粉末涂料涂裝在農(nóng)機(jī)行業(yè)的應(yīng)用研究
分類：技術(shù)文檔 來(lái)源： 發(fā)布時(shí)間：2023-05-03
摘要：針對(duì)農(nóng)機(jī)行業(yè)復(fù)雜焊合件產(chǎn)品的材料品種及規(guī)格多、材質(zhì)參差不齊的現(xiàn)狀，研究了冷軋板、熱軋板、熱軋方管的樣件及部件表面粉末涂料與拋丸、硅烷、電泳的工藝配套性及涂膜的耐鹽霧性、光澤等；
對(duì)比分析了復(fù)雜焊合件分別采用粉末涂料、水性涂料、溶劑型涂料涂裝工藝的外觀和投資運(yùn)行成本。結(jié)果表明：粉末涂料涂裝工藝能夠滿足農(nóng)機(jī)行業(yè)焊合件產(chǎn)品的涂裝質(zhì)量要求，且在投資和運(yùn)行成本上具有一定的優(yōu)勢(shì)，為農(nóng)機(jī)行業(yè)推廣應(yīng)用粉末涂料涂裝工藝提供了試驗(yàn)依據(jù)。
三廢污染已成為世界性問題，其中溶劑型涂料涂裝對(duì)大氣的污染引起各國(guó)關(guān)注。有關(guān)政策法規(guī)對(duì)涂裝中VOC的限制越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)排放量控制要求不斷提高，促進(jìn)了新型環(huán)保涂料的研發(fā)及應(yīng)用。如20世紀(jì)80年代初的高固體分涂料、20世紀(jì)80年代末的水性涂料、20世紀(jì)90年代初的粉末涂料。
為了貫徹《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國(guó)清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》，指導(dǎo)和推動(dòng)涂裝企業(yè)依法實(shí)施清潔生產(chǎn)，減少和避免污染物的產(chǎn)生，我國(guó)政府于2016年11月1日頒布了《涂裝行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》，并加大了環(huán)境治理力度，重拳治理大氣霧霾和水污染。先后已有10多個(gè)省、直轄市正式發(fā)文試點(diǎn)征收VOC排污費(fèi)，河南省也被列為“十三五”VOC總量控制的重點(diǎn)區(qū)域。
我國(guó)汽車行業(yè)從2006年開始推廣應(yīng)用水性涂料，目前已成新建乘用車涂裝項(xiàng)目的準(zhǔn)入條件。而農(nóng)業(yè)機(jī)械等一般工業(yè)(ACE) 與汽車行業(yè)不同，具有產(chǎn)量小、品種多、制造技術(shù)和材料差別大等特點(diǎn)，難以推廣投資和運(yùn)行成本較高的水性涂料。粉末涂料因其省資源、低污染等優(yōu)勢(shì)受到ACE 行業(yè)的重視，山推、土耳其YARIS、徐工科技、徐州卡特、上海龍工、星光農(nóng)機(jī)等工程機(jī)械、農(nóng)機(jī)企業(yè)均在駕駛室、結(jié)構(gòu)件、覆蓋件上使用了粉末涂裝工藝。
中國(guó)一拖已在管件上使用了粉末涂料涂裝工藝，本文主要研究了粉末涂料涂裝工藝應(yīng)用于農(nóng)機(jī)行業(yè)復(fù)雜焊合件時(shí)的涂膜性能和經(jīng)濟(jì)性。
與溶劑型涂料、水性涂料相比，粉末涂料在施工性和投資運(yùn)行成本方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)我公司項(xiàng)目所使用的高耐侯高光澤低溫固化雙組分溶劑型涂料與水性涂料，結(jié)合粉末廠家提供的資料和技術(shù)交流成果，并查閱相關(guān)文獻(xiàn)，整理得出表1與表2。
雙組分水性聚氨酯涂料、溶劑型聚氨酯涂料：Valspar；聚酯粉末涂料：AkzoNobel。
鹽霧試驗(yàn)機(jī)：SYW－120，上海一實(shí)儀器設(shè)備廠；多角度色差儀: SP60，美國(guó)愛色麗；涂層測(cè)厚儀：CTG－10，北京時(shí)代技術(shù)公司。
2)拋丸處理：采用鑄件拋丸設(shè)備，沒有規(guī)定拋丸工藝參數(shù)，目測(cè)樣件表面很粗糙。1)前處理(無(wú)磷轉(zhuǎn)化) —電泳。2)拋丸—前處理(無(wú)磷轉(zhuǎn)化) —電泳。3)拋丸—前處理(無(wú)磷轉(zhuǎn)化) —電泳—噴粉。鹽霧試驗(yàn)時(shí)間：1000h，按照GB/T 1771—2007進(jìn)行樣板的耐鹽霧性能測(cè)試。
主要涂膜性能的測(cè)試方法及標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。為了研究拋丸、硅烷、電泳與粉末涂料涂裝工藝的配套性，分別用冷軋板、熱軋板、熱軋方管采用試驗(yàn)擬定的3種工藝進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，對(duì)比結(jié)果如表4～表6所示。
由表4～表6可以看出，采用拋丸(粗糙度沒有控制) 工藝和現(xiàn)有電泳膜厚時(shí)：
(1)針對(duì)冷軋板、熱軋板和熱軋方管，經(jīng)拋丸+前處理無(wú)磷轉(zhuǎn)化+陰極電泳+噴粉工藝處理后，耐鹽霧達(dá)到1000h，說明粉末涂料涂裝工藝與拋丸、前處理、現(xiàn)行電泳工藝的配套滿足企業(yè)涂裝的耐鹽霧性要求。(2)針對(duì)冷軋板，經(jīng)前處理無(wú)磷轉(zhuǎn)化+陰極電泳工藝處理，耐鹽霧達(dá)到1000h，說明前處理無(wú)磷轉(zhuǎn)化可以替代磷化與現(xiàn)行陰極電泳工藝配套。
(3)針對(duì)冷軋板、熱軋板和熱軋方管，經(jīng)拋丸+前處理無(wú)磷轉(zhuǎn)化+陰極電泳工藝處理后發(fā)現(xiàn)，拋丸處理后試板表面粗糙度增大，相同的電泳漆膜厚度其耐鹽霧腐蝕能力急劇下降，僅達(dá)到360h。
(4)采用拋丸工藝不僅可以代替酸洗除銹，而且可以去除焊接氧化皮，但其粗糙度對(duì)鹽霧影響較大，需要控制拋丸粗糙度，加大電泳漆膜厚度。
本文研究了紅色粉末涂膜的外觀能否達(dá)到溶劑型涂料涂膜的指標(biāo)。采用的工藝是拋丸—前處理(磷化) —電泳—噴粉，總膜厚：90～110μm，其中拋丸處理：采用鑄件拋丸設(shè)備，沒有規(guī)定拋丸工藝參數(shù)，目測(cè)樣件表面很粗糙，圖1所示。
由圖1可以看出，涂膜外觀平整光滑。經(jīng)測(cè)試，光澤（ 60°）均在95%以上。
本研究采用拋丸—前處理(磷化) —電泳—粉末/水性/溶劑型涂料的配套工藝涂裝焊合件，拋丸工藝參數(shù)及處理后的表面質(zhì)量如表7所示。前處理采用現(xiàn)有磷化工藝，電泳采用現(xiàn)有電泳漆，膜厚30～35μm，配套涂膜的外觀如圖2和表8所示。焊合件拋丸后采用3種涂裝工藝檢測(cè)取得的膜厚及光澤平均值如表9所示。
(1)粉末涂裝后，焊合件光澤集中在91～97之間；水性涂裝后，焊合件光澤集中在85～89之間；溶劑型涂料涂裝后，焊合件的光澤集中在91～93之間。
(2)焊合件拋丸后采用粉末工藝時(shí)所提涂膜光澤、豐滿度最高，水性涂裝的光澤最差，低于目前針對(duì)溶劑型涂料制定的企標(biāo)≥90的要求。
(3)采用拋丸與噴漆工藝的漆膜外觀有麻點(diǎn)，拋丸后采用與現(xiàn)有酸洗生產(chǎn)工藝相同的漆膜總厚度50～55μm情況下，不能滿足漆膜外觀平整光滑的指標(biāo)要求，需要增加漆膜厚度到70μm以上。
(4)焊合件如果拋丸不均勻會(huì)存在陰陽(yáng)面，涂裝后漆膜外觀將出現(xiàn)局部光滑與局部麻點(diǎn)的明顯對(duì)比面，影響整體外觀效果，需要嚴(yán)格控制拋丸的功率和速度、丸粒的粒徑、焊合件旋轉(zhuǎn)速度等參數(shù)。
以達(dá)到農(nóng)機(jī)焊合件涂裝質(zhì)量指標(biāo)為要求，比較了粉末涂料、水性涂料、溶劑型涂料涂裝的經(jīng)濟(jì)性，如表10所示。
在不考慮廢氣處理及環(huán)保達(dá)標(biāo)排放、排污費(fèi)的情況下，相比之下，粉末涂料涂裝工藝投資成本最低，水性涂料最高；粉末涂料涂裝工藝運(yùn)行成本居中，水性涂料最高；投資、運(yùn)行成本粉末涂料比水性涂料減少約20%～30%。
農(nóng)機(jī)焊合件拋丸后采用粉末涂裝工藝具有一定的優(yōu)勢(shì)，有助于彌補(bǔ)粗糙度對(duì)鹽霧、外觀等造成的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明: 從工藝配套性、涂膜性能及投資運(yùn)行成本等方面綜合考慮，粉末涂裝工藝是未來(lái)農(nóng)機(jī)行業(yè)可以推廣普及的一種綠色涂裝工藝，該工藝能夠滿足農(nóng)機(jī)行業(yè)焊合件產(chǎn)品的涂裝質(zhì)量要求。考慮到綜合運(yùn)行成本，建議各大粉末涂料企業(yè)加大低溫粉末涂料的研制與推廣。來(lái)源：1.中國(guó)一拖集團(tuán)有限公司；2.第一拖拉機(jī)股份有限公司工藝材料研究所；3.一拖(洛陽(yáng))福萊格車身有限公司。
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