汽车粉末静电喷涂涂层颗粒缺陷及控制措施

　　众所周知，汽车涂装的目的是使汽车车身具有优良的外观装饰性、耐候性、舒适性(居住性)、密封性、耐腐蚀性，以提高其商品价值和延长其使用年限，根据汽车的使用环境条件，产品设计现代化的要求，汽车涂层及其用料应具备以下特性：
　　
　　(l)应具有极好的耐候性和耐腐蚀性，能适应在各种气候的环境条件下使用，涂层能与汽车本身同寿命，在苛刻的日晒夜露，风雨侵蚀的情况下保光保色性良好，不起泡、不开裂、不脱落、不粉化，无锈蚀现象，涂膜应坚韧耐磨，机械强度好，能适应汽车行驶中的震动和应变,还应具有优良的耐温变性;
　　
　　(2)应具有极好的装饰性，要求涂层的色泽鲜艳，色彩能满足多元化个性化的需求;要求外观丰满,鲜映性好，使人看上去舒适;要求面漆涂层具有耐酸雨性和抗划伤性(或自修复性),如果这两个性能不佳，则使涂层极易损失装饰性，涂层的装饰性对中，高级轿车涂装来说尤为重要，涂层外观平整光滑，光亮如镜，色调高雅大方，才能显得该轿车豪华庄重高贵;
　　
　　(3)汽车涂装用材应具有极好的施工性能和配套性，要求能适应高速流水生产线的涂装作业条件，如各种自动涂装(电泳，静电喷涂等)专用涂料应具有最佳的作业性;成膜固化快，一般不超过20一30min为宜，或能使用“湿碰湿”(ZCIB或3CIB)烘干工艺，要求涂层间结合力优良，不引起咬起，渗色开裂等涂膜弊病;
　　
　　(4)为实现环保清洁生产的社会时代要求，在涂装过程中V0CCOZ排放量要少，涂装材料能适应节能型的涂装环境条件(如水性涂料的喷涂环境条件温度、温度范围宽些)和固化工艺(如“湿碰湿”烘干工艺)汽车涂装材料中不应含有铅和六价铬等有害物质，防废汽车回收时产生二次污染，环境问题;
　　
　　(5)要求能耐汽油、油和公路沥青等的作用，介质中浸泡一定时间不产生软化、变色、失光溶解或产生斑印等现象，求能耐肥皂，洗剂，清洗剂或昆虫的排泄物等，这些物质接触后不留有痕迹;
　　
　　(6)基于汽车市场竞争激烈,价格问题特别敏感,降低汽车的制造成本是永续性的课题,再加上汽车涂料用量大,要求汽车涂装材料物美价廉，性价比高，能为降低汽车涂装成本创造条件，上述技术要求(性能)靠单一涂层(单一涂料品种)很难实现,一般是通过多层涂装的组合来达到，汽车涂层大部分由多层涂装组成的涂层,随汽车零部件使用环境不同,对涂层的技术要求不同,所选用的涂料和涂层结构也有较大的差异，如汽车车身涂装要求全面达到上述技术要求,而对车架、车轮等车下部件涂装而言,主要是以防腐蚀保护性涂装为主,其耐候性和外观装饰性相对可差一些，某品种来说,并非要求都具备上述全面的性能。
　　
　　随着汽车行业飞速发展的脚步，汽车涂装已融入到汽车行业的每一摘要：介绍了粉末静电喷涂涂层的颗粒缺陷成因以及控制措施。
　　
　　关键词：粉末静电喷涂;涂层;颗粒;成因;控制措施
　　
　　0.引言
　　
　　粉末静电喷涂是近年来在涂装行业发展迅速的新技术。它的特点是环保节能、生产效率高、颜色丰富靓丽、涂层的物理及化学性能优异，现在几乎遍及家电、汽车铝型材等行业，是今后涂装行业的发展趋势。

　　 　　在铝型材粉末静电喷涂过程中，涂层颗粒缺陷是一个常见且成因较为复杂的问题。本文结合笔者几年工作心得，将粉末静电喷涂颗粒成因及控制措施汇总，与同仁们共同探讨交流。
　　
　　1.工艺流程
　　
　　粉末静电喷涂工艺流程如下：
　　
　　型材预检→脱脂→水洗→等离子水洗→铬化→水洗→等离子水洗→控水→烘干→吹扫→喷涂粉末涂料→固化→检验→包装。
　　
　　2.涂层颗粒成因及控制措施
　　
　　2.1型材自身的毛刺导致的颗粒
　　
　　大毛刺主要是铝棒挤压时氧化皮未除尽，挤压速度稍快导致出现黄瓜刺，手摸时明显感觉刺手。出现夹杂的黑色硅铁和硅炭颗粒主要由于受热不充分，导致铝棒内部组分没有完全均匀扩散，使铝材挤压后出现此类缺陷。这些颗粒粒径大多在0.1~0.3mm左右，喷涂前处理无法去除，需要在表面处理工段前处理碱蚀槽处理。控制措施是加强铝底材生产过程控制，以避免出现此类问题。
　　
　　2.2型材型腔的锯料铝屑导致的颗粒
　　
　　铝材挤压后型材型腔的铝屑没有吹干净，水洗后带入槽子，在槽液循环搅拌作用下，分散黏附在型材各面上，在铬化时同生成的铬化膜成为一体，紧紧附着在铬化膜上，吹扫不掉，导致涂层出现较大的突出颗粒(0.3~1.0mm大颗粒)。此类颗粒大多呈片状，用锉刀锉掉颗粒过程中可发现颗粒中包裹有银白色铝屑。
　　
　　2.3型材端头遗留物导致的颗粒
　　
　　(1)铝材挤压锯切时，飞溅的冷却液混杂铝屑黏附在型材端头，操作人员未及时擦拭清理干净，导致型材时效后冷却液干化成胶点状，前处理无法除掉。
　　
　　(2)进料后有时会在型材上贴标签以示区分。有时会贴到主要装饰面上，前处理时揭掉标签后，型材上残留有一点粘胶。
　　
　　前处理槽液无法处理干净型材端头黏附的东西，热风干燥后牢牢黏附在型材上，如操作人员不能及时发现，就会造成涂层局部颗粒密布，此类颗粒特点是密布在型材一个端头的一个面上，分布在火柴盒大小的面积范围内。为此，必需加强对底材的质量控制，加强锯切环节管理。在型材端头用小夹子夹标签，可完全解决此类问题。
　　
　　2.4车间、地面的尘土附着在型材上导致的颗粒
　　
　　(1)本公司所处的气候属于北方气候，空气中漂浮的尘土多，型材铬化后或返修料稍微放置，表面各处会落上一层尘土，吹扫不干净、不到位会大面积出现密布均匀的小颗粒。
　　
　　(2)北方空气干燥，地面的尘土颗粒硬度很高，在地面上打磨时会嵌入返修料漆膜中或划伤涂层。如果未及时发现清理，会造成较大颗粒缺陷。
　　
　　(3)打扫卫生拖地时，泥点溅落在型材上，形成湿泥土点，风干后紧密黏附在型材表面，很硬很干，不及时除干净会造成喷粉后较大颗粒缺陷。
　　
　　产生这类缺陷时，尘土成分为SiO2，其表面张力和粉末涂层表面张力相差大，因此形成的颗粒凹陷成一小坑，中间为一突出小点，容易识别，但不易返修。
　　
　　要求对于铬化好的型材以及暂时不喷的型材必须用棉布盖起来，避免尘土落在表面，也避免泥点、水点弄脏沾污。
　　
　　2.5絮状物导致的颗粒
　　
　　(1)棉类工作服、棉线或绒面手套的纤维丝导致的线状缺陷。在生产中，纤维丝与型材尖角、端头毛刺等接触会产生拉丝，附挂在型材上，粉末涂膜固化过程中，受涂膜间表面张力收缩，导致喷粉后产生线状缺陷。因此要求操作人员戴胶面手套或薄硬帆布手套，穿不容易产生纤维丝的合成化纤衣物，并且要求前处理人员刮尽型材端头锯口毛茬、毛刺，防止挂蹭衣物产生丝线，以及喷涂中尖端放电产生拉丝，以避免产生此类缺陷。

　　 　　(2)粉末固化中产生的挥发物在固化炉进出口冷却结晶为柳絮状，掉落在喷粉涂层上，再与粉末一起熔融固化，由于两者的流平性不一致，造成粉末涂层表面产生小团状大颗粒，颗粒质地松脆，用手指甲很容易刮掉。要求定期吹扫清理固化炉口以及炉内壁的絮状挥发物，保持炉道清洁卫生，以避免产生这种缺陷。
　　
　　2.6挂具清理不净导致的颗粒
　　
　　在粉末静电喷涂中，挂具打磨清理是一项很重要的工序，主要保证挂具有良好的导电性。挂具清理打磨时，会产生很多漆渣、铁末、碎屑，并且由于粉末涂层为树脂类，摩擦碰撞敲击时自身产生静电而吸附在挂具上。如果挂具没有及时用压缩空气吹扫清理干净，在喷粉时喷枪气流会吹扫下一点碎屑掉落在粉层上。进固化炉后遇高温，失去静电吸附的较大碎屑、漆渣自动掉落，造成型材表面局部涂层颗粒缺陷。此类缺陷一个明显的特点就是全部集中在挂具、挂点两边。由于碎屑是从挂具上面飘散下来，所以基本都分布在型材朝上面，朝下面几乎没有，很容易识别。
　　
　　2.7型材返修导致的颗粒
　　
　　喷粉过程中，一些型材由于微小瑕疵需要打磨重新补喷漆。在返修打磨时会产生涂层碎末，一些大颗粒夹杂在涂层中，一些碎渣末因静电作用吸附在型材上，压缩空气只能吹掉表面碎屑，不能吹掉镶嵌的碎渣。如果不仔细除净这些黏附的东西，会造成返修部位明显密布的颗粒缺陷。为此，打磨时要用细砂纸轻轻蹭，打磨后要用手感觉打磨部位平顺平滑后(不能有打磨毛边产生)，再用湿毛巾反复擦拭，最后再用风吹干，这样才能除净黏附的打磨物，保证补喷漆合格。
　　
　　2.8设备系统未清理干净导致的颗粒
　　
　　(1)喷枪枪头、喷嘴、放电针、大小网筛、大旋风内壁、密向阀锥斗、套管、粉管以及吸粉管上板结的粉层，如果不及时清理干净，喷粉时在气流冲刷下产生小颗粒喷到粉层上，固化后在涂层表面形成明显大颗粒。要求定期检查清理，尤其在夏季温度较高时要加倍检查清理，避免产生这类问题。
　　
　　(2)固化炉空气过滤滤网内的灰尘及杂物，以及老化的过滤网产生的碎纤维等，如果不及时检查清理更换，会在涂层表面形成丝状缺陷。此类缺陷形状细长，一般用手稍微用力可蹭下，或用细砂纸轻轻蹭掉这些颗粒，返修补喷漆也较容易，不需要很费力打磨。
　　
　　(3)在生产中，大梁悬链系统润滑的二硫化钼与灰尘、粉末、轨道铁屑等碾压产生的油泥，在固化炉中掉落时经固化炉内热风吹散，飘落于熔融固化的涂层上，此类油泥含油，固化中会浮于涂层表面，固化后在涂层表面形成小黑点颗粒。
　　
　　此颗粒较松软，一擦就掉，但黑色油点把点周围处染黑。由于油泥从悬链上飘落下来，所以也分布在型材朝上的一面。用砂纸轻轻蹭掉黑点处涂层，返修补喷漆较容易。预防此类问题要求定期(每周)清理大梁悬链，在炉子外边用压缩空气吹净大梁接油槽脏物，吹净悬链轨道，滚轮轴承上的油泥、铁屑等脏物。
　　
　　2.9粉末涂料质量导致的颗粒
　　
　　(1)粉末涂料中夹杂半固化板结小颗粒，起因是粉末涂料生产厂螺旋挤出杆未清理干净，导致少量半固化板结的粉末颗粒混入粉中，造成喷粉时出现大面积的颗粒。这些颗粒在涂层上随处可见，且各面分布均匀，大小基本一致。判定此类缺陷，只要将喷粉设备以及型材表面清理干净即可。此类缺陷出现情况很少，不必专门预防，只要掌握判定方法即可。
　　
　　(2)粉末涂料温度未完全降下就装箱，粉末涂料自身性能不佳，玻璃化温度低，运输中重压、受潮都可能产生大块板结。使用此类有问题的粉末涂料会导致涂层上产生较大颗粒，同时伴有凸粉、堆积、肥边、桔皮等缺陷，且返修补喷漆难度大。
　　
　　预防措施是选择信誉好的粉末涂料生产厂家，粉末涂料开箱后用手抓，并用孔径为300μm的网筛检查。手抓一把粉末涂料，然后松开，看粉末是否结团，如果粉末很容易松散开，则无问题;如果有大小不均的结团则不用。如筛出颗粒物，则此粉末涂料绝不能使用。
　　
　　3.结语
　　
　　在粉末涂料静电喷涂过程中，涂层颗粒形成因素还不止以上这些，只要我们对颗粒的形状、大小、颜色、质地、形成部位等特征认真观察、分析、试验，并对应实施解决措施，一定能控制此类缺陷，生产出高质量的产品。