金湘安*，梁馨

（西安電子工程研究所，陜西 西安 710100）

用粉末涂料作導(dǎo)電膩?zhàn)釉陟o電噴涂中的應(yīng)用

金湘安*，梁馨

（西安電子工程研究所，陜西 西安 710100）

為滿足零件缺陷部位的噴涂需要，嘗試了將鋁粉加入市售導(dǎo)電膩?zhàn)臃刍蚰z粘劑，以及在涂料中加入丙酮的方法來(lái)填補(bǔ)缺陷部位，結(jié)果都不可行。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用粉末涂料充當(dāng)膩?zhàn)訉幽苓_(dá)到靜電噴涂工藝的技術(shù)要求。詳細(xì)介紹了操作步驟與注意事項(xiàng)。

機(jī)械零件；靜電噴涂；導(dǎo)電膩?zhàn)?；表面缺陷；粉末涂?/p>

1 影響零部件靜電噴涂質(zhì)量的主要因素

影響靜電噴涂表面質(zhì)量的主要因素是零件本身的缺陷，主要體現(xiàn)在劃傷、擠壓、磕碰、銹蝕、點(diǎn)焊、鉚接等形成的凹坑，以及鑄件加工后暴露的砂眼、氣孔、疏松，機(jī)械加工后的細(xì)小刀紋等，如圖1所示。這類缺陷有些可以通過(guò)拋光、打磨等手段進(jìn)行修復(fù)，有些則只能補(bǔ)刮導(dǎo)電膩?zhàn)硬拍芴钇?。而因?qū)щ娔佔(zhàn)拥慕M成與普通膩?zhàn)踊鞠嗨疲簿哂衅胀佔(zhàn)拥娜秉c(diǎn)。主要表現(xiàn)在：附著力較差，粘結(jié)強(qiáng)度較低；表面不夠細(xì)膩，質(zhì)感差，缺乏韌性；遇潮氣后容易粉化；在一定時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂、起皮、脫落等現(xiàn)象。此外操作人員的技能水平、靜電粉末質(zhì)量、設(shè)備性能、操作環(huán)境、加工流程等，也會(huì)影響零部件靜電噴涂的質(zhì)量。

圖1 工件表面的缺陷Figure1 Defects on the surface of machine parts

2 擬提高導(dǎo)電膩?zhàn)有阅艿脑O(shè)想和對(duì)比試驗(yàn)

分析上述諸多因素，其中大多數(shù)可以通過(guò)修改設(shè)計(jì)、完善工藝、操作培訓(xùn)、改善設(shè)施、細(xì)致周轉(zhuǎn)等方法得到有效解決，只有導(dǎo)電膩?zhàn)拥男阅軣o(wú)法把控。因其必須具備良好的導(dǎo)電性、優(yōu)良的附著力、較強(qiáng)的填補(bǔ)性、耐180 °C高溫等特性，而目前市場(chǎng)上出售的導(dǎo)電膩?zhàn)与y以全面滿足現(xiàn)有產(chǎn)品的使用環(huán)境和技術(shù)要求。為此筆者在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)行了一些嘗試與比較，希望通過(guò)一些技術(shù)手段提高導(dǎo)電膩?zhàn)拥男阅堋?/p>

2. 1 擬提高導(dǎo)電膩?zhàn)有阅艿姆椒?/p>

首先，考慮使用成品導(dǎo)電膩?zhàn)?。但市售的?dǎo)電膩?zhàn)油鶎?dǎo)電性差，上粉率低，涂覆效果不甚理想。那么能否在導(dǎo)電膩?zhàn)又屑尤胍欢ū壤膶?dǎo)電材料以提高其導(dǎo)電性和上粉率？

其次，考慮在膠粘劑中加入導(dǎo)電材料，使其同時(shí)具有填補(bǔ)性和導(dǎo)電性。但導(dǎo)電材料加入膠粘劑中后，一定會(huì)破壞其粘接性，降低其附著力，那么這樣做會(huì)對(duì)涂層造成多大影響？

再其次，考慮用丙酮將涂料調(diào)成粉漿狀，然后用毛筆涂于缺陷處。但問(wèn)題是涂料內(nèi)含有一定量的丙酮后，在高溫烘烤下是否會(huì)起泡？

2. 2 試驗(yàn)方案

按以上思路利用現(xiàn)有材料設(shè)計(jì)了3種填補(bǔ)缺陷的方案：

(1) 將市售導(dǎo)電膩?zhàn)映浞謹(jǐn)嚢杈鶆蚝蠹尤脒m量(5% ～ 10%)鋁粉，以提高其導(dǎo)電性。如果是雙組分膩?zhàn)?，需盡快刮涂，必須在凝膠時(shí)間內(nèi)用完，避免增稠結(jié)塊。

(2) 選用多種耐介質(zhì)(如油、水、酸、堿等)性能好、與金屬粘接力強(qiáng)、低溫干燥高溫使用、無(wú)毒害、價(jià)格便宜的膠粘劑加入導(dǎo)電鋁粉。

(3) 取工件所用粉末，用丙酮調(diào)成粉漿狀。不宜太稠，以免留下刷痕；也不宜太稀，否則固體分含量太少而無(wú)法填補(bǔ)缺陷。通常控制固含量在60% ～ 65%較為合適，然后用毛筆蘸粉漿涂于缺陷處，于180 °C烘箱內(nèi)烘烤30 min左右。

2. 3 試驗(yàn)結(jié)果

按上述3種方案，在一些有相似表面缺陷的試件上進(jìn)行靜電噴涂對(duì)比試驗(yàn)。

試驗(yàn)流程：除油除銹→干燥→涂膩?zhàn)印稍铩蚰ァ祷摇鷩姺邸袒?/p>

在市售導(dǎo)電膩?zhàn)又屑尤肷倭夸X粉后，膩?zhàn)优c工件的附著力明顯下降，且固體分含量增加導(dǎo)致刮涂困難，而導(dǎo)電性雖稍有提高卻仍不理想。用膠粘劑配制的膩?zhàn)与m導(dǎo)電性好，但附著力不佳，且由于加入了一定數(shù)量的鋁粉，調(diào)配出的膩?zhàn)佑蟹刍F(xiàn)象，容易出現(xiàn)開(kāi)裂、起泡、脫落等情況。方案3制成的膩?zhàn)犹钛a(bǔ)性太差，需經(jīng)過(guò)多次“刷涂→點(diǎn)涂→烘烤→打磨”才能達(dá)到填平效果，導(dǎo)電性雖好，但起泡嚴(yán)重。

由此可見(jiàn)3種方案都不甚理想。仔細(xì)分析后認(rèn)為造成涂層缺陷的主要原因是人為地改變了原有材料固有的物理與化學(xué)特性，導(dǎo)電效果雖有改善，但附著力、細(xì)膩性、可操作性等方面卻明顯受損，因此只能從物理方面尋求突破。

3 用粉末涂料自制導(dǎo)電膩?zhàn)拥姆椒?/h2>

回想曾經(jīng)在對(duì)某些噴涂后的工件進(jìn)行打磨并返工重噴時(shí)發(fā)現(xiàn)，工件表面原有的細(xì)小凹坑、裂紋、砂眼等缺陷往往沒(méi)有原來(lái)明顯。會(huì)不會(huì)是缺陷處不易打磨掉的涂層起到了膩?zhàn)拥淖饔?？于是考慮直接用熔融的粉末涂料充當(dāng)導(dǎo)電膩?zhàn)印?/p>

3. 1 大面積砂眼、刀紋等缺陷的填補(bǔ)

為了達(dá)到最佳填補(bǔ)效果，必須在缺陷處獲得較厚涂層，而預(yù)熱工件可以大幅增加粉末涂層的厚度，因?yàn)榉勰┑碾娮柰请S溫度升高而降低。當(dāng)工件溫度升高后，粉末所帶的電荷通過(guò)接地放電中和的數(shù)量也就相應(yīng)增加，電荷積累就減少，所以粉層就可吸附得厚一些。在實(shí)際操作中往往會(huì)先預(yù)熱工件，再進(jìn)行熱噴涂，隨后用打磨機(jī)、拋光機(jī)等工具進(jìn)行打磨，打磨至非缺陷處隱約露出金屬底層即可，缺陷處所留下的粉末涂層則起到了膩?zhàn)拥淖饔谩?/p>

3. 2 局部缺陷的填補(bǔ)

工件整體噴涂后打磨量較大，且粉末涂料浪費(fèi)嚴(yán)重，于是分散的小面積的缺陷宜采取局部填補(bǔ)粉末的辦法。首先對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度應(yīng)高于粉末涂料正常固化溫度20 ～ 30 °C。使缺陷面水平朝上，立即用挖耳勺之類小器具盛舀粉末，局部堆積在缺陷處，堆積時(shí)力求精準(zhǔn)，盡量不要超出缺陷范圍太多，如圖2所示。所用粉末應(yīng)盡可能與最終要噴涂的粉末同品牌、同型號(hào)、同顏色、同批次。隨后立即將工件水平放入烘箱。為避免多次烘烤造成粉末涂料老化，這次烘烤溫度應(yīng)低于粉末涂料正常固化溫度20 ～ 30 °C，烘烤15 min左右。如果是鑄件的砂眼，應(yīng)在烘烤10 min左右取出工件，用小刮刀在已經(jīng)熔融的粉末處輕刮一遍，使其擠入砂眼深處以排出空氣，避免在最終整體噴涂后產(chǎn)生氣泡，刮涂后再將工件放入烘箱繼續(xù)固化。固化完畢，待工件冷卻后用240#砂布干法打磨。若缺陷處還不平整，則重復(fù)上面的流程一次。由于此法主要適用于點(diǎn)焊、砂眼、劃傷等小缺陷的工件，因此通常2次堆粉就足以填平缺陷。

圖2 在預(yù)熱工件缺陷處堆積粉末涂料Figure2 Piling up the powder coating into the defect of preheated machine part

在不同類型、不同品牌、不同顏色、不同光澤、不同溫度等條件下的多次試驗(yàn)表明，采用在預(yù)熱工件缺陷處局部堆積粉末涂料的方法，其填充性好，對(duì)各種細(xì)小缺陷均有良好的修復(fù)作用，而且在整體噴涂時(shí)其導(dǎo)電性良好，吸粉性出色，上粉均勻，不影響最終所得粉末涂膜的性能。

4 幾個(gè)關(guān)鍵工序的操作要點(diǎn)

(1) 堆積粉末涂料前的前處理十分重要，即脫脂、除銹應(yīng)非常徹底，基體表面要清潔干燥。凡是需要堆積粉末涂料的部位均應(yīng)著重用120#砂布進(jìn)行打磨，基體表面微現(xiàn)砂紙紋即可，以增加粗糙度，提高堆積處粉末涂料與基體的結(jié)合力。

(2) 對(duì)工件預(yù)熱可以獲得較厚涂膜。預(yù)熱溫度應(yīng)高于粉末熔融溫度，一般高出20 ～ 30 °C。預(yù)熱溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致粉末涂料高分子樹(shù)脂裂解，造成起泡、發(fā)脆等弊??；預(yù)熱溫度過(guò)低，則粉末熔融后得不到良好的流動(dòng)，導(dǎo)致涂膜不平滑，易產(chǎn)生針孔等缺陷，還不容易達(dá)到所需厚度，尤其是工件壁較薄時(shí)，因散熱較快，需快速堆積。

(3) 為獲得較厚的膩?zhàn)訉樱话憧刹扇《啻味逊e，即第一遍堆積后，通過(guò)烘熔來(lái)固定堆積的疏松粉末。注意第一遍堆積后的烘熔時(shí)間應(yīng)較短，只要粉末涂層顏色、光澤發(fā)生變化即可。若烘熔時(shí)間太長(zhǎng)，粉末涂層熟化后會(huì)影響第二遍堆積粉末的結(jié)合力。二次堆積后膩?zhàn)訉拥暮穸瓤蛇_(dá)1 mm，如若打磨后缺陷處還未填平，可堆積第三次甚至更多，要求是使固化后的膩?zhàn)訉勇愿哂谌毕萏?.5 mm左右。對(duì)于相對(duì)較大的缺陷，每次堆積前都需趁熱用小刮刀輕刮一遍前次的堆積，目的是使膩?zhàn)訉泳鶆蚯逸^薄地分布，以利于打磨。

(4) 固化的粉末涂層比一般膩?zhàn)訉訄?jiān)硬難磨，打磨時(shí)宜先粗磨后細(xì)磨，細(xì)磨為關(guān)鍵。

(5) 優(yōu)良的涂裝效果是膩?zhàn)訉优c粉末涂層共同作用、完美結(jié)合的整體表現(xiàn)，因此在工件最終噴涂完成后應(yīng)注意工件烘烤的溫度和時(shí)間。粉末涂料熔融溫度高，應(yīng)縮短烘熔時(shí)間，反之則需延長(zhǎng)。一般情況下，溫度每升高或降低10 °C，時(shí)間相應(yīng)縮短或延長(zhǎng)2 ～ 3 min。烘熔時(shí)間對(duì)涂膜質(zhì)量影響很大，若烘熔時(shí)間太短，則粉末熔融程度不好，涂膜不密實(shí)，也不牢固；若時(shí)間太長(zhǎng)，則涂膜易變色發(fā)黃，質(zhì)量也不好。如果固化溫度太高，且時(shí)間偏長(zhǎng)，涂層會(huì)老化：白色涂層泛黃，一般涂層發(fā)脆。而如果固化溫度太低且時(shí)間太短，則會(huì)交聯(lián)成膜不徹底，涂層附著力差，啞光、無(wú)光粉末會(huì)表現(xiàn)出光澤太高，附著力差。因此，針對(duì)小面積局部補(bǔ)涂膩?zhàn)拥淖罱K涂層，可采取正?；蛟鰷販p時(shí)的固化方法，而對(duì)于大面積噴涂膩?zhàn)拥那闆r，須采取降溫延時(shí)的固化方法。

(6) 涂層流平、熔化后應(yīng)立即冷卻，以使涂膜固定。冷卻一般在常溫空氣中進(jìn)行，也可根據(jù)涂膜的使用要求采用水冷卻法，如彈性工件和頻繁工作在冷熱交替狀態(tài)的工件。水冷是將固化好的工件趁熱投入淬水池中冷卻(冷卻水為自來(lái)水)，這樣可增強(qiáng)涂層附著力和堅(jiān)韌性，并可提高平整度和光滑度。

5 結(jié)語(yǔ)

不僅要具有優(yōu)良的附著力和防腐能力，而且零部件凹陷變形部位也要恢復(fù)原狀，才能算是完美的涂層。采用粉末涂料自制導(dǎo)電膩?zhàn)拥姆椒?，操作?jiǎn)單，使用方便，膩?zhàn)訉痈街?qiáng)，導(dǎo)電性好，噴涂效果理想，較好地解決了細(xì)小缺陷的修復(fù)問(wèn)題。而噴涂后的涂膜不呈花斑，無(wú)陰影，不影響產(chǎn)品的裝飾性及防護(hù)性，可顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命。該方法已應(yīng)用在實(shí)際工作中，效果良好，滿足產(chǎn)品的使用和技術(shù)要求，具有較好的前景。

[ 編輯：杜娟娟 ]

Application of powder coating as conductive putty in electrostatic painting

JIN Xiang-an*, LIANG Xin

Aiming to paint the defects of machine part, some methods including adding aluminum particles to commercial conductive putty or adhesive and adding acetone to coating composition were tried to fill the defects but unworkable. Through tests it was found that using powder coating as putty can meet the requirement of electrostatic spraying. The operational procedure and some points needing attentions were introduced.

machine part; electrostatic painting; conductive putty; surface defect; powder coating

TQ639

B

1004 – 227X (2017) 06 – 0306 – 04

10.19289/j.1004-227x.2017.06.008

2016–06–06

2016–11–04

金湘安（1970–），男，湖南邵東人，技師，長(zhǎng)期從事機(jī)械、電子類產(chǎn)品的三防防護(hù)工作。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) jinxinxiaoshi@sina.com。

First-author’s address:Xi’an Electronic Engineering Research Institute, Xi’an 710100, China

靜電噴涂能賦予零部件較好的外觀質(zhì)量和較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，已被涂裝行業(yè)廣泛采用。它與傳統(tǒng)的噴漆工藝相比優(yōu)勢(shì)顯著：不需底漆，無(wú)需稀料；對(duì)環(huán)境無(wú)污染，對(duì)人體無(wú)毒害；施工簡(jiǎn)便，不會(huì)出現(xiàn)噴漆工藝中常見(jiàn)的流掛現(xiàn)象；涂層的外觀質(zhì)量?jī)?yōu)異，附著力及機(jī)械強(qiáng)度高，耐蝕、耐磨能力強(qiáng)；固化時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，成本低。第二零六所雷達(dá)的零部件在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工藝之初雖然已充分考慮到保證基體的表面質(zhì)量，但由于其非加工面的固有缺陷，加工面的加工缺陷以及轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中造成的磕碰、擠壓缺陷等原因，涂覆質(zhì)量受到影響，有填補(bǔ)導(dǎo)電膩?zhàn)拥谋匾?/p>