粉末噴塗作為（wéi）鋁型材的表麵處理方式之一，由（yóu）於其4E特性以及（jí）表麵（miàn）效果多樣化，深受（shòu）消費者喜愛。 隨著生活水平提高（gāo）以及市場多樣化需求，金屬粉末噴塗（tú）型材的使用更加廣泛，在噴塗型材中占據的比例越來越高。但（dàn）是，由於金屬粉末種類（lèi）、規格、金屬粉品質、粉末（mò）質量各不相同，再加（jiā）上型（xíng）材生產廠家所用噴塗（tú）設備有一定區（qū）別，金屬粉末施工效果並不十分理想，其（qí）主要問題是表（biǎo）麵金屬效果與標準之（zhī）間的差異（yì），批次生產的色差以（yǐ）及施工不穩定（dìng）。本文從金（jīn）屬粉末的製備以及噴塗施工工藝角度出（chū）發，根據（jù）生（shēng）產現場實際經驗分析了金屬粉（fěn）末噴塗的施工要點，以供（gòng）行業專家參考。

 

1 金屬粉末噴塗機理

 

眾所周（zhōu）知，靜電粉末噴塗過程中，粉末塗料流化過後通過氣流（liú）輸送至（zhì）噴槍，噴槍通過（guò）高壓（yā）靜電發（fā）生器，在噴頭的電極針產生電暈放電，在電極附近產生了密集的負電（diàn）荷，粉末從槍頭噴出時，捕獲電荷成為帶（dài）電粉末，在氣流、電場以及自（zì）身重力的作用（yòng）下，飛（fēi）向接（jiē）地工件（jiàn），並吸附在型（xíng）材表（biǎo）麵上。金屬（shǔ）粉末靜電噴塗與常規粉末（mò）靜電噴塗原（yuán）理一致，但是由於金屬粉的特殊性，其噴塗機理需要（yào）作進一步說明。

假設噴槍是（shì）處於水平狀態的管道，粉末顆粒從噴槍中噴出（chū）初始階段受到壓縮氣傳送力、靜電力作用，我們可以將其（qí）視為多顆粒係統（tǒng）的（de）氣力輸送狀態以及電場力的疊加，根據Barth推導（dǎo）公式，外加電場多（duō）顆粒傳輸係統的動力方程為：

 

其中，是輸送氣體密（mì）度，是粉末顆粒（lì）密度，ε是空隙度，是碰撞壓（yā）力（lì）損失係數，為fanning 摩擦係數，c 是管道內顆粒速度，是氣體實際速度，是（shì）實（shí）際電場強（qiáng）度。

由(1)式（shì）可（kě）以看（kàn）出，粉末噴出動力狀（zhuàng）態與空氣輸送密度ρ(流速) 、粉（fěn）末顆（kē）粒密度(粒（lì）徑（jìng）) 、空隙度ε(粉量（liàng）) 電場強度Ex以及粉末帶電量q密切相（xiàng）關（guān），而與碰撞力、摩擦力以及渦流曳力等阻力可（kě）以忽（hū）略不計。粉末噴出過程中，空氣輸送密度、空隙度、電場（chǎng）強度屬於外界因素，因此，金屬粉與普通粉的區別就在於粉末顆粒密度() 、帶電量（liàng）(q) 的區別。

普通粉末經過（guò）粉碎、過篩後，其顆粒接近球體形狀，而金屬粉並（bìng）非都是球狀顆粒，為了獲得塗層表麵閃光效果，部分鋁銀粉、銅金粉以及珠（zhū）光雲母粉呈（chéng）片狀顆粒。這類顆（kē）粒在噴槍與型材之間的運動（dòng）過（guò）程中，其重力、渦流幹擾力影響十分明顯，其流動阻力公式為：

 

式中表示（shì）顆粒在流體流動方向上的投（tóu）影麵積，ξ 表示曳力係數，與（yǔ）顆粒運動的雷諾係數有關。片狀金屬粉在噴槍與型材之間飄忽（hū）不定，值也始終處於變化過程中，當金屬粉（fěn）末（mò）粒徑較小的時候，阻力相對減弱（ruò）。其次，鋁銀粉、銅金粉以及雲母粉的密度不一致（zhì），其中鋁銀粉密度較小，銅（tóng）金粉密度較大，由於重力的作用，如果以幹混（hún）的方（fāng）式加入塗料中（zhōng）則噴粉（fěn）過程中容易分離，處於bonding狀態的金屬粉則（zé）能夠與底粉保持一致性。 另外，鋁銀粉、銅金粉以及雲母粉的（de）導電（diàn）性差異十分明顯（xiǎn），大多數未經（jīng）過處理的雲母粉幾（jǐ）乎處於絕緣狀態，而鋁銀粉、銅金粉導電性非常好（hǎo），因此（cǐ）噴塗過程中的差異也就非常明顯。

 

2 金屬粉末塗料製備

 

金屬粉末（mò）塗料生產包括熔融擠出法、幹混法以及bonding技（jì）術。 熔融擠出法與（yǔ）傳統的粉末製備工藝一致，隻是在原料中加入了金屬顏（yán）料，然（rán）後高速預分散、熔融（róng）擠出、壓片破碎、磨粉篩分而製成成品，這種方法工藝雖然簡單，金屬粉與基粉得到均勻混合，但是生產工藝存（cún）在高溫基礎以及高溫剪切，容易造成金屬表麵氧化、金屬粒（lì）片破碎變形，噴塗過後的型材往往得不到理（lǐ）想（xiǎng）的金屬效果。幹混法是將金屬粉加入預先製備好的基粉中（zhōng），通過高速混合製成成品（pǐn），這種（zhǒng）方法的優點是金屬粉（fěn）末不容易被破壞，噴塗後的（de）金屬效果充分發揮，其明顯不足是金屬粉與基粉的分離現象很明顯，尤其在噴塗過程中由於重力、形狀、帶電量與基（jī）粉顆（kē）粒不一致，造成型材表麵色差、金屬效果不一致，同（tóng）時容易（yì）對粉泵、文丘管、噴槍（qiāng）電極針、扁（biǎn）平槍嘴造成磨（mó）損。bonding技術是在幹混法（fǎ）的基礎（chǔ）上改進而來的，金屬粉與（yǔ）基粉混合均勻後，在惰性氣（qì）體保護下，將溫度（dù）均勻穩（wěn）定（dìng）的升到樹脂軟化點，使基粉顆粒與（yǔ）金屬粉顆粒相互粘附，甚至部分包裹金屬粒片，從而使金（jīn）屬粉與基粉物化性能趨（qū）於一致，這就使噴塗（tú）過程中，金屬粉能夠良好的分散在型（xíng）材表麵，達到較好的金屬效（xiào）果。幹混法與（yǔ）bonding技術比較，幹混的金（jīn）屬粉（fěn）添加量隻能控製在7%以下，而bonding技術可以添（tiān）加到20%，隨著其工藝的成熟，bonding技術的應用（yòng）將（jiāng）更加廣泛。

為了達到用戶（hù）要求的（de）表麵效（xiào）果，金（jīn）屬粉的材質、規格、品質都必須通過嚴謹的挑選。目前，全球顏料工廠較多，提供的金屬粉（fěn）種類各異（yì）。較為常見的分為鋁銀粉、銅金粉以（yǐ）及珠光雲母粉。其中鋁（lǚ）銀粉分為浮型和非浮型，浮型鋁銀粉容易漂浮到（dào）塗層表（biǎo）麵，形成一層金屬表麵，但是耐化學品和耐候性很差; 非浮型（xíng）浮的傾向性相（xiàng）對較弱，但是（shì）能夠與基粉良好的結合，塗層的理化性能較好，而且能夠達到較好的金（jīn）屬效應，非浮（fú）型鋁（lǚ）粉通常經過表麵（miàn）處理，常見的（de）有TiO2包覆處理，溶膠包覆（fù）處（chù）理以及有機聚合物（wù）處理。銅金粉的組成主（zhǔ）要是（shì）銅或銅鋅合金，為了達到較好的銅（tóng）金效果（guǒ），銅粉顆粒表麵也往往覆蓋一層保護膜，而（ér）保護（hù）膜的厚度影響了其光的反射衍射，導致其表麵呈現金色、紅色、古銅或者青金顏色． 雲母粉橫斷麵類似於珍珠的結構（gòu），人（rén）工雲母粉（fěn）根據這一原理，在雲母芯片上包裹一（yī）層（céng）具有高折射指數的金屬氧化物（wù），如，TiO2、Fe2O3等，高折光指數（shù）的金（jīn）屬氧化物和低折光指數的（de）雲母芯片並行排（pái）列，從而產生了可視的彩虹顏色，如果控製金屬氧化物的厚度或者配比，雲母（mǔ）粉的顏色更加豐富（fù）。

 

3 金屬粉施工工藝（yì）

 

3.1 噴塗工藝參數（shù）

粉（fěn）末噴塗工藝參數見（jiàn）表1。

 

根據生產現場（chǎng）實際操作經驗，金屬粉末噴塗與常規粉末噴塗工藝大致（zhì）相同，但（dàn）是為了達到較為（wéi）理想的金屬效果（guǒ），還需要根（gēn）據（jù）金屬粉的種類、金屬粉粒徑來調整槍距、電（diàn）壓、粉量、霧化（huà）氣壓等工藝參數。 由於回收粉的（de）循環使（shǐ）用，金屬效果出現了梯次波（bō）動（dòng）的現象；而且固化工（gōng）藝（yì）對部分金屬粉影響也十分明顯（xiǎn）。

為了研究這些因素的影響，通過正（zhèng）交試驗，根據（jù）金屬粉種類、粒（lì）徑分布、槍距、電（diàn）壓、粉量、霧化氣壓、回收粉添加（jiā）、固化工藝8個因素來對比噴塗（tú）樣板表麵金屬效果與標準色板的一致性。

3.2 試（shì）驗方法（fǎ）

按照粉末種類分為幹混粉（fěn）及bonding粉，細分為鋁銀粉、銅金粉、雲（yún）母粉三大類，分別取樣5種，測試粒徑分布後，依次調（diào）節槍（qiāng）距、電壓、霧化氣壓、粉（fěn）量、回收粉添加、固化工藝6個因素（sù），每種測試3塊試驗板，用以與標準板對比試驗結果。

使用低（dī）倍鏡觀（guān）察噴塗表麵單位（wèi）麵（miàn）積內金屬閃（shǎn）光（guāng）數目，金屬效果一致（zhì）性即試驗板金屬閃光數（shù）目與標準板的比值，最後目視對（duì）比驗證數據的準確性，得出（chū）一（yī）係列影響金屬效果的工藝因素（sù）．

3.3 槍距對金屬（shǔ）效果的影響

取幹混鋁粉、銅（tóng）金粉、雲母粉分別按照槍距250～400mm進行調節，電壓設定為80kV，粉量、霧化氣壓、不（bú）添加回收（shōu）粉、固化（huà）工藝固定不變，得出槍距與金屬粉效果的關係。

由圖1可以看出，金屬粉施工過程（chéng）中，金屬粉效果隨槍距越遠，效果越（yuè）差． 其（qí）中鋁粉（fěn）在槍距處於250mm的時（shí）候金屬（shǔ）效果與標準（zhǔn）板十分接近，效果最佳；而銅（tóng）金粉由於其更好的帶（dài）電效果以及自（zì）身重力作用下（xià），在（zài）槍距較短時（shí），金屬效果（guǒ）比標準板更（gèng）好，但是試驗板上出現了反電離現象，因此槍距太近表麵綜合效果並不理想; 而雲母粉由於噴（pēn）塗（tú）時被塗層覆蓋，閃光效（xiào）果相對較差。

3.4 電壓對金屬（shǔ）效果（guǒ）的影響

取幹（gàn）混鋁粉、銅金粉、雲母粉分別按照電壓40～100kV 進行調節，槍距、粉量、霧化氣壓、不添加回（huí）收粉、固化工藝固定不變（biàn），得出噴塗電壓與金屬粉效果的關（guān）係。

 

由圖2可以看出，由於鋁粉的導電（diàn）性較銅金粉、雲母粉（fěn）更好，當電壓很低時，鋁粉（fěn）金（jīn）屬效果更明顯，達到標準板金（jīn）屬效果所需電壓也最低; 隨著電壓的增加，金屬效果與標準板的差異越來越小，當電（diàn）壓超過80kV 時，鋁粉和（hé）銅金（jīn）粉（fěn）試驗（yàn）板上出現反電離現象，粉末塗層被擊穿，表麵金屬效果反而不理（lǐ）想，因鋁（lǚ）粉帶電性更好，受到的反電離現象更明顯（xiǎn），金屬（shǔ）效果亦下降更（gèng）快; 雲母粉其導電性很弱加之自身重力影響，金屬效果隨著電壓繼續增加（jiā）而越來（lái）越明顯，與標準板之間的差異逐漸變小。

3.5 霧化氣壓對（duì）金屬效果的影響

取幹混鋁粉、銅金粉、雲母粉分別按照（zhào）霧化（huà）氣壓0.05～0.20 MPa 進行（háng）調節，槍距、電壓、粉量（liàng）、不添加回收（shōu）粉、固化工藝固定不變，得出霧化氣壓與金屬（shǔ）粉效果（guǒ）的關係。
 

由圖3可以看出，保證其（qí）他施工參（cān）數不變的條件下，當霧化氣壓在0.05 MPa時，金屬效果最佳，隨著霧化（huà）氣壓的增加，金屬效果反而下降。由於受重力（lì）( 雲母（mǔ）粉＞ 銅金粉＞ 鋁粉) 影（yǐng）響（xiǎng），重力越大，粉末下降速度越快，金屬效果越差。

3. 6 噴粉量對金屬效果的影響

噴粉量的大小決定了塗層的（de）厚度（dù），在保證其他施工參數不變的條（tiáo）件下，塗層表麵效果受型材（cái）的斷麵（miàn）、掛料的方式和密度、噴塗鏈（liàn）速（sù）的快慢、設備的導電性影響。金屬粉施工和普通粉的區別是，隨著噴粉量的增加，粉末中顏料被型材吸附的速（sù）度大於樹脂，表麵金屬效果被樹脂覆蓋（gài），與（yǔ）標（biāo）準板（bǎn）差異明顯；另外，部分粒徑小的金（jīn）屬顏料受電場力較（jiào）弱，噴塗時易邊（biān）緣化，影響塗層質（zhì）量（liàng）。

3.7 回收粉（fěn）對金屬效果的影響

金屬（shǔ）粉施（shī）工過程中，回（huí）收粉的（de）合理使用至關重要，直接影響到塗（tú）層的金屬效果，並且關係到生產成（chéng）本( 粉末利（lì）用（yòng）率)。回收粉添加比例不一致，將會引起批（pī）次色差、金屬粉含量少等質量缺陷，尤（yóu）其是幹混金屬粉，顏料在回收係統中易被粉碎（suì），單位（wèi）重量內顏料比重減少、粒徑變（biàn）小、帶電量減弱，加之（zhī）批次粉末顏料比（bǐ）重可能不一致，塗層金屬效果不理想。一般情況下，回收粉與新粉的摻加比例為1∶4～6，且盡量邊產生邊回收使用，不能直接使用的要（yào）及時打板確認合格後回收，部分質（zhì）量差的金（jīn）屬粉由施工方退回生產廠家（jiā），返工合格後才能使（shǐ）用，對顏色鮮豔的（de）金屬（shǔ）粉，回收粉比例應適當降（jiàng）低。

3.8 固化工藝（yì）對金（jīn）屬效果的影響

金屬粉的固化工藝與普通（tōng）粉基本一致，隻有高光（guāng）澤（zé）和紋理類例外。塗膜固化時，必須保證型材充分固化，事先設定好固化爐的最高固化溫度，掌握固化爐的加（jiā）熱速度，型材表麵的升溫速度及保持時間（jiān），這些參數都直（zhí）接影響（xiǎng）塗膜的金屬色彩效果。如高光澤、錘紋、砂紋類金屬粉要（yào）求固化（huà）升溫速度快、固化溫度高一些，而紋理類金屬粉固化溫度升溫速（sù）度快金屬紋理（lǐ）會變小變細，升溫速（sù）度慢則會變大變粗，所以嚴（yán）格穩定的固化工藝是金屬粉施工十分必要的。

 

 

4 結（jié）語

 

金屬粉因含（hán）有金屬顏料而（ér）導致靜（jìng）電（diàn）噴塗施工時與普（pǔ）通粉有較大差異（yì），塗層質量和工藝穩（wěn）定性很難保證。金屬粉末製備工藝（yì）和型材廠家靜電噴塗設備不盡相同，其施工參數和金屬效果（guǒ）有很大差（chà）異；通過對金屬粉靜電噴（pēn）塗機（jī）理進（jìn）一步梳理，得出金屬粉與普通粉的區別（bié）在於粉末顆粒密（mì）度() 、帶電量(q)的區（qū）別；結合施工現場經驗（yàn）和正交試驗數據，總結出（chū）影響金屬粉（fěn）施工效果的幾大因素，為各類金屬粉施工提供了（le）依據。