Factores que influyen en la adhesión del recubrimiento en polvo en cabinas de automóviles

Con la creciente atención y atención del estado y la sociedad al medio ambiente, se han introducido el plan nacional de prevención y control del aire y los límites locales de emisión de COV al aire, que restringen estrictamente la emisión de tres desechos en la industria de recubrimiento de automóviles.

El rendimiento integral del recubrimiento en polvo es mayor que el de la pintura y se ha convertido en la corriente principal para reemplazar el recubrimiento líquido.

La adherencia es un índice técnico importante relacionado con las propiedades mecánicas, la resistencia a la corrosión y la resistencia a la intemperie de los recubrimientos. Según las características de la cabina y su proceso de recubrimiento, los recubrimientos en polvo se diferencian de las pinturas tradicionales en el control de la adherencia de los recubrimientos.

En este artículo, se presenta la situación de la tecnología de recubrimiento en polvo promovida por la línea de recubrimiento de interiores de automóviles, se analizan en detalle los factores que afectan la adhesión y se proponen métodos de control y medidas de mejora.

1. Características del proceso de recubrimiento del carro.

El proceso de recubrimiento en polvo para el compartimiento del automóvil es el siguiente: la parte superior se limpia → se desengrasa → se lava con agua → ajuste de superficie → fosfatado → se lava con agua → lavado con agua pura → electroforesis → limpieza con UF (ultrafiltrado) → lavado con agua pura → secado por electroforesis → molienda y limpieza → pegado → limpieza antes de la pulverización de polvo → pulverización de polvo → secado → inspección → fino → reparación → las siguientes piezas.

En la Tabla 1 se compara el proceso de pintado del carro con otros productos, como marcos y electrodomésticos. Se puede observar que, en comparación con otras piezas, el proceso de recubrimiento en polvo del carro es el más completo. En el proceso de "recubrimiento compuesto", que es un proceso "multiproceso", es necesario asegurar un equilibrio de adhesión entre cada recubrimiento, teniendo en cuenta la compatibilidad entre cada proceso.

2. Factores que afectan la adherencia del recubrimiento en polvo.

El recubrimiento en polvo no contiene disolventes y se hornea directamente formando una película en estado "totalmente sólido". En comparación con los recubrimientos líquidos, el tiempo de humectación del líquido es más corto en el proceso de formación de película, el tiempo de horneado en estado de pegamento es más largo, la temperatura de horneado es más alta, el recubrimiento es más espeso y la cohesión de la película seca es mayor.

Según GB/T9286–1998 "Prueba de rayado de películas de pintura de pigmentos y barnices", la adhesión del recubrimiento después de cada proceso se verificó en el laboratorio para investigar la influencia de cada proceso en la adhesión.

2.1 Proceso de pretratamiento

2.1.1 Limpiar con un paño

El estado de la superficie de la placa de acero afecta la adherencia. La película de óxido en la superficie del sustrato de la cabina tiene una unión débil con el metal, lo que hace que el recubrimiento posterior se despegue y se despegue fácilmente. Por lo tanto, la pieza de trabajo debe pulirse mediante esmerilado manual para limpiar las incrustaciones de óxido o granallado antes de pintar.

2.1.2 Desengrasado

La tensión superficial de las manchas de aceite es baja y su adherencia a metales y revestimientos es muy débil, lo que tiene un gran impacto en la adherencia. El proceso de desengrase incluye principalmente desengrasado previo, desengrasado, etc., y la baja concentración del medicamento líquido, el cambio de pH, la temperatura del proceso no alcanza el estándar y el tiempo de tratamiento es demasiado corto.

Además, el aceite antioxidante de algunas placas es particularmente difícil de eliminar, por lo que es necesario verificar antes de elegir aceite antioxidante, y se puede utilizar aceite calificado.

2.1.3 Tono

Los parámetros anormales del proceso de acondicionamiento de superficies darán lugar a partículas cristalinas grandes y capas de película sueltas, lo que afectará gravemente la adhesión del recubrimiento en polvo.

2.1.4 Fosfatado

El proceso de fosfatado es un factor importante que afecta la adhesión y sus parámetros de control incluyen acidez total, acidez libre, concentración de acelerador, temperatura del baño, tiempo de fosfatado, etc. La pieza de trabajo del carro generalmente se fosfata con zinc ternario y la temperatura generalmente se controla. a 40~55 °C, y el tiempo es de 2~3min.

Cuando los parámetros cambian, como la temperatura del líquido del baño es demasiado alta, la reacción de fosfatación es violenta, el contenido de iones efectivo se perderá, lo que resultará en una cristalización irregular e incluso una cristalización secundaria, y las partículas de la película de fosfato obtenidas son muy grandes. escasa y no densa, y finalmente disminuirá la adherencia entre la película de fosfato y el sustrato.

La pulverización de recubrimiento en polvo o recubrimiento electroforético (es decir, proceso de recubrimiento único) directamente sobre la película de fosfato generalmente tiene una amplia gama de requisitos para la calidad del fosfatado, el tamaño de las partículas de cristal de la película de fosfato es de 5 ~ 25 μm y la adhesión de la película de recubrimiento puede estar garantizado cuando el espesor de la película es de 1 ~ 10 μm.

Sin embargo, al examinar la adhesión de diferentes sistemas de soporte (ver Tabla 2), se encontró que la adhesión del sistema de "electroforesis + recubrimiento en polvo" no estaba calificada cuando el espesor de la película de fosfato era de aproximadamente 9 µm. La prueba demuestra que el sistema tiene requisitos más estrictos para el espesor y el estado de cristalización de la película de fosfato, y la adhesión del producto final sólo se puede garantizar cuando el tamaño de las partículas cristalinas es de 5~10μm y el espesor de la película es de 1~3μm.

2.2 Electroforesis

2.2.1 Compatibilidad entre pintura electroforética y recubrimiento en polvo

La pintura electroforética se puede dividir en tipo estándar y tipo resistente a la intemperie según el nivel de resistencia a la intemperie. Las pinturas electroforéticas estándar suelen estar basadas en resina epoxi con buena resistencia a la corrosión y sus grupos polares libres pueden reaccionar con el recubrimiento en polvo para formar enlaces químicos, por lo que existe una buena adhesión entre los dos.

La resina de la pintura electroforética resistente a la intemperie se compone principalmente de resina epoxi, poliéster y acrílica, porque la tensión superficial es diferente, la resina con una tensión superficial grande se hunde en la capa inferior durante la formación de la película y la resina acrílica con tensión superficial baja flota. en la superficie, y no hay ningún grupo activo que se entrecruce con el recubrimiento en polvo de la capa superior, por lo que la adhesión entre los dos es pobre.

Antes de seleccionar una pintura electroforética resistente a la intemperie, es necesario verificar la compatibilidad con el recubrimiento en polvo.

2.2.2 Resistencia a altas temperaturas de la pintura electroforética.

Las condiciones de secado del recubrimiento en polvo son (180~190)°C×20 min, mientras que las condiciones de secado del recubrimiento electroforético suelen ser (160~170)°C×20 min, si se hornea a (180~190)°C×20 min. , puede estar demasiado seco y existe el riesgo de una mala adherencia al recubrimiento en polvo.

Por lo tanto, es necesario verificar la resistencia al horneado a alta temperatura del recubrimiento electroforético para garantizar que funcione bien a 190 °C x 60 min y que la adhesión al recubrimiento en polvo siga siendo de grado 0 después del secado.

2.2.3 Condiciones de secado de pintura electroforética.

La adhesión del recubrimiento en polvo al recubrimiento electroforético es más fuerte que la obtenida mediante el pretratamiento, y una vez que la capa de electroforesis no se seca lo suficiente, es fácil engancharse con el recubrimiento superior, pero cuando el tiempo de secado es demasiado largo o el Si la temperatura se ajusta demasiado alta, la pintura electroforética se curará excesivamente y la tensión superficial aumentará, lo que provocará que disminuya la adherencia del recubrimiento en polvo sobre la capa electroforética.

Después del pretratamiento en línea y la electroforesis, la placa de prueba se seca en diferentes condiciones, se detecta la sequedad y luego la placa colgante en línea se rocía con polvo y el espesor del recubrimiento en polvo se controla a 100 ~ 120 μm.

2.3 Recubrimiento en polvo

2.3.1 Parámetros del proceso de recubrimiento en polvo

Al utilizar pulverización electrostática, los parámetros finales del proceso utilizados en el campo son los siguientes: distancia de la pistola 20~40 cm, voltaje 50~80 kV, corriente 10~40 μA, salida de polvo 100~300 g/min. Después de depurar varias rondas de parámetros del proceso, se descubrió que los parámetros de construcción solo afectaban la tasa de utilización de la pintura y la tasa de polvo de una sola vez, pero no afectaban la adhesión.

2.3.2 Selección de recubrimientos en polvo

Aunque el recubrimiento en polvo se ha utilizado con madurez en electrodomésticos, autopartes y otros campos durante muchos años, debido a la particularidad del recubrimiento de la cabina, el recubrimiento en polvo utilizado es autónomo, lo que tiene requisitos más altos que otras industrias.

2.3.3 Espesor de la película recubierta en polvo

Cuando el recubrimiento se forma sobre un sustrato rígido, puede contrarrestar la adhesión debido a la tensión interna causada por la incapacidad de encogerse, y sólo se requiere una pequeña fuerza externa para romper la unión. Si la capa de película es demasiado gruesa, la fuerza de contracción interna tendrá un fuerte efecto de desprendimiento en el recubrimiento inferior, lo que afectará la adhesión entre los recubrimientos y el sustrato.

Cuando el modelo de recubrimiento en polvo sigue siendo el mismo, cuanto más gruesa es la capa de película, mayor es la tensión interna y peor es la adherencia. Como regla general, el espesor del recubrimiento en polvo se controla por debajo de 160 μm y la adherencia se puede estabilizar en la clase 0.

Y el compartimiento del automóvil adopta principalmente placa corrugada, hay más superficies cóncavas y convexas, y la distribución del espesor del recubrimiento en polvo es desigual, por lo que se recomienda controlar el espesor de la película de la superficie cóncava para cumplir con los requisitos de bajo poder de cobertura de ingeniería. generalmente 70~80μm; La superficie convexa está más cerca de la pistola pulverizadora de polvo, la cantidad de polvo será mayor y el espesor de la película generalmente puede alcanzar 120 ~ 130 μm.

2.3.4 Factores que influyen en el curado de recubrimientos en polvo

Un tiempo de curado y una temperatura de secado insuficientes harán que el recubrimiento se vuelva más quebradizo, lo que se desprenderá cuando se pruebe la adhesión. Por lo tanto, para garantizar que la adherencia del recubrimiento cumpla con el estándar, es necesario rastrear y monitorear la curva de temperatura del horno en el sitio de producción y verificar la adherencia a esta temperatura.

2.4 Puntos clave del control de producción de la línea de recubrimiento en polvo

2.4.1 Fluido de ranura de línea de pretratamiento

El sitio de producción necesita monitorear los parámetros del baño una vez por turno para monitorear el estado de desunión, la temperatura, la alcalinidad de desengrasado, los parámetros de fosfatación y el contenido de iones en la solución de fosfatación. Al mismo tiempo, los fabricantes de materiales de pretratamiento deben proporcionar servicios in situ y proporcionar informes semanales sobre las pruebas de contenido iónico.

2.4.2 Estado de secado por electroforesis

Verifique si el horno de electroforesis y el equipo transportador están en línea con el estado del proceso todos los días y limpie regularmente con un algodón absorbente humedecido en acetona para probar la sequedad de la película de pintura electroforética. Durante la depuración del proceso y la producción de prueba, el primer artículo se utiliza con una placa de prueba todos los días para verificar la adhesión de la capa de electroforesis y el recubrimiento en polvo, y luego se produce después de pasar la prueba. Después de la estabilización, se puede cambiar a detección aleatoria de deflectores.

2.4.3 Temperatura del horno

Una vez a la semana, un rastreador de temperatura del horno comprueba la curva de temperatura del horno de electroforesis y secado de polvo y prueba la adherencia del recubrimiento a esta temperatura.

2.5 Soluciones a los problemas de adhesión de recubrimientos en polvo en el sitio de producción

Después de que se pone en uso la línea de producción de polvo, bajo la condición de que el recubrimiento coincida bien y el estado del equipo cumpla con los requisitos del proceso, una vez que hay un problema de mala adherencia, la causa del problema puede ser determinada y resuelta rápidamente por el siguientes métodos en el sitio.

2.5.1 Anomalías del polvo

El polvo se rocía directamente sobre la placa de pretratamiento estándar y se cuece en un pequeño horno de laboratorio para determinar si el polvo es anormal.

2.5.2 Anomalías previas al tratamiento y electroforesis

Los fluidos de pretratamiento y las pinturas electroforéticas son proporcionados por diferentes proveedores, y es difícil determinar inmediatamente el origen del problema si hay una anomalía en la producción. La "placa de fosfatado estándar" se puede utilizar en la puesta en marcha de la producción, que se puede someter directamente a electroforesis y luego rociar con recubrimiento en polvo, y luego se puede evaluar la adhesión.

Si está calificado significa que hay una anomalía en el proceso de pretratamiento, y si no lo está es el proceso de electroforesis. El método es simple, rápido, efectivo y reproducible, lo que puede solucionar problemas de manera efectiva y garantizar un cronograma de producción en masa.

2.5.3 Selección de herramientas de detección

Reemplazar el cuchillo rascador con un cuchillo multiusos, estabilizar el cuchillo multiusos con una regla de acero y usar una "cinta de prueba" como la Scotch4-1000 de 3M puede mejorar efectivamente la precisión de las pruebas de adhesión.

3. Conclusión

Para garantizar la calidad del recubrimiento final, este documento investiga la influencia de cada proceso en la adhesión de acuerdo con el flujo del proceso y proporciona los puntos de control y las soluciones, lo que proporciona una cierta referencia para que otras fábricas promuevan este proceso.