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        靜電粉末噴涂防腐處理的研究與應用,涂料在線,coatingol.com
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        靜電粉末噴涂防腐處理的研究與應用
        2022年11月23日    閱讀量:     新聞來源:涂料在線 coatingol.com  |  投稿

        本文介紹了靜電噴塑的發展歷史,對靜電噴塑的優點進行分析,特別是簡要介紹變壓器殼體的防腐處理,并對靜電噴塑處理方式與其他涂層處理方式進行實驗對比,目的在于探索靜電噴塑防腐處理的應用價值與實際意義。


        作者 | 朱佃坤

        山東鑫亞工業股份有限公司


        1 前言

        工廠的快速發展導致環境污染的惡化,特別是在化工、化肥、冶煉、石油等環境中,腐蝕性工藝中含有很多二氧化硫、二氧化氮、煤氣和氨氣等化學氣體。鋼鐵產品具有很強的腐蝕性,這顯然會極大縮短其使用壽命,造成經濟損失甚至嚴重事故涂料在線coatingol.com。


        例如,磷廠周圍的硫酸,SO2氣體濃度可達5~10mg/m3,但是一般電氣設備不應超過0.3mg/m3,電化學腐蝕較快,尤其是在濕度較高的南方。


        聯合研究,南方化工行業使用的配電變壓器與漆膜完全分離,正常使用一兩年后就會出現全面脫漆、銹蝕、水垢綜合剝落,導致許多變壓器常常因為這些原因,不到使用壽命終止就要被強制更換,而變壓器殼體能在腐蝕性環境中長期正常運行,防腐效果好,不需要經常維護。

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        但該產品目前在家庭和化工生產單位使用較多。除部分進口產品外,很多工廠使用通用配電變壓器,潛在需求量巨大。因此,本研究主要對靜電噴塑的防腐處理進行研究和探討,為明確其應用價值提供參考。


        2 靜電噴塑概述

        靜電噴塑,俗稱“靜電粉末噴涂”,自20世紀80年代以來,靜電噴塑技術一直是裝飾金屬表面的最常見技術。


        與常規噴漆處理方式相比具有鮮艷的色彩、工藝技術先進、節約資源、安全實用等有優點。因此,它通常用于簡單的工作和室內裝潢。


        它的工作原理是用塑料粉末填充高壓靜電設備。


        將塑料粉末通過電場噴涂在工件表面,將粉末均勻地吸入工件表面,形成塑料涂層;經高溫烘烤拋光后,塑料顆粒熔化成致密的保護層,緊緊地黏在工件表面,具有防腐效果,此過程不需要稀釋劑或底漆;其結構對人體和環境無害,涂層質量好,耐腐蝕,耐老化,機械強度高。

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        與傳統涂裝技法相比,施工干燥時間短,涂層耐腐蝕性強,無滲漏現象,施工簡單,技術要求低,成本也低。因此,應用較為廣泛。


        3 靜電噴塑防腐的優勢

        靜電噴塑塑料粉末中的靜電涂層正在改變傳統的裝飾方法,如熱鍍鋅、電鍍鋅。


        因為塑料粉末是由合成樹脂制成的。它不僅質地輕薄,而且具有絕緣特點,并且噴塑后成品外形美觀。但是工件烘烤后不能很快地冷卻,必須慢慢地冷卻,這樣就不會有太大的應力。


        此外,厚度的相應增加可以顯著降低冷卻過程中產生的壓力。隨著覆蓋層厚度的增加,傳熱系統不可避免地會下降。


        因此,從外表面到內表面的加熱需要更長的時間,并且外表面的異構化可能很嚴重,所以烘烤時間會更長。

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        復合涂層可以掩蓋工件表面經過噴涂、固化和冷卻后干燥的油漆或清漆,這不僅會消除缺陷,還會改善重疊邊界。


        但是,表面的粉末涂料不能噴涂在溶劑上,因為靜電噴涂機具有導電性,而溶劑型涂料由于不導電,穩定性強,會影響靜電模具的質量;如果順序顛倒,噴涂的面漆很容易剝落和起泡,因為涂層會留下少量溶劑,即使在干燥時也是如此。


        粉末涂料加熱固化過程,溶劑殘留在涂層下面,電阻會在邊界外蒸發,涂層中的氣泡正在下降。至于防腐處理,雖然漆層具有很強的防腐性能,但金屬零件往往需要對表面進行嚴格的前處理,不得出現影響涂層附著力的銹跡或油漬。


        變壓器油箱處于真空干燥狀態,正在運行,難免會產生油污。如果預處理和清洗不干凈,涂層的附著力就會變弱,油墨會剝落。


        熱浸鍍鋅是將預制的黑色金屬零件浸入熔融鋅鍋中短時間。


        雖然它具有防腐性能,但其最大的區別在于厚度的均勻性,晶體密度不如熱鍍鋅膜。廣泛用于有色金屬鍍鋅晶體的防腐,致密性好,表面漆對細胞膜起到防腐作用。


        缺點是涂層的厚度較小,而且遇到雨水會比其他位置更快地產生生銹。


        4 變壓器殼體外露鋼件常用表面處理工藝的特點  


        油箱外殼噴涂防腐漆是最基本的措施,一般變壓器外殼只涂一道底漆和一道面漆,而防中等腐蝕型變壓器要做二底二面,對防強腐蝕型可做二底四面,甚至二底六面。


        為保證油漆的附著力,外殼除銹去污,表面經過磷化處理,在表面形成一層多孔磷酸鐵,可使底漆進入孔隙,提高防腐蝕能力。


        防腐涂料的種類很多,常用的有:防腐聚氨酯涂料,在耐水、耐油、耐酸堿、耐磨等方面具有優良的性能。其中銀灰色聚氨酯涂料耐日光、耐老化性優于其他涂料,通常用于戶外光腐蝕區域。


        氟磺化聚乙烯耐光、耐腐蝕,對酸、堿、鹽具有優良的耐腐蝕性,以及優良的物理機械性能,良好的耐漆膜性、耐磨性、耐油性、耐熱、耐寒、抗紫外線、耐老化,漆膜致密,附著力強,透水性稍好,是防腐涂料的首選,在變壓器外接變壓器防介質腐蝕的應用中取得了良好的效果。


        R型靜電粉末涂料,環氧樹脂可自動流水線作業,生產效率高,質量好,其涂層具有優良的耐熱、耐濕、耐油、耐腐蝕功能,漆膜附著力強,但阻力小對日光的吸收比環氧樹脂低,所以多用于國內產品,由于靜電噴涂設備體積有限,只能批量使用小型變壓器。


        特殊防腐涂料G-615不僅具有優良的物理機械性能,如柔韌性、抗拆卸沖擊、耐用、黏結力強,還能耐硫酸、硝酸,比如30%的硫酸、硝酸、鹽酸中,或40%的氫氧化鈉溶液中,或浸入飽和鹽560的水中不改變,涂層仍保持原色,還具有防水、耐油、耐高溫、耐寒等效果,可在110-30℃范圍內使用,屬于防腐變壓器中的最佳涂料。


        4.1 塑粉的介紹

        塑料粉末由有機高分子材料組成,是合成樹脂的主要成分。涂層具備優點較多。除樹脂外,塑料粉末涂料還含有防腐劑、固化劑、顏料等添加劑,提高粉末涂料的效果。


        粉末涂料可分為耐熱型和不耐熱型兩大類。合成熱塑性樹脂是高熔點薄膜的主要材料,通常適用于較厚的保護層和防腐層;后者使用不同的耐熱合成樹脂作為薄膜材料。在固化劑的作用下,交聯反應在溫度下發生,固化劑被處理成固體結構,使最終產品不會熔化或融化。


        4.2 粉末噴涂法及成膜處理

        粉末涂料不同于溶劑涂料,有兩個問題:一是粉末如何均勻分散和附著在工件表面上;另一個是如何成膜。


        為防止黏附在工件表面的灰塵層剝落,必須使用靜電吸附或熔膠。


        涂裝方法有很多種,如固化床法、靜電噴塑法、熱熔噴涂粉末電泳法等。


        靜電噴塑法是一種常用的方法。其特點是冷涂,一般同時有60μm~100μm厚的一層。涂層均勻,無懸垂,邊緣鋒利,表面粗糙,可形成連續光滑的涂層。


        如果金屬零件是用熱固粉制成的,噴涂后,經過一定的硬化溫度和耐受時間后,細小的粉塵顆粒會與樹脂和硬化劑發生化學反應,通過燒結、熔化和流平形成一層。


        4.3 靜電噴塑預處理

        在噴塑粉之前,對工件表面進行加工是非常重要的。預處理在提高覆蓋強度、達到相同覆蓋性能和延長覆蓋使用時間方面起著重要作用。


        工件的表面經常被油、氧化膜和其他影響鍍金離合器的物質污染,造成鍍層覆皮、孔洞等缺陷。常用的預處理工藝是機械處理。


        例如,在工件表面噴丸、噴砂等;化學處理,例如工作表面的脫脂、浸出和磷酸化。通過磷酸化形成的磷酸化膜通常是化學轉換膜,厚度為2~3m,是中間過渡層,是補強噴劑或其他涂層的偶聯劑。


        5 靜電噴塑防腐涂層實驗

        取6個300mm×200mm×1mm鋼件試樣,先進行磷化處理,隨后是各種厚度的靜電噴嘴,然后是鹽霧測試。


        結果表明,在中性鹽霧試驗中,電鍍鋅涂層在第6個循環時基本保留了“大表面黑色腐蝕”,靜電涂層不變。


        檢查靜電噴塑中的聯軸器和腐蝕保護,與一些常見的鍍(涂)層表面處理涂料進行比較:靜電噴塑的防腐能力在一些常用鍍(涂)層的涂料中是最好的。預處理采用磷化或電鍍鋅涂層,噴涂層附著力最高可達0級。


        6 靜電噴塑防腐涂料的應用

        ●此前,變壓器殼體電磁單元油箱的外殼進行過熱鋅測試,但由于兩個原因而被關閉。


        (1)油箱的密封位置直接影響關閉效果。鋅沉積很難恢復或去除,同樣,電容分離器的底部和蓋子有封閉槽,就會出現鋅沉積難以去除的隱患。冷凝器分離器的部件不能熱鍍鋅。


        (2)熱鍍鋅槽通常呈長方形,長8m,寬1m。直徑0.60~0.74m的水槽在水箱熱鍍鋅過程中不易轉動。此外,罐內鋅液表面懸浮著許多物質。一旦槽在槽外,內外表面積鋅嚴重,特別是圓角孔等凹形部位,不易清除。


        ●基于以上因素,外露不斷變化的變鋼件采用以下表面處理工藝。


        (1)不能熱鍍鋅時,對底蓋和冷凝器鍍鋅后(涂層厚度≥15μm)直接靜電噴涂,但要注意保護上安裝孔和下鍍鋅層,以確保安裝孔的附帶效果。


        (2)罐體預磷化后,使用靜電噴塑熱固化,使用十年后厚度70m~100m,沒有觀察到涂層的腐蝕或生銹。


        電容式電壓互感器經歷了40多年的發展,然而,變壓器殼體在方法、輸出性能、精度和結構等方面經歷了許多發展階段。同時,變壓器表面鋼件的防腐處理也經歷了噴漆、鍍鋅、熱鍍鋅等幾個發展階段。


        (3)電容器分壓器采用初級端子板和上蓋板的特殊型號,端子板采用熱浸鍍鋅。在這些階段,只有用變壓器殼體進行塑料腐蝕更方便可靠。


        7 靜電噴塑防腐涂層的工作流程

        靜電噴塑技術包括預制、靜電板和高溫冷卻。不影響涂層的重要形式之一是腐蝕,而靜電噴塑技術可以防止和減少對機器的損壞磷酸化是一種重要的腐蝕保護形式。


        7.1 預處理

        在噴塑前準備工件表面的預處理很重要。預處理在提高覆蓋強度、達到相同覆蓋性能和延長覆蓋使用時間方面起著重要作用。工件的表面經常被油、氧化膜和其他影響鍍金離合器的物質污染,造成鍍層、剝落、孔洞等缺陷。


        常用的預處理方法有噴砂、噴丸等機械處理。在工件表面上;化學處理如脫脂、酸煉、工件表面磷酸化等,通常有潤滑劑、氧化膜等。在神器的表面,并在塑料粉末表面產生涂層、剝落、調試器、分枝和除銹劑,如多孔孔隙。


        工件的原子化和磷酸化是一個重要環節。目標是去除工件表面的油脂、灰塵和鐵銹,形成一層磷酸鹽,防止腐蝕并增加離合器。


        磷酸化過程中形成的磷酸化膜厚2~3m,可增加一層或另一層的黏度。


        為了均勻和持久的使用,需要對工件表面進行預處理。常用的前處理包括對工件表面進行機械處理,如模具、噴砂和化學處理,如脫脂、酸化、磷酸化等。通過磷酸化形成的磷酸化膜通常是化學轉換膜,厚度為2~3m,是中間過渡層,是補強噴劑或其他涂層的偶聯劑。


        主要轉化步驟:脫脂、除銹、磷酸化、鈍化。通常的預處理包括浸泡式和噴涂式。浸泡類型需要多個浸泡罐;噴涂需要在噴涂線上安裝噴涂線。


        7.2 靜電噴塑

        將粉末涂料均勻噴涂在工件表面,使用高壓靜電場,使負電流涂料顆粒沿電場向相反方向移動,并以靜電吸附為補充使工件表面均勻布滿塑粉。靜電噴塑設備為噴槍、噴涂杯和靜電噴塑電源。落下的粉末可以回收,篩分后可重復使用,涂層顆粒通過噴塑技術吸附在工件表面。


        7.3 高溫固化

        將粉末涂料加熱到一定溫度并保持該溫度,直至其熔化、變得平整光滑,以達到工作所需的效果。工作方式是將部分完成靜電噴塑的工件放入干燥狀態的烤箱中,加熱至預熱溫度,一般為185°,相應保持15min;打開烤箱冷卻成品。加熱和控制系統包括電力、天然氣、煤炭等。


        7.4 冷卻

        冷卻是將噴涂過程的結果冷卻恢復到常溫的過程。


        7.5 裝飾

        裝飾處理是對工件進行靜電噴塑后的直接處理,以達到各種木珠、花紋、光澤等特殊外觀效果。


        8結束語

        靜電噴塑工藝技術與傳統噴漆技術相比具有重要的優勢:靜電噴塑的使用,將清潔空氣壓縮成擴散界面而無需稀釋,對環境和人都有好處。


        靜電噴塑還可重復使用,使用過的塑料粉末比例很高,所以使用靜電塑料粉末的總量為98%,比溶劑好得多:外觀質量噴涂機械設備的性能優良,塑料涂層和機械的附著力塑料涂層的強度增加,變得更穩定,耐酸性堿性和機械性能優良,金屬表面的黏合性能較好,并具有“三防”(防霉變、防濕熱、防鹽霧)和良好的電絕緣性能;


        塑料層和涂層的硬化時間顯著縮短,耐磨性塑料地板的腐蝕明顯改善。


        工件無需襯板,噴涂時不滲漏;操作方便,工藝簡化涂抹,使用塑粉可減少油漆用量,所需涂裝要求可用噴霧實現;對操作者的技術要求低。


        與傳統的油漆技術相比,成本要低得多,質量要高得多。被越來越多的用戶所接受,很多企業在各種金屬工業中經常使用該技術,從而獲得了極大的經濟效益和社會效益,得到了客戶的認可和重視。


        來源 | 《化工設計通訊-研究與開發》第48卷第6期、安徽景成


        標簽:工業涂料,今日頭條,涂裝應用,技術中心,粉末涂料,防腐涂料
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