На перший погляд, технологія нанесення порошкової фарби не містить жодних секретів, через які одні фарбують краще, а інші – гірше. Справа навіть не у професійних навичках, відшліфованих роками роботи. Ми часто забуваємо, що існує кілька принципів, яких слід дотримуватись, щоб отримувати хороше покриття.
У цій статті розглянемо причини появи дефектів на готовому покритті.
На жаль, якщо поверхня деталі пофарбована неякісно, то головна підозра припадає на порошкову фарбу. Треба визнати, що це найкоротший шлях. Звичайно, існують випадки, коли це твердження є правдою, але, підходячи до проблеми з погляду статистики, бачимо, що це не так.
Існує кілька проблем з якістю покриття, які асоціюються з властивостями порошкової фарби та покриттів на їх основі. До них відносяться:
- Погане нанесення порошку на деталі. Це викликано, перш за все, несправністю обладнання для напилення, недостатнім його заземленням, або й повною його відсутністю.
- Нерівномірна товщина покриття – пов’язана насамперед із вибором невідповідного режиму напилення, а точніше – подачею порошку.
- Погана адгезія покриття – є результатом незадовільної підготовки поверхні.
- Забруднення порошкової фарби – майже у всіх випадках пов’язане з неправильним зберіганням фарби, використанням забрудненого обладнання та камери для фарбування.
Якщо ж буде вичерпано всі вище наведені причини утворення дефектів, можна підозрювати порошкову фарбу.
Однак, першим кроком, у разі виявлення дефектів покриття, повинен бути огляд приміщень, в якому проводиться фарбування. Дотримання порядку в фарбувальному приміщенні та спосіб, яким щодня проводитися прибирання, має значний вплив на зовнішній вигляд покриття.
Камери напилення в принципі працюють як пилососи. Умовою їхньої правильної роботи є постійне подання повітря через технологічні отвори всередину камери. Це забезпечує утримання порошку в камері, але може також затягувати дрібні забруднення, які знаходяться в приміщенні (див. фото 1). Особливого значення набуває проблема вентиляційних установок, розташованих зовні приміщень, що працюють із забрудненим повітрям навколишнього середовища.
У багатьох випадках вікна та двері цеху відкривають для зниження температури всередині приміщення. Це найкращий спосіб для перенесення дрібних забруднень (пилку рослин, сажі, вовни тварин та ін) безпосередньо на поверхню виробів, що фарбуються (див. фото 2).
Працюючи в фарбувальному цеху, ми повинні звертати увагу на кілька досить суттєвих причин, які можуть спричинити дефекти покриття. До них відносяться:
- Застосування персоналом рукавичок та одягу, з яких легко відриваються волокна – вони будуть рано чи пізно електризуватися, і осідати на поверхні деталей, що фарбуються (див. фото 3).
- Використання в малярному цеху мастил, шпаклівок, паст та засобів для догляду за шкірою, в основі яких лежать силікони – це засоби з низьким поверхневим натягом, тому їх потрапляння на поверхню перед фарбуванням буде причиною утворення так званих “рибних очей”.
- Спільне використання приміщення цеху для проведення інших технологічних операцій – це проведення в тому ж приміщенні механічної обробки, зварювання або навіть фарбування рідкими лакофарбовими матеріалами, що погіршує якість покриття, що фарбується.
- Невідповідне розташування фарб – вони повинні зберігатися у виділеному приміщенні, тому що в цеху для фарбування вони будуть причиною утворення забруднень і скупчення пилу.
Проблеми, пов’язані з підготовкою поверхні деталі
Незважаючи на те, що ми більше звертаємо увагу на візуальний вигляд покриття, його основною функцією є захист поверхні деталі від корозії. Для того, щоб захист був ефективним, отриманий шар покриття повинен бути суцільним і герметичним. Однак, трапляється, що на готовому порошковому покритті виникають кратери, які є результатом газоутворення з поверхні деталей. Найчастіше, це відбувається з литими деталями. Причиною виникнення такого дефекту є підігрів пофарбованого елемента з метою затвердіння порошкової фарби, внаслідок чого вивільняються гази, закриті всередині деталі. Проблеми газоутворення спостерігаються також з деталями зі сталі.
Найчастіше, засобом для попередження газоутворення є попереднє нагрівання до температури вищої, ніж необхідно для затвердіння порошкової фарби. Це дуже енергоємний та не завжди ефективний процес. Дуже важко гарантувати, що при черговому нагріванні, вже після напилення фарби, гази знову не виділятимуться. Наступним доступним рішенням, що допомагає подолати проблему, є застосування модифікованих фарб, що містять компоненти, що уповільнюють момент формування і затвердіння покриття.
Проте, застосування цього рішення не дає 100% результату при покритті деталі одним шаром фарби. Якщо є можливість застосування двошарового покриття, то у вигляді ґрунту використовують порошкову або рідку фарбу. Таке рішення дуже ефективне, особливо у ситуації, коли інші способи не усувають проблему.
Часто, гази можуть виникати з домішок поверхневого шару, які з’являються в результаті технологічних процесів, що передують нанесенню покриття. У разі лиття під тиском це можуть бути антиадгезійні засоби, що попереджають прилипання виливків до пресформи (див. фото 4). Обробка сталевих деталей механічно за високої температури, може бути причиною утворення окалини. У разі виготовлення деталей пластичним деформуванням, на поверхневому шарі можуть залишитися сліди мастила, графіту, наповнювача і т.і. Без цих компонентів не обійтись, але вони можуть стати перешкодою до отримання якісного порошкового покриття.
У ситуаціях, коли поверхня забруднена різними домішками, допомогу можуть надати хімічні засоби, а якщо це не дає бажаного результату, рекомендовано механічно очистити забруднений шар до чистого металу.
Проблеми з нанесенням фарби
Як уже згадувалося, важко знайти в технології фарбування порошковими фарбами секрети, що можуть гарантувати отримання кращих та стійкіших покриттів. Процес нанесення фарби на поверхню деталі підпорядкований чітким правилам, а ключовими елементами, що мають вплив на утворення дефектів готового покриття, є:
- Проблеми електростатичної зарядки фарби або заземлення деталі;
- Нерівномірна та неоднорідна подача порошкової фарби;
- Різні забруднення, що виникають через помилки в процесі нанесення фарби.
Основною причиною виникнення дефектів покриття є проблема електростатичної зарядки фарби. Ефективність процесу напилення залежить, перш за все, від продуктивності зарядки та розраховується у відсотках, як відношення кількості частинок фарби, що осідають на деталі до загальної кількості фарби.
Більшість електростатичних напилювачів, доступних на ринку, не мають проблем із зарядкою порошкової фарби. Більш небезпечно, коли заряд занадто великий по відношенню до оптимального заряду, розрахованого за технологією. Результатом цього є зворотна іонізація. Занадто великий заряд викликає іонізацію повітря та частинок фарби, внаслідок чого на поверхні деталі можна спостерігати так звану “Апельсинову кірку” замість рівної і гладкої поверхні.
У деяких випадках не вдається отримати хороше покриття необхідної товщини через погане заземлення. Ефект “Клітки Фарадея” також можна віднести до проблем зарядки порошкової фарби. Проникнення напилюваного порошку в заглиблення поверхні деталі є обмеженим властивостями електромагнітного поля, оскільки насиченість електричного поля зростає обернено пропорційно відстані між ним і заземленням. Порошок у цьому випадку осідає краще на кромках отворів, але важко проникає всередину. В результаті, на поверхні в одних місцях утворюються просвіти, а в інших фарба майже стікає, утворюючи напливи під час затвердіння.
Підтримка оптимального режиму фарбування, а точніше подача порошкової фарби в розпилювачах стала гарячою темою через вичерпання технічних рішень для систем подачі. Упродовж останніх десятиліть домінують ежекторні системи подачі, які стали практично стандартом. Більшість дефектів готового покриття виникають саме через труднощі досягти стабільної подачі порошку за допомогою ежекторів. Вони виникають головним чином через:
- Нерівномірну або пульсуючу подачу;
- Заряджання та спікання порошку в шлангах подачі;
- Забруднення фарби.
Ежекторні системи подачі фарби вимагають великої кількості стисненого повітря та значної швидкості проходження фарби у шлангах – 20 м/с. Стан кожного з елементів ежекторної системи напилення істотно впливає на рівномірність подачі, тому є необхідність постійно перевіряти стан сопел ежекторів, шлангів подачі порошку, їх довжину і спосіб укладання. Неважко передбачити як це вплине на якість покриття, що наноситься.
У багатьох цехах, уникаючи дефекту нерівномірного нанесення фарби, фарбують занадто товстим шаром, витрачаючи невиправдано багато фарби, а це веде до перевитрати фінансових коштів.
Велика швидкість подачі фарби в ежекторних системах є причиною додаткової зарядки порошку під час його транспортування, що веде до утворення агломератів (скупчення). В результаті, частинки фарби осідають на стінках трубопроводів та шлангах подачі порошку. Ефективність проходження повітря шлангами знижується, що додатково збільшує ризик залягання фарби.
Неважко передбачити, що частина агломератів, які осіли в шлангах, з часом будуть відриватися і осідати на поверхню, що фарбується. Якщо це будуть великі частинки, вони заляжуть на дні камери для фарбування, а легкі можуть залишитися на поверхні у вигляді дефекту покриття.
Ще однією причиною утворення дефектів покриття є забруднення фарби (див. фото 5). Це відбувається тоді, коли заправляють фарби іншого кольору, не очистивши заправну камеру. Слід пам’ятати, що різні фарби містять багато добавок, що можуть реагувати одна з одною в неконтрольований спосіб. Тут не йдеться про забруднення білої фарби чорною, а про зміну властивостей фарби, що наноситься через видимі сліди забруднення фарбою, яка застосовувалася раніше. Така ситуація часто зустрічається, при чому причиною виникнення дефекту помилково вважають погану якість фарби.
Левову частку причин низької якості покриття було усунуто завдяки впровадженню систем переміщення порошку на основі насосів DDF. Впровадження стабільної швидкості подачі при одночасному зменшенні витрат дозволяє значно покращити контроль над процесом напилення.
Затвердіння покриття
Останнім етапом формування покриття є його затвердіння, в процесі якого можуть виникати дефекти. Неправильне затвердіння порошкової фарби може бути причиною:
- Поганої адгезії покриття;
- Незадовільних механічних властивостей та недостатньої хімічної стійкості покриття;
- Отримання поганого візуального ефекту покриття.
Щоб отримати покриття, яке володіє хорошими механічними та хімічними властивостями, важливе його правильне формування та затвердіння. Кожен із виробників фарб на упаковці розміщує інформацію про параметри температури та часу затвердіння, необхідні щоб отримати бажані параметри покриття. Ці вимоги слід виконувати і пам’ятати, що вся інформація про температуру затвердіння фарби стосується температури на поверхні виробу, а не температури нагрівача. Тому так важливо, яку теплоємність має деталь, тобто, скільки часу знадобиться для її нагрівання до початку затвердіння порошку. Це має значення при фіксації покриття на деталях із різною товщиною стінок. Час перебування деталі в печі має враховувати нагрів найтонших стінок. В іншому випадку будуть проблеми.
Див. інші статті про дефекти порошкового покриття:
Статтю перекладено і зредаговано з журналу:
Andrzej Jelonek “Najczęstsze przyczyny powstawania wad gotowej powłoki” / Lakiernictwo przemysłowe Nr 2(52)/2008. https://www.lakiernictwo.net/
UA 
RU