Технология порошкового окрашивания металла

Порошковая покраска металла — это процесс, в ходе которого на поверхность изделия наносится слой полимерных порошков. После этого изделие подвергается полимеризации при определенной температуре в специальной печи (печи полимеризации).

Порошковая окраска отличается прочностью и надежностью покрытия, экономичностью и экологичностью. Благодаря отсутствию огнеопасных и токсичных жидких растворителей, этот метод считается достаточно безопасным для окружающей среды. Кроме того, отсутствует необходимости использовать растворители снижает затраты на краску.

Основные этапы процесса

Технология порошкового окрашивания металла включает несколько ключевых этапов, тщательная подготовка и выполнение каждого из которых обеспечивает высокое качество и долговечность покрытия.

Подготовка поверхности

Правильная подготовка поверхности — важнейший этап, которым нельзя пренебрегать ни при каких условиях, поскольку именно от этого зависит, насколько прочно и ровно ляжет покрытие, а также как долго оно прослужит.

• Очистка и обезжиривание. Удаление загрязнений и окислов с поверхности, что повышает адгезию и защищает изделие от коррозии.
• Фосфатирование: нанесение конверсионного слоя (например, фосфатов железа или цинка) для улучшения адгезии и повышения антикоррозийных свойств.
• Сушка. Просушка поверхности после очистки, чтобы предотвратить попадание влаги перед нанесением краски.
• Грунтовка. Защиты от коррозии применяется два вида грунтовки порошковыми грунтами, на которые затем наносится финишное покрытие.

На начальном этапе осуществляется удаление загрязнений, обезжиривание и очистка поверхности, которая может быть выполнена механически или химически. Механическая обработка предполагает использование стальных щеток, шлифовальных дисков или протирку поверхности чистой тканью, смоченной в растворителе. Химическая очистка проводится с применением щелочных, кислотных или нейтральных составов, выбираемых в зависимости от типа и степени загрязнения, а также особенностей материала и размера поверхности.

При химической обработке изделия могут быть погружены в ванну с раствором или подвергнуты струйной обработке, когда раствор подается под давлением через специальные сопла. Последний метод значительно повышает эффективность, так как поверхность не только химически очищается, но и подвергается механическому воздействию. Также, непрерывная подача незагрязненного раствора обеспечивает более качественную очистку поверхности.

Далее происходит процесс фосфатирования и хроматирования поверхности, сопровождаемый нанесением тонкого слоя неорганического покрытия, что способствует улучшению адгезии с краской и защищает от коррозии, увеличивая антикоррозийные характеристики. Обычно для обработки применяют фосфаты железа (для стальных поверхностей), цинка (для гальванизированных изделий), хрома (для алюминия) или марганца, а также хромовый ангидрид.

Для алюминиевых сплавов часто используются методы хроматирования или анодирования. Обработка фосфатом цинка обеспечивает максимальную антикоррозийную защиту, хотя и является более сложной процедурой. Проведение процедуры фосфатирования перед окрашиванием способно увеличить адгезию краски к поверхности в 2-3 раза.

На финальном этапе подготовки поверхности проводится пассивирование, заключающееся в обработке поверхности хромсодержащими соединениями и нитратом натрия. Этот процесс предотвращает развитие вторичной коррозии и может применяться как после обезжиривания, так и после фосфатирования или хроматирования. После того как поверхность промыта и высушена, она готова к нанесению грунтовки и порошкового покрытия.

Далее рекомендуется провести грунтовку обрабатываемой поверхности, что также способствует защите от коррозии. Для выполнения этой работы применяют 2 вида грунта:

1. Пассивная защита от коррозии. Используется эпоксидный антикоррозионный грунт, который формирует прочное покрытие, устойчивое к химическим и механическим воздействиям. Он применяется для защиты стальных и алюминиевых изделий, эксплуатируемых в менее агрессивных условиях, таких как сварные конструкции внутри помещений или алюминиевые диски. Также этот грунт помогает выровнять поверхность, скрывая мелкие дефекты и следы от пескоструйной обработки.
2. Активная защита от коррозии. Применяется эпоксидный грунт с добавлением цинка, который обеспечивает отличную коррозионную стойкость в суровых условиях эксплуатации. В случае повреждения покрытия, грунт минимизирует распространение коррозии, ограничивая ее только поврежденной областью, и не ухудшает адгезию покрытия на соседних участках. Такой грунт используется для защиты стальных изделий, эксплуатируемых на открытом воздухе, таких как решетки, заборы, ограждения, лестницы и строительные конструкции.

После предварительной обработки, изделия ополаскиваются и высушиваются. Сушка деталей осуществляется в специальной печи, после чего изделия остывают до температуры воздуха в помещении. По завершению всех этих этапов, можно переходить непосредственно к самому процессу окрашивания металла.

Нанесение порошковой краски

Когда все подготовительные работы остались позади, начинается процесс нанесения порошкового красителя на металлическую поверхность. Изделия помещаются в камеру напыления. Основные задачи камеры — предотвратить попадание краски за пределы рабочей зоны, а также улавливать частицы краски распыленные в воздухе, для повторного использования, что обеспечивается системами рекуперации.

В процессе нанесения краски используются системы рекуперации, которые улавливают и повторно используют до 98% неосевшей краски, что существенно снижает расход материалов, оптимизирует процесс и уменьшает итоговую стоимость технологии.

Камеры делятся на два типа:

• тупиковые
• проходные

Как правило, в тупиковых камерах окрашиваются изделия небольших размеров, в то время, как проходные подходят для длинномерных деталей и металлоконструкций.

Электростатическое напыление

Наиболее распространенным методом порошковой окраски является электростатическое напыление. В процессе обработки порошковая краска распыляется на поверхность изделия в камере напыления с помощью электростатического распылителя. Частицы краски приобретают электрический заряд и равномерно распределяются по поверхности изделия.

Порошковая покраска с предварительным нагревом

Данный метод является более трудозатратным и дорогим за счет наличия дополнительной стадии подготовки. Перед окрашиванием изделие предварительно нагревается до определенной температуры. Температура зависит от особенностей конкретного металла и свойств используемого покрытия. Затем краска равномерно распыляется на окрашиваемую поверхность и в зависимости от особенностей покрытия, изделие либо подвергается повторному нагреву (полимеризации) либо нет.

Полимеризация

После нанесения порошковой краски на поверхность изделия, начинается процесс оплавления и формирования покрытия — полимеризация. Изделие помещается в печь полимеризации, где происходит оплавление частиц и формирование прочной и гладкой пленки покрытия. По завершению процесса происходит охлаждение, в результате которого покрытие затвердевает приобретая свои окончательные свойства и итоговый внешний вид.

Виды составов для порошковой окраски металла

Для данного типа окрашивания металла используют составы имеющие термопластичную, термореактивную и УФ-отверждаемую основу:

• Термопластичные составы содержат винил, нейлон, полиэстер. Чаще все при использовании таких красок обязательно необходима грунтовка. Процесс окрашивания происходит при высоких температурах, химические реакции при этом отсутствуют. Частицы красителя под высоким давлением наносятся на поверхность изделия и сплавляются между собой, что после остывания, обеспечивает прочное и эластичное покрытие.
• Термореактивные составы — самый популярный тип порошковых красок (около 80% от рынка), содержат в составе вещество-отвердитель. Создают прочное и надежное покрытие, устойчивое к химическим и механическим воздействиям. Затвердевание происходит за счет протекания химических реакций между компонентами состава.
• Порошковые краски с УФ-основой содержат фотоинициатор. Поверхность затвердевает при попадании на нее ультрафиолетовых лучей.

Заключение

Метод порошкового окрашивания — современная, надежная и безопасная технология, которая широко применяется в различных отраслях производства. Однако, для создания наиболее качественного, прочного и долговечного покрытия, требуется тщательное соблюдение технологических стандартов на каждом их этапов.

Также важно не пренебрегать качественной очисткой и грунтовкой поверхности и внимательным подбором реагентов подходящих для обработке конкретного материала и конкретного типа поверхности.

На каждом этапе процесса должны использоваться современные приборы для объективного контроля технологических параметров и качества покрытия, такие как термографы, трибоэлектротестеры и толщиномеры.