Преимуществами метода нанесения порошковых красок перед традиционными методами являются: равномерность покрытия, прочность и антикоррозионная стойкость, высокие адгезионные свойства.
Технологический процесс окрашивания включают в себя три основных этапа: подготовка поверхности окрашиваемых деталей, нанесение порошковой краски, формирование покрытия.
Подготовка поверхности под порошковое окрашивание
Технологический процесс подготовки поверхности деталей к окрашиванию сводится к выполнению следующих операций: а) обезжиривание водным раствором щелочей (в одной ванне), б) промывка водой (в одной ванне); в) одновременное обезжиривание и фосфатирование (в трех ваннах); г) окончательная промывка водой (в двух ваннах).
Процесс подготовки деталей к нанесению осуществляется в специальных агрегатах непрерывного действия туннельного типа.
При химическом обезжиривании жиры растительного и животного происхождения удаляются щелочными растворами. Эти жиры удаляются омылением и эмульгированием в водных растворах, что можно показать на примере омыления стеарина:
При этом стеарат (1) образет с водой коллоидные растворы.осле обезжиривания стальные детали подвергаются фосфатированию. Химическое фосфатирование основано на способности ортофосфорной кислоты образовывать на поверхности большинства металлов малорастворимые фосфаты, пассивируя их. Фосфатная пленка обладает высокой адгезией к металлу, имеет хорошо развитую поверхность, хорошо смачивается маслами, лаками и обладает хорошими защитными свойствами.
Как трехосновная, фосфорная кислота образует дигидpофосфаты, растворимые в воде, а также гидрофосфаты и фосфаты, в том числе фосфаты Fe2+, Mn2+, Zn2+, которые не растворяются в воде (за исключением солей щелочных металлов). Фосфатирование металлической поверхности представляет собой процесс осаждения нерастворимых фосфатов этого металла. В результате гидролиза соли возможно образование гидрофосфатов и дигидрофосфатов. Сущность процесса фосфатирования сводится к усреднению дигидрофосфатов до фосфатов, нерастворимых в воде, за счет растворения поверхности металла:
Fe(H2PO4)2 + 2Fe2+ → Fe3(PO4)2↓ + 4H+ .
Нерастворимые фосфаты в виде мелких кристаллов прочно связаны с поверхностью металла.
Повышение температуры увеличивает скорость выхода ионов металла из кристаллической решётки, а также влияет на скорость кристаллизации фосфатных солей на поверхности, а, следовательно, на качество фосфатной пленки. При повышенных температурах образуется мелкокристаллическая и более плотная пленка.
Промывка изделий водой осуществляется после каждой операции при подготовке их под покрытие лакокрасочными материалами. При промывке водой с поверхности изделия удаляются все частично или полностью растворимые, эмульгированные вещества и вещества, используемые в предыдущей операции, снижающие эффективность раствора в последующей операции.
Поэтому, как правило, применяется двукратная промывка: первая – горячей водой (при повышении температуры растворимость большинства веществ повышается) и вторая – холодной водой (чаще всего в целях экономии).
Напыление порошковых красок трибостатическим методом
После промывки и выхода деталей из водоосушительной печи производится их перенавеска на конвейер окраски, который проходит через камеру напыления и печь оплавления покрытия.
Установка напыления состоит из 2-х кабин, оснащенных пистолетами-распылителями и предназначена для нанесения эпокси-полиэфирной порошковой краски и ее регенерации.
Трибостатический метод распыления краски, в отличие от общепринятого электростатического метода распыления порошка (создание порошковых покрытий), не использует внешнего источника энергии высокого напряжения. Заряжение порошкового покрытия происходит фрикционным путем, в воздушном потоке. При этом скорость протекания воздуха в камере не должна превышать 0,3 м/сек. Такое значение скорости выбрано с целью избежания статического заряжения частичек порошка, вызываемого турбулентным потоком воздуха.
Преимущества предлагаемого способа напыления состоит также в том, что попавший в кабину, а не на поверхность обрабатываемого изделия порошок может быть регенерирован. В зависимости от геометрической формы деталей от 10% до 50% краски не оседает на их поверхности, а попадает в систему регенерации. В результате непрерывного отсоса порошок из кабины попадает в циклон, который работает по принципу обычного центробежного отделения порошка. После центрифуги оставшаяся часть порошка собирается на воздушном фильтре.
Формирование покрытия
Формирование (сушка) покрытия из нанесенного порошка краски происходит при прохождении деталей через печь оплавления туннельного типа в течении 15-20 минут при температуре 180-210°С, скорости конвейера — 2,5 м/мин.
В качестве наносимого на детали материала используется краска порошковая на эпоксиполиэфирной основе для трибостатического метода нанесения. Расход порошка при напылении (без учета технологических потерь) — 0,112 кг/м2 при толщине пленки образующегося на поверхности деталей покрытия 60±10 мкм.