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涂魔師,粉末涂裝尖銳邊緣固化前的覆蓋問題

發布于:2020-04-24T18:04:34 閱讀次數:210

粉末涂料由于具有優越的機械性能和無溶劑特性,日益受到人們的青睞。涂層表面經粉末涂裝后,不僅具有高質量的外觀,而且具有多種功能特性,其中最重要包括防腐蝕性和電氣絕緣性,關鍵是需要把粉末涂料膜厚控制在規定范圍內才能實現這些性能。

對于零部件凹凸或彎曲等形狀復雜部位,精確測量其涂層厚度并控制在合格范圍內,這無疑對大多數涂裝車間是一項技術上的挑戰。在粉末涂裝期間,影響粉末顆粒運動主要有三種物理效應:靜電力、空氣動力和重力。其中,靜電力和重力對粉末顆粒的影響很容易理解,但物理學與空氣動力學的相互作用則是十分復雜。本文將講述在尖銳邊緣處的粉末涂層會產生的不一樣情況。


(圖 1: 主要影響粉末涂料的物理效應包括:a靜電力、b重力、c空氣動力)

即使對產品進行了涂裝,尖銳邊緣處仍是腐蝕防護和電氣絕緣的薄弱部位,因為粉末難以在尖銳邊緣的形成足夠的膜厚。尖銳邊緣通常由鈑金件的機械或激光切割而成。如果通過噴砂或打磨使尖銳邊緣變圓滑,可以有效解決涂層覆蓋不良的問題。當粉末涂料經高溫軟化時,邊緣處的涂層由于表面張力作用出現收縮現象,涂料從邊緣處流出。所以,邊緣處的膜厚會低于合格膜厚范圍的下限值。


圖2:激光切割鈑金件時會形成尖銳邊緣,應在涂裝前采取有效手段提高其曲率半徑。

現有一項新研究表明,烘干前的邊緣涂層厚度低于一般預估膜厚。在研究實驗中,同時對不同曲率半徑(5mm和0.5mm)的兩個基材進行粉末涂裝(RAL 2008, smooth finish)。首先將高壓噴槍放在距離物體50厘米處,設置電壓為50kV和輸送空氣氣流為xx l/min,然后進行粉末涂裝。在涂層固化前使用涂魔師coatmaster 3D非接觸式成像測厚系統測量涂層厚度,最終獲得整個樣板的膜厚分布圖像。膜厚分布圖像面積是25毫米x 25毫米,空間分辨率為100微米。


圖3:使用涂魔師coatmaster 3D Atline非接觸式成像測厚系統,記錄不同曲率半徑基材的涂層厚度分布情況

涂魔師coatmaster 3D Atline膜厚分布圖(圖3)可以看出,其后半部分是曲率半徑為5mm基材的涂層厚度分布情況,該邊緣區域的涂層厚度大約比側面的涂層厚度高40%。而另一樣情況,邊緣的曲率半徑為0.5mm的基材,其邊緣區域的涂層厚度比周邊區域的涂層厚度低20%左右。

圓滑的邊緣涂層厚度偏高是因為噴槍和接地零件之間產生靜電效應,帶電的粉末顆粒沿電場線加速運動,到達邊緣處并沉降下來。對于尖銳的邊緣涂層厚度偏小,除了受靜電力影響之外,空氣動力才是主要的影響因素。當空氣圍繞尖銳邊緣流動時,氣流會自行分離,形成明顯的低壓區。根據伯努利效應,這與邊緣處流動速度明顯加快有關。因此,在尖銳邊緣附近的空氣動力大于靜電力,粉末顆粒不會沉降在基材上。

除了邊緣因素,流體力學也是粉末涂料防腐蝕和電氣絕緣薄弱部位形成的主要原因。現有一項研究正在進行,目的是優化功能性粉末涂料的流動性,認為涂層材料既可以從邊緣流走(classical edge alignment),也可以流向邊緣(edge feed)。3D成像涂層厚度測量技術對于涂裝材料的發展起著至關重要的作用,能高效協助改善涂裝材料在邊緣覆蓋的難題,從而提高涂裝材料的腐蝕防護和電氣絕緣性。

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