環氧聚酯型粉末涂層附著力影響因素研究

摘 要：粉末靜電噴涂技術作為一種高效、環保、節能的涂裝方式在國內得到了大力的推廣。目前，主要應用于家電、汽車零配件及鋁型材上。本文針對在實際生產過程中出現的附著力較差導致涂層剝落的問題進行了闡述與分析，深入探究了溫度、前處理等因素對附著力的影響。

關鍵詞：粉末靜電噴涂；附著力；溫度；前處理

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

0 前言

我公司自2018年6月正式上線使用瑞士金馬自動噴涂系統，主要應用于噴涂厚度為2mm的鈑金類零件，噴涂膜厚要求達到80μm，在生產過程中，粉末涂層出現了附著力不良導致涂層脫落的問題，這一問題嚴重影響涂層的防腐性能及機械性能，因此提高涂層附著力對于延長設備的使用壽命具有實際意義。

1 環氧聚酯型粉末的成膜機理

環氧樹脂中的環氧基、聚酯樹脂中的羧基與固化劑中的胺基發生縮聚、加成反應交聯成大分子網狀體，同時釋放出小分子氣體（副產物）。固化過程分為熔融、流平、膠化和固化4個階段。當溫度升高到熔點后零件上的表層粉末開始融化，并逐漸與內部粉末形成漩渦直至全部融化。粉末全部融化后開始緩慢流動，在零件表面形成薄而平整的一層，此階段稱流平。溫度繼續升高到達膠點后有幾分短暫的膠化狀態（溫度保持不變），之后溫度繼續升高粉末發生化學反應而固化。

2 影響因素

2.1 固化溫度

我公司使用的阿克蘇環氧聚酯型粉末涂料（型號EL42F1）固化溫度為180℃—200℃，10—15分鐘。其中固化溫度和時間是指零件表面的實際溫度和維持不低于這一溫度的累積時間，而不是固化爐的設定溫度和零件在固化爐內的行走時間。但兩者之間相互關聯，設備最初調試時需要使用爐溫跟蹤儀測量最大零件的上、中、下3點表面溫度及累積時間，并根據測量結果調整固化爐設定溫度和輸送鏈速度（它決定零件在爐內的行走時間），直至符合上述固化工藝要求。這樣就可以得出兩者之間的對應關系，因此在一段時間內（一般為2個月）只需要控制速度即可保證固化效果。

為了確定溫度對于粉末涂層固化的影響，我們對固化爐溫度進行了隨爐測試（英國Dataqaq爐溫測試跟蹤儀）。測試結果如圖1：

從圖中可以看出設定溫度185℃，1.2m/min的鏈速條件下，180℃以上的累積時間僅為7分鐘，不能滿足固化所要去的工藝條件。而在設定溫度190℃，1m/min的鏈速條件下，180℃以上的累積時間達到了13分鐘，可以使粉末涂層完全固化。考慮到溫度超過200℃可能會造成環氧聚酯型粉末黃變的風險，根據現場實際生產情況，我們摸索出了合適的固化參數：設定溫度195℃，鏈速1.05m/min。

2.2 前處理工藝

前處理環節對于粉末涂裝來說必不可少，除了能夠增強底材的防腐蝕能力，還提供了粗糙的表面，有利于提高涂層的附著力，前處理質量的好壞直接關系到粉末涂層的質量。目前，我公司采用的前處理工藝為磷化工藝，在Q235板材表面生成一層致密的灰黑色磷化膜。在粉末靜電噴涂工藝運行前期，我公司采用武漢材保所提供的PA177-RUT2磷化進行厚膜磷化處理，磷化膜厚60-70微米，與粉末涂層附著力差，極易與底材剝落。經查閱相關文獻資料并結合請教行業內專家的結果，我們采用武漢材保所的PA277-100A磷化液進行薄膜磷化小樣試驗，并進行粉末靜電噴涂涂層附著力劃格測試試驗對比，經劃格測試厚膜磷化后噴涂的粉末涂層附著力等級為3級，而薄膜磷化后得到的粉末涂層附著力等級≤1級。

根據劃格測試結果，采用低溫磷化得到的薄膜磷化體系與粉末涂層之間的配套性遠遠高于采用中溫磷化得到的厚膜磷化體系。經厚膜磷化處理的涂層附著力在3—4級，薄膜磷化處理的涂層附著力≤1級，滿足煙機產品的使用要求。通過摸索，我們得出了最佳的低溫磷化液工藝參數，中溫磷化液與低溫磷化液工藝參數對比見表1：

3 結語

在粉末靜電噴涂過程中，除了會出現涂層附著力不良的問題外，還存在著針孔、縮孔、粉堆、桔皮等缺陷，這就需要我們從底材表面潔凈度、膜厚、電流值、電壓值多方面進行分析，通過多次探索試驗，調整工藝參數，以求進一步提高粉末涂層的質量。

作者簡介：劉婷（1992-），女，湖南常德人，本科，學士，助理工程師，研究方向：表面處理。