Другие записи

Подготовка поверхности, технология получения порошкового покрытия

08.09.11

Технологии получения покрытий на основе порошковых красок и на основе жидких ЛКМ можно назвать аналогичными. Их главное отличие заключается в том, что в составе ПК отсутствует жидкая, в нормальных условиях, фаза, которую требуется

В связи с этим, из технологической цепочки процессов получения покрытия исключается этап удаления жидкости,новключается процесс термообработки,совершаемый при определенном значении температуры. Для этого требуется специальная конструкция оборудования для нанесения краски. При этом способы подготовки поверхности для нанесения порошковой краскипрактически не меняются.

Соответственно, технологический процесс, такой, как порошковая окраска изделия, состоит из следующихэтапов:

Подготовка поверхности, на которую будет производиться порошковая покраска. Для этого с поверхности нужно убрать все загрязнения, а затем хорошообезжирить.При необходимости, провести конверсию поверхности.

Процесс подготовки поверхности

Подготовка поверхности — этопервая стадия процесса, который отвечает за получение хорошего покрытия.Данный этап в значительной степени определяет стойкость окрашенных изделий к коррозии и, соответственно, насколько долговечным будет покрытие. При нанесении порошковой краски нанеправильно подготовленную поверхность (не достаточно обезжиренную, с ржавчиной, окалинами и т.п.), будет наблюдатьсяплохое крепление покрытия, из-за чего оно будет отваливаться (как на небольших, так и на крупных участках поверхности). Наличие под слоем нанесенной порошковой краски загрязнений поверхности, может стать причиной появления очагов коррозии, а значит и причиной последующего разрушения нанесенного покрытия.

К аналогичному результату приведет и эксплуатация изделий, на которые наносилось покрытие без использования конверсионного подслоя, в жестких атмосферных условиях. В таком случае через пленку, прямо к подложкебудет просачиваться влага,кислотные загрязнения, кислород, из-за взаимодействия с которыми и будет происходить разрушение железа.

Из большого количества разнообразных типов загрязнений, которые нужно удалять с любой поверхности, на которую будет произведена порошковая покраска, можно выделить такие, как:

органические загрязнения — это противокоррозионные смазки и масла, состоящие изтаких веществ, как вазелин, парафин, жирные кислоты и других

смешанные загрязнения — сюда относятся смазки, которые применяются при обработке металлов с помощью давления, а также специальные типы смазок и, так называемые эмульсионные композиции, которые состоят измногочисленных пигментов в виде мелкоизмельченных порошков, и тому подобное;

неорганические загрязнения — это нагары и окислы, которые образуются в результате операций предварительной обработки. К неорганическим загрязнениям также относится ржавчина, металлическая стружка и другие, как крупные, так и мелкие неорганические частицы, перемешавшиеся со смазкой, остающейся на поверхности после механической обработки изделия

На поверхности подготовленных к порошковой покраске изделий, не должно быть острых кромок, радиус которых составляет менее 0,3 мм, заусенцев, наплывов пайки, сварочных брызг, прожогов. Также не должно быть остатков флюса. То есть, поверхность литых изделий, готовящихся к такому процессу, как порошковая окраска, не должна иметь каких либо неметаллических макровключений и/или пригаров. Также не допускается наличие нарушений плотности металлов, как в виде раковин, так и ввиде трещин, неровностей и т.д.

Поверхность должна быть полностью сухой, тщательно обеспыленной. На ней недолжно быть окалины или следов ржавчины. Также с поверхности обязательно должны быть удалены налеты вторичной ржавчины, которые могут образовыватьсяпри обработке изделий из черных металлов.

Во время удаления с поверхности изделий загрязнений,особенно важно выбратьсамый действенный метод обработки, а также подобрать максимально эффективные составы для этой цели. Они определяются:

• материалом поверхности, которая поддается обработке;

• типом загрязнения, а также его степенью

• требованиями, выдвигаемыми к условиям и срокам эксплуатации.

Обработка поверхности химическими методами может производиться двумя разными способами, выбор которых зависит от габаритов изделий, и их количества. Первым способом является погружениенуждающихся в обработке изделий в ванную, заранее наполненную нужным раствором. Вторым способом являетсяподача на изделия раствора под давлением. Подача осуществляется черезпредназначенные для этого форсунки. Во втором случае эффективность обработки выходит выше, нежели в первом. Это происходит благодаря тому, что вместе с физико-химическим воздействием на обрабатываемую поверхность,применяется еще и механическое.Во время этого процесса, к изделию непрерывно подается чистый, не загрязненный раствор.

Для обработки поверхности изделий, напримералюминия, которому требуется порошковая покраска алюминия ,перед нанесением краски используют обезжиривание (необходимо делать очень тщательно), а также удаление окисных пленок (абразивная очистка и т.д.), нанесение на поверхность конверсионного слоя (фосфатирование, хроматирование, пассивирование). Обезжиривание проводится обязательно, остальные же операции применяются в зависимости от требований, выдвигаемых кповерхности изделия.

Обезжиривание — удаление с поверхности, при подготовке ее к окраске, всех жировых загрязнений, следов пота, солей, шлама и т.п. Это делается под воздействием специальных химических веществ (подходящих органических растворителей, а также щелочных составов, как водных, так и эмульсионных).

Обезжиривание с помощью органических растворителей. Для этого используются такие растворители, как уайт-спирит, нефрас 150/200, а также бензин БР-1 с антистатической добавкой. Такой способ обезжиривания поверхности является наиболее простым. Для его осуществления, нужно протереть поверхность подготавливаемую поверхность чистой ветошью или волосяными щетками, которые нужно заранеесмочить растворителем.После протирания поверхность нужно вытереть чистой салфеткой (сухой), или же обдуть сжатым воздухом.

Вместо протирания (в зависимости от того,насколько велики размеры изделий) можно использовать и другой способ. Имеется ввидупромывание. Для этого используется две или три ванны,наполненные нужным растворителем, в которые и помещается изделие. К плюсам применения для обезжиривания поверхности изделия растворителей, можно отнести высокую скорость проникновения и удаления загрязнений,затем быстрое испарение с изделий их избытка. Но в применении растворителей есть и минусы. Этодовольно высокая стоимость, повышенная опасность воспламенения, что может привести к пожару. А также высокая токсичность инеудовлетворительное качество очистки (после того, как растворитель испаряется с изделия, на поверхности остаютсяследы загрязнений).

Обезжиривание с помощью щелочных водных составов. Среди щелочных водных составов, наибольшее распространение получили составы типа КМ. Они представляют из себя слабо- или среднещелочные бессиликатные моющие средства. Такие составы состоят из смеси солей с такими кислотами, как: борная, ортофосфорная и другими. Также в составах такого типа применяются добавки поверхностно-активных веществ, что обеспечивает стабильное моющее действие, низкое образование пены и экономию моющих средств (путем уменьшения их расхода).
Такие составы, как, например, КМ-17, КМ-1, КМ-19 KM-1S, и другие, изготавливаются предприятием, под названием «Экохиммаш».Оно расположено в городе Буй. Они поставляются в виде порошков белого цвета, (иногда с желтоватым оттенком) и готовы к применению сразу же после покупки. Для начала обработки изделия, порошки растворяют в технической воде,при этом непрерывно перемешивая. Время обработки изделий с помощью таких типов составов, составляет от 5—15 мин при температуре в 60—70'С. Выбор моющих составов и их расход зависит от типов загрязнения, материала, из которого изготовлено изделие, способа обезжиривания, а также от вида производства. Приблизительно, составляет где-то от 0,2 до 1,0 кг/м2.

Предприятие, называющееся «Алмико», (Башкирии), предлагает к использованию состав «Грин Юниклин 1223». Такой состав обеспечивает достойный результат при обезжиривании поверхностей, изготовленных практически из любых материалов.Из плюсов состава стоит отметить не воспламеняемость, экономичность, невысокую токсичность, а также то, что они поддаются регенерации. Имеются и минусы, такие как сравнительно большое время, требуемое на очисткуизделия, необходимость механического перемешивания и подогрева состава, а также чрезмерное ценообразование.

После того, как поверхность подверглась обезжириванию с использование щелочныхсоставов, ее необходимо тщательно промыть. Рекомендуется промывка теплой водой, требуемая при этом температур должна находиться в пределах 20 - 40'С.

Эмульсионное обезжиривание — это комбинированный способ. Он сочетает в себе достоинства применения,как органических растворителей, так и щелочных водных составов. Эмульсионные составы представляют собой эмульсии растворителей в воде, стабилизированные поверхностно-активными веществами. Такие составы обладают высокой растворяющей, смачивающей и эмульгирующей способностью, поэтому после эмульсионной очистки с металлической поверхности полностью удаляются масла, смазки и загрязнения.

Время обезжиривания поверхности таким составом, в сравнении с щелочными,сокращается, но после окончания процесса требуется более тщательная промывка поверхности изделия. Такой способ обезжиривания, как эмульсионный, можно проводить при комнатной температуре без потери в качестве очистки. Для произведения эмульсионной очистки поверхности,необходимо специальное оборудование (для нейтрализации и обезвреживания отработанных составов). В связи с этим,использование эмульсионных составов ограничено.

Удаление окисных пленок

Для удаления окислов (окалины, ржавчины, окисных пленок) используется два типа очистки – абразивная химическая.

Абразивная очистка. Для осуществления такого типа очистки используются частицы абразивного материала (песка, дроби). Они подаются на поверхность изделия с большой скоростью. Частицы абразива, при взаимодействии с поверхностью, откалывают от нее небольшие кусочки металла вместе с окалиной, ржавчиной, окисными пленками и другими загрязнениями. Такой тип очистки обеспечивает высокое качество удаления практически любых загрязнений. Также абразивная очистка позволяет получить равномерную шероховатость, что положительно сказывается на адгезии покрытия.

При выборе абразива учитывается размер и форма изделий, а также их материала и вида удаляемого загрязнения. Очистку можно производить используя гранулы стальные, чугунные, стеклянные, окись алюминия, карбид кремния, а также скорлупу орехов и другое.

Материал, из которого состоит металлический песок, должен быть таким же, как и материал поверхности изделия, или жеиметь к немублизкуюэлектрохимическую характеристику. Если это условие не соблюдается, то остающиеся на изделии крупицы абразива, могут стать причиной, по которойпоявятсяположительные условия для возникновения коррозии (под слоем покрытия). После того, как обработкаповерхности закончится, ее следует обдуть, используя чистый воздух.

При применении для обработки поверхностей, состоящих из черных металов, такого типа очистки, какдробеструйная, необходимо использовать металлический песок. Он должен иметьразмер от0,3 до 0,8 мм или больше.Такой песок производит «Старооскольский механический завод», а также другие заводы.

К негативным сторонам такой очистки можно отнести следующие моменты: невозможность применения к изделиям, толщина стенок которых составляет менее 3 мм, а также к изделиям сложной конфигурации.Еще одним минусом является довольно низкая производительность процесса обработки. Подбор и использование абразивного материала неправильного размера (излишне крупной дроби)может привести к слишком большой шероховатости. Ее будетпроблематично сгладить слоем наносящегося покрытия.

Травление.Этот метод представляет собой удаление с поверхности изделий различных загрязнений. Например таких, как: окалины, естественные окисные пленки, ржавчины. Для этого используют травильные растворы. Они могут быть на основе таких кислот как: серная, фосфорная, азотная или же на основе едкого натра. Для равномерного травления по всей площади поверхности, в травильные растворы вводят разные добавки-ингибиторы. Они позволяютзамедлять растворение уже очищенных участков поверхности, не снижая при этом скорости удаления оксидов. Ингибиторы следует выбирать применительно к определенным травильным растворам.

Плюсамитакого типа очистки можно считатьотносительно высокую производительность, простоту применяемого при этом оборудования и самого процесса. Также, возможность обрабатывания изделий любой нужной толщины, а также изделий, обладающих сложной конфигурацией. К минусам относится необходимость тщательной отмывки, для чего расходуется больше водопроводной воды, а также необходимость наличия специального оборудования, отвечающего за нейтрализацию и регенерации отходов.

В некоторых случаях существует возможность совмещения операций травления и обезжиривания. Например, при обработке поверхности изделия растворами, созданными на основе серной кислоты (от 3 до 5 минут при температуре в 50—60°С), а также фосфорной кислоты или едкого натра. Последний тип раствора используется для удаления толстых слоев окалины и ржавчины. Процесс длится от 10 до 10 мин при температуре в 420—480'С.

Конверсионные типы покрытия

В целях улучшения защитных свойств, а также продления срока службы, в процесс подготовки поверхности перед нанесением порошковой краски желательно включить дополнительные этапы. Для стальных и оцинкованных поверхностей – фосфатирование, а для такой операции, как порошковая покраска алюминия – хроматирование.

Фосфатирование, это процесс, используемый в целях получения пленки, состоящей из труднорастворимых фосфорнокислых солей, которая должна образоваться наповерхности, изготовленнойиз метала. Благодарянизкой электропроводности, фосфатные пленкиулучшают адгезию покрытия и предотвращают распространении подпленочной коррозии. В зависимости от состава фосфатируюшего раствора, на металлической поверхности может образоваться два типа фосфатов. Это фосфаты с ярко выраженной кристаллической решеткой, или же аморфные фосфаты.

Поставкой фосфатирующих составовзанимается фирма «Химстар» (Москва) - КФ-I, КФ-3, КФ 12, КФ-15, КФ-18, КФА-8, КФА-9 и другие, фирма Экохиммаш» (Буй) — КФА-8 и др. Составы поставляются сразу в готовом жидком виде. Перед использованием их требуется развести деминерализованной водой.

Цинкофосфатные покрытия на основе КФ-1, КФ-3, КФ-12 хоть и обладаюттакими плюсами, как повышенные защитными свойствами, но процесс их получения сопровождается чувствительностью к колебаниям температуры ванны, а также шламообразованием, и необходимостью практически постоянного контроля уровня кислотности ванны. Для порошковых красок рекомендуется использовать такие составы как: КФ-15, КФ-18, потому что они позволяют получать тонкослойные цинкофосфатные покрытия.

Железо-фосфатные покрытия на основе КФА-8, КФА-9 получают при обработке нужной поверхности изделия фосфатным раствором щелочного металла. Из-за малой толщины их защитные свойства значительно ухудшаются, но при этом процесс их получения гораздо проще.

Фосфатирующие составы КФА-8 и КФА-9 применяются тогда, когда нужно произвести одновременно и обезжиривание, и фосфатирование поверхности.Для обработки такими составами нужно использовать агрегаты, состоящие из двух, трех и четырёх зон.
Обработка поверхности при этом производится разбрызгиванием порошковой краски при температуре в 50-60°Сна протяжении 2-5 мин. (время может увеличиваться в зависимости от зажиренности металла). Во время процесса нужно периодически добавлятьв фосфатный раствор небольшие количества концентрата. (для поддержания нужных параметров фосфатирования).

Последней, стадией такого процесса, как фосфатирование является его промывание, а затем - пассивирование. В зависимости от свойств воды, и интенсивности полива определяется конечноекачество промывки.В среднем, на отмывку поверхности тратится 25 л/м2 воды.

Хроматирование. Это процесс, во время которого производится обработка алюминиевых поверхностей с помощью хромового ангидрида. Это делается для получения аморфного хроматного слоя. Такой слойулучшает время службы, и адгезию покрытия.
Для данного процесса используются концентраты, которые изготавливает АО «ХРОМПИК» (Первоуральск). Это такие концентраты, как: «Алькон-1К», «Формихром», и «Алькон-1».

Необходима температура, для проведения хромирования – 20-30°С. Продолжительность же составляет от 5 до 30 секунд. Данный процесс позволяет получать покрытие имеющее толщину до 0,5 мкм. Этапы процесса хроматирования такие же, как и этапы фосфатирования. Но если необходимо, в него включают этап второго обезжиривания, с последующей промывкой теплой водой.

Качество итогового конверсионного покрытия оценивают по визуальным признакам. Оно должно выглядеть однородно, обеспечивать электропроводимость и хорошую адгезиюполимерных и металлических подложек. Это можно использовать с помощью обычной салфетки. При взаимодействии с покрытием, на ней не должны быть видны следы конверсионной пленки.

Заключительной стадией при подготовке поверхности изделия с помощью окислителей соединений хрома, нитрита натрия и др. при температуре в 20-50 ° Сявляется пассивирование, которое длится от одной до двух мин. Пассивирование помогает в предотвращении вторичной коррозии, и рекомендуется как при обезжиривании поверхности, так и для фосфатирования после промывки.

Для фирм, расположенных в Европе, очень важно качество подготовки поверхности.

Они рекомендуют использовать ниже перечисленные способы подготовки стали, с учетом особенностей конкретного покрытия.

Для подготовки поверхности из стали

Для таких поверхностей лучше всего подойдет обработка железо-фосфатными составами. Она проводиться в четыре этапа, и совмещает в себе и обезжиривание, и фосфатирование:

1 — удаление с поверхности всех жирови фосфатирование;

2 — промывание;

3 — пассивирование;

4 — сушение горячим воздухом, необходимая при этом температура должна быть в не мене 112, и не более 120°С.

Далее идет обработка такими составами, как цинкофосфатные. В нее входят такие этапы:

1 — обезжиривание поверхности с помощью водных щелочных составов;

2 — промываниепрохладной водой;

3 — еще одна промывка;

4 — фосфатирование;

5 — снова промывание прохладной водой;

6 — пассивирование, после завершения которого, проводитсяобмывание поверхности деминерализованной водой (горячей);

7 — сушение изделия горячим воздухом при 110—140 С.

Для подготовки оцинкованной поверхности.

Для этого используется обработка такими составами, как цинкофосфатные. Процесс состоит из таких стадий:

1 — обезжиривание;

2 — промывание;

3 — фосфатирование;

4 — второй этап промывания;

5 — пассивирование;

6 — сушка горячим воздухом при температуре, состовляющей110—120 С.

Для того чтобы исключить дефекты порошкового покрытия на оцинкованной поверхности (такие как потеря адгезии, вспучивание), специалисты рекомендуют один легкий, но при этом достаточно эффективный способ. Имеется в виду обдирка поверхности щетками. Это позволяет удалить оксиды цинка, а также увеличивает шероховатость поверхности. Для того, что бы не допуститьчрезмерного нагрева слоя цинка, температура, при которой происходит создание порошкового покрытия должна быть не выше 175—180'С.

Для подготовки поверхности, состоящей из алюминия и его сплавов.

Обработка хроматирующими составами, которая проводится такими стадиями:

1 — удаление жира (то есть, обезжиривание);

2 — промывание;

3 — травление;

4 — опять промывание;

5 — хроматирование;

6 — еще одна промывка;

7 — завершительная промывка.

Европейские фирмы рекомендуют, в зависимости от вида алюминия, использовать в качестве конверсионного слоя перед тем, как нанести краскуфосфохроматное и фосфофлюороциркониевое покрытия.

Для того, что бы гарантироватьдостойное качество получаемого покрытия, необходимо, что бы за выбор способа подготовки поверхности, а также выбор нужных составов и определение режимов обработки, отвечали настоящие профессионалы.

Порошковая покраска металла

Другие записи

Подготовка поверхности, технология получения порошкового покрытия

Процесс подготовки поверхности