和涂层的品种及厚薄的不同，预热范围在工件的大小和涂层的品种及厚薄的不同，预热范围在170220。 （3）覆蔽）覆蔽 工件中不需要涂覆的部分可用夹具（如硅橡胶）保护起来，工件中不需要涂覆的部分可用夹具（

14、如硅橡胶）保护起来，这种夹具起到夹取工件和保护的双重作用。这种夹具起到夹取工件和保护的双重作用。 （4）涂覆）涂覆 将工件进入流化床，为获得均匀而连续的涂层，工件浸涂一将工件进入流化床，为获得均匀而连续的涂层，工件浸涂一次取出后，立即反转次取出后，立即反转180，待涂层熔化后再浸涂依次，又立即反转，待涂层熔化后再浸涂依次，又立即反转180。浸涂一次的时间为。浸涂一次的时间为12秒。秒。 （5）后热固化）后热固化 为使工件上的涂层更好的固化成膜，应进入烘干室再为使工件上的涂层更好的固化成膜，应进入烘干室再次加热。固化温度与固化时间这两个工艺参数从获得最佳涂膜性能和尽量次加热。固化温度与固化时间这

15、两个工艺参数从获得最佳涂膜性能和尽量缩短施工周期来确定。例如环氧粉末涂料的固化温度为缩短施工周期来确定。例如环氧粉末涂料的固化温度为180190，固化，固化时间为时间为4050分钟。分钟。Page 22流化床浸渍法的原理图Page 23三、静电粉末涂装工艺n 金属工件表面涂层的静电粉末涂装工艺可用下面流程表示：金属工件表面涂层的静电粉末涂装工艺可用下面流程表示：n 表面处理表面处理覆蔽覆蔽工件预热工件预热喷涂喷涂固化固化淬水淬水缺陷补救缺陷补救清理清理检验检验入库。入库。n （1 1）对基材表面的前处理）对基材表面的前处理 这是影响到涂膜性能和质量的主要步骤。这是影响到涂膜性能和质量的主要步骤

16、。一般包括表面清洁、除油、除锈等前处理；对涂层要求高的还要有磷一般包括表面清洁、除油、除锈等前处理；对涂层要求高的还要有磷化等步骤。如果基体是铝及镁铸件，就必须采用铬酸盐处理工艺。处化等步骤。如果基体是铝及镁铸件，就必须采用铬酸盐处理工艺。处理后基材表面达到理后基材表面达到Sa2.5Sa2.5级，粗糙度在级，粗糙度在202050m50m；磷化时加温；磷化时加温30304040，以加快磷化速率，磷化后不要水洗，采取自然干燥或升温，以加快磷化速率，磷化后不要水洗，采取自然干燥或升温60608080烘干，表面获得的亚铁离子与残酸会继续反应全部生成磷化膜。烘干，表面获得的亚铁离子与残酸会继续反应全部生

17、成磷化膜。n （2 2）覆蔽）覆蔽 对于无需涂装的部位，需要在工件预热之前，把不对于无需涂装的部位，需要在工件预热之前，把不需要涂覆的部位涂上不导电的硅橡胶溶液或用胶布覆盖。需要涂覆的部位涂上不导电的硅橡胶溶液或用胶布覆盖。n （3 3）工件预热）工件预热 为了使工件获得所需厚度的涂层，在喷涂之间为了使工件获得所需厚度的涂层，在喷涂之间可将工件加热以一定温度。工件预热的温度应略高于塑料熔融温度，可将工件加热以一定温度。工件预热的温度应略高于塑料熔融温度，预热时间视工件大小和厚薄而定，一般以工件和烘箱温度达到热平衡预热时间视工件大小和厚薄而定，一般以工件和烘箱温度达到热平衡为限为限。Page 2

18、4n （4）喷涂 喷涂时，须将工件接地，喷枪头部接负高压电源。粉末涂料的选择极大地影响涂膜质量。粉末粒子呈球状得到的涂布效率最为理想。粒度小，密度小的粉末涂料受重力影响小而得到较高的涂布效率。粉末的电阻率越小，粉末粒子越易放出电荷，吸附力减小，易脱落。所以，粉末的电阻率越大，涂层的饱和度越易达到，一般涂料的体积电阻率在1091013cm范围。喷枪头部距工件的距离通常保持在150200mm左右，距离、角度和喷枪的移动速率应保持一致，涂膜厚度初始增长率与供粉量成正比，喷涂一定时间后，膜厚增长减慢，再增大供粉量时，沉积减少，使回收粉增多，一般粉末输出量为70120g/min，目测供粉状况以喷出的粉末

19、呈均匀的雾状为合适。送粉压力不宜过大，一般为0.050.15MPa,但喷涂一些形状复杂的工件及涂装边角时,送粉压力可适当大些(0.20.3MPa)。喷涂电压增大，粉末的吸附力增加，但太大时，沉积下降，涂膜过薄。一般电压控制在60C80kv，恒电流控制在2030A。喷涂工件时最好转动，使涂层均匀.n （5）固化 喷涂后的工件送进烘炉加热至一定温度，使树脂交联成大分子网状结构。固化时烘炉各部分的温度要均匀，工件要保持一定距离。一般环氧粉末涂料的固化条件为180220，2030分钟。烘烤温度低，熔融、流平性差，固化不完全；温度高了涂膜老化泛黄。Page 25n （6）淬水 经固化好的涂层，从烘炉中取出来后，即投入冷水中冷却，涂层由于温度急剧下降，从而提高涂层的坚韧性，增加附着力，提高涂层的光泽。n （7）粉末涂层的质量检测 指对涂装后的工件表面进行目测、厚度测量、针孔检测等，涂层应平整、光滑、无裂纹、无流挂、无漏涂等。n （8）涂层缺陷的补救 工件喷涂后，若有缺陷，将涂层抹掉重喷或趁工件尚有余热即用专门工具（如