环氧聚酯型粉末涂层附着力影响因素研究

    摘 要：粉末静电喷涂技术作为一种高效、环保、节能的涂装方式在国内得到了大力的推广。目前，主要应用于家电、汽车零配件及铝型材上。本文针对在实际生产过程中出现的附着力较差导致涂层剥落的问题进行了阐述与分析，深入探究了温度、前处理等因素对附着力的影响。

    关键词：粉末静电喷涂；附着力；温度；前处理

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.043

    0 前言

    我公司自2018年6月正式上线使用瑞士金马自动喷涂系统，主要应用于喷涂厚度为2mm的钣金类零件，喷涂膜厚要求达到80μm，在生产过程中，粉末涂层出现了附着力不良导致涂层脱落的问题，这一问题严重影响涂层的防腐性能及机械性能，因此提高涂层附着力对于延长设备的使用寿命具有实际意义。

    1 环氧聚酯型粉末的成膜机理

    环氧树脂中的环氧基、聚酯树脂中的羧基与固化剂中的胺基发生缩聚、加成反应交联成大分子网状体，同时释放出小分子气体（副产物）。固化过程分为熔融、流平、胶化和固化4个阶段。当温度升高到熔点后零件上的表层粉末开始融化，并逐渐与内部粉末形成漩涡直至全部融化。粉末全部融化后开始缓慢流动，在零件表面形成薄而平整的一层，此阶段称流平。温度继续升高到达胶点后有几分短暂的胶化状态（温度保持不变），之后温度继续升高粉末发生化学反应而固化。

    2 影响因素

    2.1 固化温度

    我公司使用的阿克苏环氧聚酯型粉末涂料（型号EL42F1）固化温度为180℃—200℃，10—15分钟。其中固化温度和时间是指零件表面的实际温度和维持不低于这一温度的累积时间，而不是固化炉的设定温度和零件在固化炉内的行走时间。但两者之间相互关联，设备最初调试时需要使用炉温跟踪仪测量最大零件的上、中、下3点表面温度及累积时间，并根据测量结果调整固化炉设定温度和输送链速度（它决定零件在炉内的行走时间），直至符合上述固化工艺要求。这样就可以得出两者之间的对应关系，因此在一段时间内（一般为2个月）只需要控制速度即可保证固化效果。

    为了确定温度对于粉末涂层固化的影响，我们对固化炉温度进行了随炉测试（英国Dataqaq炉温测试跟踪仪）。测试结果如图1：

    从图中可以看出设定温度185℃，1.2m/min的链速条件下，180℃以上的累积时间仅为7分钟，不能满足固化所要去的工艺条件。而在设定温度190℃，1m/min的链速条件下，180℃以上的累积时间达到了13分钟，可以使粉末涂层完全固化。考虑到温度超过200℃可能会造成环氧聚酯型粉末黄变的风险，根据现场实际生产情况，我们摸索出了合适的固化参数：设定温度195℃，链速1.05m/min。

    2.2 前处理工艺

    前处理环节对于粉末涂装来说必不可少，除了能够增强底材的防腐蚀能力，还提供了粗糙的表面，有利于提高涂层的附着力，前处理质量的好坏直接关系到粉末涂层的质量。目前，我公司采用的前处理工艺为磷化工艺，在Q235板材表面生成一层致密的灰黑色磷化膜。在粉末静电喷涂工艺运行前期，我公司采用武汉材保所提供的PA177-RUT2磷化进行厚膜磷化处理，磷化膜厚60-70微米，与粉末涂层附着力差，极易与底材剥落。经查阅相关文献资料并结合请教行业内专家的结果，我们采用武汉材保所的PA277-100A磷化液进行薄膜磷化小样试验，并进行粉末静电喷涂涂层附着力划格测试试验对比，经劃格测试厚膜磷化后喷涂的粉末涂层附着力等级为3级，而薄膜磷化后得到的粉末涂层附着力等级≤1级。

    根据划格测试结果，采用低温磷化得到的薄膜磷化体系与粉末涂层之间的配套性远远高于采用中温磷化得到的厚膜磷化体系。经厚膜磷化处理的涂层附着力在3—4级，薄膜磷化处理的涂层附着力≤1级，满足烟机产品的使用要求。通过摸索，我们得出了最佳的低温磷化液工艺参数，中温磷化液与低温磷化液工艺参数对比见表1：

    3 结语

    在粉末静电喷涂过程中，除了会出现涂层附着力不良的问题外，还存在着针孔、缩孔、粉堆、桔皮等缺陷，这就需要我们从底材表面洁净度、膜厚、电流值、电压值多方面进行分析，通过多次探索试验，调整工艺参数，以求进一步提高粉末涂层的质量。

    作者简介：刘婷（1992-），女，湖南常德人，本科，学士，助理工程师，研究方向：表面处理。