Полимерные порошковые (пластмассовые) покрытия металлических деталей широко применяются взамен окрасочных и других покрытий. В качестве исходных материалов служат термопластичные полимеры (поливинилбутераль, полиэтилен, пентапласт) и синтетические низкомолекулярные смолы (эпоксидные) в порошкообразном состоянии.
Сущность нанесения порошкообразных полимерных покрытий заключается в плавлении напыляемого порошка, нагретого до температуры растекания и его слипания с поверхностью детали.
Полимерные покрытия обладают высокой адгезией и антикоррозионными свойствами. Они придают изделиям эстетичный внешний вид, поверхность получается стойкой к механическим воздействиям.
Как правило, эти покрытия хорошо противостоят агрессивным средам. Покрытия из чистых полимеров получаются прозрачными. Для придания им непрозрачности добавляют в качестве наполнителя двуокись титана (сухие титановые белила), для подцветки в декоративных целях — светостойкие и термостойкие красители и пигменты.
Пигментами могут быть бокситы, придающие оттенок от светло-песочного и бежевого до красновато-коричневого, в зависимости от количества добавок, и сажа для получения серого цвета, фталоцианиновые красители (зеленый и голубой) дают цвета соответствующих оттенков.
Наносимый порошок должен обладать высокой дисперсностью. Для этого его тщательно перетирают вместе с добавками в шаровых мельницах и затем просеивают через сито с расчетом получения фракций зерен размером 30—200 мкм, так как более крупные зерна не успевают расплавиться и в дальнейшем приводят к образованию трещин в покрытии. Существует несколько методов получения полимерных покрытий.
Нанесение покрытий во взвешенном слое («кипящем» или «псевдокипящем») или вихревое напыление осуществляется следующим образом. Предварительно нагретую до температуры растекания порошка деталь погружают в его взвешенный слой и через несколько секунд вынимают обратно. Порошок свободно обволакивает нагретую деталь, плавится и растекается по поверхности, образуя равномерное покрытие.
Если запаса тепла в извлеченной детали оказывается недостаточно, ее помещают в нагревательную печь для окончательного оплавления. Взвешенный слой получается при продувании воздуха через пористое днище сосуда (трехслойная стеклоткань между двумя мелкими латунными сетками, пористая керамика, войлок), на которое насыпан порошок.
В таком состоянии взвешенный слой напоминает кипящую жидкость, причем первоначальный слой порошка увеличивается примерно в 1,5—2 раза. Этот метод имеет ряд преимуществ:
- небольшая продолжительность процесса напыления;
- можно напылять детали любой формы;
- применяется простое оборудование;
- нет потерь порошка.
Но для нанесения покрытий на крупные изделия он непригоден.
Напыление в электрическом поле идентично электроокраске.
Деталь подвешивают на заземленной подвеске, а на электростатический распылитель подается ток высокого напряжения. Отрицательно заряженные частицы порошка направляются по силовым линиям электрического поля и равномерно оседают на поверхности положительно заряженной детали.
Порошок наносится, как правило, на холодные изделия с последующим оплавлением в нагревательной печи.
Пневмоэлектростатическое напыление — это нанесение порошка в ионизированном взвешенном слое. Метод является совмещением вихревого напыления и напыления в электрическом поле. Сущность его заключается в том, что частицы порошка во взвешенном состоянии, получившие отрицательный заряд, равномерно оседают на поверхности положительно заряженных деталей.
При газопламенном напылении наносимый порошок проходит через пламя горелки, расплавляется и, направляясь на покрываемую поверхность, сцепляется с ней. Можсг использоваться при обработке крупногабаритных изделий.
Этот метод малопроизводителен. Кроме того, что часть порошка сгорает, часть недостаточно расплавляется, поэтому покрытие получается неравномерным. Разновидностью этого метода является струйное напыление, когда струя порошка и воздуха направляется на нагретую поверхность.
Технологический процесс нанесения покрытий во взвешенном слое заключается в следующем.
Подготовка поверхности под покрытие производится в камере 1 дробеструйным способом. Затем детали обдуваются сжатым воздухом и поступают на стол 2, где места, не подлежащие покрытию, изолируются силиконовым лаком, асбестом или фольгой. После этого детали вешают на подвески и загружают в печь 3, где нагревают до температуры 300—350 °С. Нагретые детали опускают во взвешенный слой порошка, который находится в открытой ванне 4. Воздух для получения взвешенного слоя должен быть чистым и теплым, поэтому пропускается через масловодоотделитель 7 и калорифер 8. Детали во взвешенном слое держат 20—30 с, после извлечения слегка встряхивают для удаления избытка порошка, а для окончательного оплавления помещают в нагревательную печь 5, где поддерживается температура 200— 300 °С.
На стеллаже 6 происходит охлаждение деталей. Ванна может быть оборудована вентиляционным устройством 9.
Нанесение порошка в электрическом поле обычно осуществляется на конвейерных полуавтоматических линиях.
Установка для напыления (типа ПЭРУП-2М) подобна окрасочной электрической установке (типа УЭРЦ-1). Источником высоковольтного напряжения служит каскадный генератор. На выходе генератора и на распыляющей насадке ручного пистолета-распылителя, подключенного к генератору высоковольтным кабелем, напряжение составляет 40—45 кВ, рабочий ток 150 мА. Напыляемый порошок подается к пистолету-распылителю от дозатора с системой включения и двумя бачками для порошка по шлангу давлением воздуха 0,05—0,15 МПа.
По дополнительной трубке подается воздух под давлением 0,02— 0,09 МПа к тангенциальным отверстиям в распыляющей насадке для создания завихрения порошка в насадке. Порошок в дозаторе приводится во взвешенное состояние струей воздуха давлением 0,01—0,03 МПа. Производительность установки до 80 м2/м.
Подготовленные детали подвешивают на подвесках на конвейер и в зоне действия пистолета-распылителя под вытяжной вентиляционной решеткой напыляют в холодном состоянии.
Напыленные детали поступают по конвейеру в проходную электронагревательную печь, где порошок оплавляется и равномерно растекается по поверхности деталей. После выхода из печи горячие оплавленные детали, перемещаясь по конвейеру, подходят к месту съема почти остывшими.
На некоторых заводах процесс нанесения порошка полностью автоматизирован и исключает необходимость применения ручных распылителей.
Полимерные покрытия наносят на различные кронштейны, кожуха электрооборудования, детали спускного механизма унитаза, детали замков и т. п., широко используя большую гамму цветов.
