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静电粉末喷涂防腐处理的研究与应用,中国牛涂网,ntw360.com
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静电粉末喷涂防腐处理的研究与应用
2022年11月23日    新闻来源:中国牛涂网 ntw360.com    |  投稿

本文介绍了静电喷塑的发展历史,对静电喷塑的优点进行分析,特别是简要介绍变压器壳体的防腐处理,并对静电喷塑处理方式与其他涂层处理方式进行实验对比,目的在于探索静电喷塑防腐处理的应用价值与实际意义。


作者 | 朱佃坤

山东鑫亚工业股份有限公司


1 前言

工厂的快速发展导致环境污染的恶化,特别是在化工、化肥、冶炼、石油等环境中,腐蚀性工艺中含有很多二氧化硫、二氧化氮、煤气和氨气等化学气体。钢铁产品具有很强的腐蚀性,这显然会极大缩短其使用寿命,造成经济损失甚至严重事故中国牛涂网ntw360.com


例如,磷厂周围的硫酸,SO2气体浓度可达5~10mg/m3,但是一般电气设备不应超过0.3mg/m3,电化学腐蚀较快,尤其是在湿度较高的南方。


联合研究,南方化工行业使用的配电变压器与漆膜完全分离,正常使用一两年后就会出现全面脱漆、锈蚀、水垢综合剥落,导致许多变压器常常因为这些原因,不到使用寿命终止就要被强制更换,而变压器壳体能在腐蚀性环境中长期正常运行,防腐效果好,不需要经常维护。

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但该产品目前在家庭和化工生产单位使用较多。除部分进口产品外,很多工厂使用通用配电变压器,潜在需求量巨大。因此,本研究主要对静电喷塑的防腐处理进行研究和探讨,为明确其应用价值提供参考。


2 静电喷塑概述

静电喷塑,俗称“静电粉末喷涂”,自20世纪80年代以来,静电喷塑技术一直是装饰金属表面的最常见技术。


与常规喷漆处理方式相比具有鲜艳的色彩、工艺技术先进、节约资源、安全实用等有优点。因此,它通常用于简单的工作和室内装潢。


它的工作原理是用塑料粉末填充高压静电设备。


将塑料粉末通过电场喷涂在工件表面,将粉末均匀地吸入工件表面,形成塑料涂层;经高温烘烤抛光后,塑料颗粒熔化成致密的保护层,紧紧地黏在工件表面,具有防腐效果,此过程不需要稀释剂或底漆;其结构对人体和环境无害,涂层质量好,耐腐蚀,耐老化,机械强度高。

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与传统涂装技法相比,施工干燥时间短,涂层耐腐蚀性强,无渗漏现象,施工简单,技术要求低,成本也低。因此,应用较为广泛。


3 静电喷塑防腐的优势

静电喷塑塑料粉末中的静电涂层正在改变传统的装饰方法,如热镀锌、电镀锌。


因为塑料粉末是由合成树脂制成的。它不仅质地轻薄,而且具有绝缘特点,并且喷塑后成品外形美观。但是工件烘烤后不能很快地冷却,必须慢慢地冷却,这样就不会有太大的应力。


此外,厚度的相应增加可以显着降低冷却过程中产生的压力。随着覆盖层厚度的增加,传热系统不可避免地会下降。


因此,从外表面到内表面的加热需要更长的时间,并且外表面的异构化可能很严重,所以烘烤时间会更长。

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复合涂层可以掩盖工件表面经过喷涂、固化和冷却后干燥的油漆或清漆,这不仅会消除缺陷,还会改善重叠边界。


但是,表面的粉末涂料不能喷涂在溶剂上,因为静电喷涂机具有导电性,而溶剂型涂料由于不导电,稳定性强,会影响静电模具的质量;如果顺序颠倒,喷涂的面漆很容易剥落和起泡,因为涂层会留下少量溶剂,即使在干燥时也是如此。


粉末涂料加热固化过程,溶剂残留在涂层下面,电阻会在边界外蒸发,涂层中的气泡正在下降。至于防腐处理,虽然漆层具有很强的防腐性能,但金属零件往往需要对表面进行严格的前处理,不得出现影响涂层附着力的锈迹或油渍。


变压器油箱处于真空干燥状态,正在运行,难免会产生油污。如果预处理和清洗不干净,涂层的附着力就会变弱,油墨会剥落。


热浸镀锌是将预制的黑色金属零件浸入熔融锌锅中短时间。


虽然它具有防腐性能,但其最大的区别在于厚度的均匀性,晶体密度不如热镀锌膜。广泛用于有色金属镀锌晶体的防腐,致密性好,表面漆对细胞膜起到防腐作用。


缺点是涂层的厚度较小,而且遇到雨水会比其他位置更快地产生生锈。


4 变压器壳体外露钢件常用表面处理工艺的特点  


油箱外壳喷涂防腐漆是最基本的措施,一般变压器外壳只涂一道底漆和一道面漆,而防中等腐蚀型变压器要做二底二面,对防强腐蚀型可做二底四面,甚至二底六面。


为保证油漆的附着力,外壳除锈去污,表面经过磷化处理,在表面形成一层多孔磷酸铁,可使底漆进入孔隙,提高防腐蚀能力。


防腐涂料的种类很多,常用的有:防腐聚氨酯涂料,在耐水、耐油、耐酸碱、耐磨等方面具有优良的性能。其中银灰色聚氨酯涂料耐日光、耐老化性优于其他涂料,通常用于户外光腐蚀区域。


氟磺化聚乙烯耐光、耐腐蚀,对酸、碱、盐具有优良的耐腐蚀性,以及优良的物理机械性能,良好的耐漆膜性、耐磨性、耐油性、耐热、耐寒、抗紫外线、耐老化,漆膜致密,附着力强,透水性稍好,是防腐涂料的首选,在变压器外接变压器防介质腐蚀的应用中取得了良好的效果。


R型静电粉末涂料,环氧树脂可自动流水线作业,生产效率高,质量好,其涂层具有优良的耐热、耐湿、耐油、耐腐蚀功能,漆膜附着力强,但阻力小对日光的吸收比环氧树脂低,所以多用于国内产品,由于静电喷涂设备体积有限,只能批量使用小型变压器。


特殊防腐涂料G-615不仅具有优良的物理机械性能,如柔韧性、抗拆卸冲击、耐用、黏结力强,还能耐硫酸、硝酸,比如30%的硫酸、硝酸、盐酸中,或40%的氢氧化钠溶液中,或浸入饱和盐560的水中不改变,涂层仍保持原色,还具有防水、耐油、耐高温、耐寒等效果,可在110-30℃范围内使用,属于防腐变压器中的最佳涂料。


4.1 塑粉的介绍

塑料粉末由有机高分子材料组成,是合成树脂的主要成分。涂层具备优点较多。除树脂外,塑料粉末涂料还含有防腐剂、固化剂、颜料等添加剂,提高粉末涂料的效果。


粉末涂料可分为耐热型和不耐热型两大类。合成热塑性树脂是高熔点薄膜的主要材料,通常适用于较厚的保护层和防腐层;后者使用不同的耐热合成树脂作为薄膜材料。在固化剂的作用下,交联反应在温度下发生,固化剂被处理成固体结构,使最终产品不会熔化或融化。


4.2 粉末喷涂法及成膜处理

粉末涂料不同于溶剂涂料,有两个问题:一是粉末如何均匀分散和附着在工件表面上;另一个是如何成膜。


为防止黏附在工件表面的灰尘层剥落,必须使用静电吸附或熔胶。


涂装方法有很多种,如固化床法、静电喷塑法、热熔喷涂粉末电泳法等。


静电喷塑法是一种常用的方法。其特点是冷涂,一般同时有60μm~100μm厚的一层。涂层均匀,无悬垂,边缘锋利,表面粗糙,可形成连续光滑的涂层。


如果金属零件是用热固粉制成的,喷涂后,经过一定的硬化温度和耐受时间后,细小的粉尘颗粒会与树脂和硬化剂发生化学反应,通过烧结、熔化和流平形成一层。


4.3 静电喷塑预处理

在喷塑粉之前,对工件表面进行加工是非常重要的。预处理在提高覆盖强度、达到相同覆盖性能和延长覆盖使用时间方面起着重要作用。


工件的表面经常被油、氧化膜和其他影响镀金离合器的物质污染,造成镀层覆皮、孔洞等缺陷。常用的预处理工艺是机械处理。


例如,在工件表面喷丸、喷砂等;化学处理,例如工作表面的脱脂、浸出和磷酸化。通过磷酸化形成的磷酸化膜通常是化学转换膜,厚度为2~3m,是中间过渡层,是补强喷剂或其他涂层的偶联剂。


5 静电喷塑防腐涂层实验

取6个300mm×200mm×1mm钢件试样,先进行磷化处理,随后是各种厚度的静电喷嘴,然后是盐雾测试。


结果表明,在中性盐雾试验中,电镀锌涂层在第6个循环时基本保留了“大表面黑色腐蚀”,静电涂层不变。


检查静电喷塑中的联轴器和腐蚀保护,与一些常见的镀(涂)层表面处理涂料进行比较:静电喷塑的防腐能力在一些常用镀(涂)层的涂料中是最好的。预处理采用磷化或电镀锌涂层,喷涂层附着力最高可达0级。


6 静电喷塑防腐涂料的应用

●此前,变压器壳体电磁单元油箱的外壳进行过热锌测试,但由于两个原因而被关闭。


(1)油箱的密封位置直接影响关闭效果。锌沉积很难恢复或去除,同样,电容分离器的底部和盖子有封闭槽,就会出现锌沉积难以去除的隐患。冷凝器分离器的部件不能热镀锌。


(2)热镀锌槽通常呈长方形,长8m,宽1m。直径0.60~0.74m的水槽在水箱热镀锌过程中不易转动。此外,罐内锌液表面悬浮着许多物质。一旦槽在槽外,内外表面积锌严重,特别是圆角孔等凹形部位,不易清除。


●基于以上因素,外露不断变化的变钢件采用以下表面处理工艺。


(1)不能热镀锌时,对底盖和冷凝器镀锌后(涂层厚度≥15μm)直接静电喷涂,但要注意保护上安装孔和下镀锌层,以确保安装孔的附带效果。


(2)罐体预磷化后,使用静电喷塑热固化,使用十年后厚度70m~100m,没有观察到涂层的腐蚀或生锈。


电容式电压互感器经历了40多年的发展,然而,变压器壳体在方法、输出性能、精度和结构等方面经历了许多发展阶段。同时,变压器表面钢件的防腐处理也经历了喷漆、镀锌、热镀锌等几个发展阶段。


(3)电容器分压器采用初级端子板和上盖板的特殊型号,端子板采用热浸镀锌。在这些阶段,只有用变压器壳体进行塑料腐蚀更方便可靠。


7 静电喷塑防腐涂层的工作流程

静电喷塑技术包括预制、静电板和高温冷却。不影响涂层的重要形式之一是腐蚀,而静电喷塑技术可以防止和减少对机器的损坏磷酸化是一种重要的腐蚀保护形式。


7.1 预处理

在喷塑前准备工件表面的预处理很重要。预处理在提高覆盖强度、达到相同覆盖性能和延长覆盖使用时间方面起着重要作用。工件的表面经常被油、氧化膜和其他影响镀金离合器的物质污染,造成镀层、剥落、孔洞等缺陷。


常用的预处理方法有喷砂、喷丸等机械处理。在工件表面上;化学处理如脱脂、酸炼、工件表面磷酸化等,通常有润滑剂、氧化膜等。在神器的表面,并在塑料粉末表面产生涂层、剥落、调试器、分枝和除锈剂,如多孔孔隙。


工件的原子化和磷酸化是一个重要环节。目标是去除工件表面的油脂、灰尘和铁锈,形成一层磷酸盐,防止腐蚀并增加离合器。


磷酸化过程中形成的磷酸化膜厚2~3m,可增加一层或另一层的黏度。


为了均匀和持久的使用,需要对工件表面进行预处理。常用的前处理包括对工件表面进行机械处理,如模具、喷砂和化学处理,如脱脂、酸化、磷酸化等。通过磷酸化形成的磷酸化膜通常是化学转换膜,厚度为2~3m,是中间过渡层,是补强喷剂或其他涂层的偶联剂。


主要转化步骤:脱脂、除锈、磷酸化、钝化。通常的预处理包括浸泡式和喷涂式。浸泡类型需要多个浸泡罐;喷涂需要在喷涂线上安装喷涂线。


7.2 静电喷塑

将粉末涂料均匀喷涂在工件表面,使用高压静电场,使负电流涂料颗粒沿电场向相反方向移动,并以静电吸附为补充使工件表面均匀布满塑粉。静电喷塑设备为喷枪、喷涂杯和静电喷塑电源。落下的粉末可以回收,筛分后可重复使用,涂层颗粒通过喷塑技术吸附在工件表面。


7.3 高温固化

将粉末涂料加热到一定温度并保持该温度,直至其熔化、变得平整光滑,以达到工作所需的效果。工作方式是将部分完成静电喷塑的工件放入干燥状态的烤箱中,加热至预热温度,一般为185°,相应保持15min;打开烤箱冷却成品。加热和控制系统包括电力、天然气、煤炭等。


7.4 冷却

冷却是将喷涂过程的结果冷却恢复到常温的过程。


7.5 装饰

装饰处理是对工件进行静电喷塑后的直接处理,以达到各种木珠、花纹、光泽等特殊外观效果。


8结束语

静电喷塑工艺技术与传统喷漆技术相比具有重要的优势:静电喷塑的使用,将清洁空气压缩成扩散界面而无需稀释,对环境和人都有好处。


静电喷塑还可重复使用,使用过的塑料粉末比例很高,所以使用静电塑料粉末的总量为98%,比溶剂好得多:外观质量喷涂机械设备的性能优良,塑料涂层和机械的附着力塑料涂层的强度增加,变得更稳定,耐酸性碱性和机械性能优良,金属表面的黏合性能较好,并具有“三防”(防霉变、防湿热、防盐雾)和良好的电绝缘性能;


塑料层和涂层的硬化时间显著缩短,耐磨性塑料地板的腐蚀明显改善。


工件无需衬板,喷涂时不渗漏;操作方便,工艺简化涂抹,使用塑粉可减少油漆用量,所需涂装要求可用喷雾实现;对操作者的技术要求低。


与传统的油漆技术相比,成本要低得多,质量要高得多。被越来越多的用户所接受,很多企业在各种金属工业中经常使用该技术,从而获得了极大的经济效益和社会效益,得到了客户的认可和重视。


来源 | 《化工设计通讯-研究与开发》第48卷第6期、安徽景成


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