Порошковое напыление металла технология

Обновлено: 08.01.2025

Рассказываем о напылении металла: особенности и назначение технологии. Современные способы. Применяемое оборудование и приборы. Особенности ионно-плазменного и плазменного напыления. Лазерное, вакуумное и порошковое напыление.

Напыление металла – это технология изменения структуры поверхности изделия с целью приобретения определенных качеств, повышающих эксплуатационные характеристики. Обработку выполняют путем нанесения однородного металлического слоя на деталь или механизм. В качестве расходного материала используют специальные порошковые составы, которые подвергают термической обработке и придают им значительное ускорение. При ударном соприкосновении с поверхностью частицы осаждаются на плоскости.

Технология появилась в начале XX века в качестве альтернативы традиционным способам поверхностной модификации металлов. По мере изучения и развития методов напыления металлических изделий была образована отдельная отрасль – порошковая металлургия. Это технология получения порошков для изготовления из них различных изделий.

В современной промышленности напыление металлов считается одним из самых экономичных способов обработки. По сравнению с объемным легированием технология дает возможность получить необходимые эксплуатационные свойства поверхности при меньших затратах.

Сущность и назначение напыления металлов

Нанесение защитных покрытий на металл необходимо для многих отраслей промышленности. Цель напыления изделий – повышение базового эксплуатационного ресурса заготовки. Защитный слой обеспечивает надежную защиту от следующих вредных факторов:

воздействия агрессивных сред;
вибрационных и знакопеременных нагрузок;
термического воздействия.

Состав многокомпонентного порошка подбирают исходя из требуемых эксплуатационных качеств.

Использование нескольких составляющих повышает риск получения неоднородного покрытия ввиду расслаивания защитного слоя. Для решения этой проблемы используют специальные материалы канатного типа, где порошок фиксируется пластичной связкой.

В процессе напыления поток частиц направляют на поверхность металла. При взаимодействии с поверхностью распыляемые элементы деформируются, что обеспечивает надежный контакт с изделием. Качество адгезии с заготовкой зависит от характера взаимодействия частиц с подложкой, а также процедуры кристаллизации защитного слоя.

Способы напыления, применяемое оборудование

На заре развития технологии обработка изделий осуществлялась с помощью сопла горелки и обычного компрессора, которые обеспечивали нагрев расходного материала и скоростной перенос на осаждаемую поверхность. По мере развития технологии были разработаны новые методы получения защитного покрытия. Следующим этапом развития стало использование электродугового оборудования. Конструкция такого металлизатора проволочного типа была разработана в 1918 году.

Существует два вида процесса напыления:

Газодинамическое. Обработка осуществляется мельчайшими частицами, размер которых не превышает 150 мкм.
Вакуумное. Процедура протекает в условиях пониженного давления. Образование защитного слоя происходит в процессе конденсации напыляемого материала на базовой поверхности.

Рассмотрим основные способы обработки, а также особенности используемого оборудования для напыления.

Напыление в магнетронных установках

Технология магнетронной вакуумной металлизации основана на действии диодного газового разряда в скрещенных полях. В процессе работы установки в плазме тлеющего заряда образуются ионы газа, которые воздействуют на распыляемое вещество. Основными элементами магнетронной системы являются:

Функция последнего элемента заключается в локализации плазмы у основания распыляемого вещества – катода. Любая магнитная система состоит из центральных и периферийных магнитов постоянного действия. На катод подают постоянное напряжение от источника питания. Под действием тока происходит распыление мишени при условии, что заряд будет стабильно высоким на протяжении всей процедуры.

Преимущества магнетронного метода:

высокая производительность;
точность химического состава осажденного вещества;
равномерность покрытия;
отсутствие термического воздействия на обрабатываемую заготовку;
возможность использования любых металлов и полупроводниковых материалов.

С помощью установок получают тонкие защитные пленки в среде специального газа. Напыляемым материалом могут выступать металлы, полупроводники или диэлектрики. Скорость образования слоя зависит от силы тока и давления рабочего газа.

Ионно-плазменное напыление

Одна из разновидностей вакуумного напыления металла на поверхность. Метод является следующим этапом развития технологии термического осаждения, которая основана на нагреве исходных материалов до точки кипения с их дальнейшей конденсацией на заготовках.

В состав принципиальной схемы оборудования для ионно-плазменного насаждения входят следующие элементы:

анод;
катод-мишень;
термокатод;
камера;
заготовка.

Алгоритм действия установки:

В камере создается пониженное давление.
На термокатод, который является вспомогательным источником электронов, подается ток.
Вследствие нагрева возникает термоэлектронная эмиссия.
В камеру подают инертный газ. Наибольшей популярностью пользуется аргон.
Между анодом и термокатодом возникает напряжение, которое инициирует образование плазменного тлеющего заряда.
На катод подают мощный заряд.
Положительные ионы воздействуют на распыляемый материал-мишень.
Распыленные атомы осаждаются на заготовке в виде тонкого покрытия.

Ионно-плазменное осаждение используют в качестве декоративных или защитных покрытий, которые характеризуются высокой плотностью и прочностью, а также отсутствием изменений в стереохимическом составе.

Для изменения цвета изделия в технологический цикл добавляют реактивные газы: кислород, ацетилен, азот или углекислоту.

Плазменное напыление

Рабочая температура плазмы может достигать 6000 ºC. Это способствует высокой скорости осаждения состава на поверхности. Длительность процесса – десятые доли секунды.
Существует возможность изменения структурного состава поверхности заготовки. Вместе с горячей плазмой в верхние слои изделия могут диффундировать отдельные химические элементы.
Плазменная струя отличается неизменными показателями давления и температуры. Это положительно влияет на качество напыления.
Благодаря малому времени обработки заготовка не подвергается вредным поверхностным факторам, таким как перегрев или окисление.

В качестве источника энергии для образования плазмы используют искровой, импульсный или дуговой разряд.

Лазерное напыление

повышения прочности поверхностного слоя;
восстановления геометрии изделия;
снижения коэффициента трения;
защиты от коррозионных процессов.

В отличие от прочих методов металлизации источником тепла является энергия излучения лазера. Высокая точность фокусировки позволяет добиться концентрации энергии точно в зоне работы. Это снижает термическое воздействие на заготовку, что позволяет избежать изменения геометрии изделия и дает возможность осуществить напыление практически любого материала.

Благодаря высокой скорости охлаждения в поверхностном слое металла образуются структуры с высокой твердостью, что повышает эксплуатационные характеристики детали.

Вакуумное напыление

Вакуумное напыление металла – эффективный и универсальный способ металлизации поверхности. С помощью данного метода можно обрабатывать практически любое изделие. За время технологического цикла с материалом происходит ряд превращений:

испарение;
конденсация;
адсорбция;
кристаллизация.

Производительность процесса зависит от многих факторов: структуры заготовки, типа наносимого материала, скорости потока заряженных частиц и многих других.

Вакуумные установки отличаются принципом действия. Существует непрерывное, полунепрерывное, а также периодическое оборудование.

Порошковое напыление

Порошковое напыление металлов полимерными материалами является наиболее эффективным способом получения высококачественного покрытия с декоративными или защитными свойствами.

Порошок для распыления представляет собой смесь каучука и цветного пигмента. Его наносят на поверхность с помощью специального электростатического пистолета. При этом порошок приобретает заряд, который способствует эффективному сопряжению с заготовкой.

Для получения качественного покрытия необходимо тщательно подготовить поверхность. Суть процедуры заключается в очистке заготовки от загрязнений и следов коррозии с последующим обезжириванием.

Для использования технологии в промышленных масштабах используют специальные покрасочные линии автоматического или ручного действия.

Напыление металла – одна из самых эффективных технологий модификации поверхности. Обработка позволяет получить покрытие с декоративными или защитными качествами, которые повышают эксплуатационные свойства изделия. А что вы думаете о данной технологии? Какой метод считаете наиболее перспективным? Напишите ваше мнение в блоке комментариев.

Сущность и задачи газодинамического напыления

Газодинамическое напыление металла: цель, назначение, разновидности технологии. Преимущества и недостатки метода. Область применения. Оборудование и особенности применения холодного напыления.

Газодинамическое напыление металла выполняется с целью придания поверхностям металлических и неметаллических изделий необходимых свойств. Это может быть повышение электро- и теплопроводности, прочности, защита от воздействия коррозионных процессов, восстановление геометрических размеров и т. д. При этом в зависимости от конкретной задачи, зависящей от металла изделия, подбирается необходимое оборудование, расходные материалы и технология выполнения напыления. Чаще всего поверхности подлежат металлизации, при этом наносимое покрытие имеет высокую адгезию с материалом, на которую оно наносится, а изделие получается механически прочным. Напыляться могут чисто металлические порошки или смеси, в состав которых, помимо металлической составляющей, вводится керамический порошок в определенных количествах. Это значительно удешевляет технологию получения порошкового покрытия и не сказывается на его свойствах.

Суть и назначение технологии газодинамического напыления

Сущность метода холодного газодинамического напыления заключается в нанесении и закреплении на поверхности изделия или детали твердых частиц металла или смеси материалов размером от 0,01 до 50 мкм, разогнанных до необходимой скорости в воздухе, азоте или гелии. Такой материал называют порошковым. Это частицы алюминия, олова, никеля, баббиты разных марок, смесь алюминиевого порошка с цинком. Среда, с помощью которой осуществляют перемещение материала, может быть холодной или подогреваться до температуры не выше 700 °C.

При контакте с поверхностью изделия происходит трансформация пластического типа, а энергия кинематического вида переходит в адгезионную и тепловую, что способствует получению прочного поверхностного слоя металла. Порошок может наноситься не только на металлические поверхности, но и на выполненные из бетона, стекла, керамики, камня, что значительно расширяет область применения способа создания поверхностей с особыми свойствами.

В первом случае в качестве рабочей среды, перемещающей порошковый материал размером от 5 до 50 мк, используют гелий и азот. Частицы металла, если они движутся, имеют давление больше 15 атм. Во втором случае используется сжатый воздух, который подается под давлением, не превышающим 10 атм. Различаются эти виды еще и такими показателями, как мощность подогрева и расход рабочей среды.

Этапы напыления следующие:

подготовка поверхности изделия к напылению механическим или абразивным способом;
нагревание рабочей среды (воздух, азот, гелий) до установленной в технологическом процессе температуры;
подача нагретого газа в сопло оборудования вместе с порошком под необходимым давлением.

В результате порошок разгоняется в потоке до сверхзвуковых скоростей и соударяется с поверхностью детали или изделия. Происходит напыление слоя металла толщиной, величина которой зависит от температуры нагрева подаваемого газа и давления.

Подготовку поверхности изделия абразивным способом выполняют, применяя само оборудование для нанесения газодинамического напыления простой сменой параметров режима.

Область применения этого вида напыления довольно обширная. С помощью метода осуществляют герметизацию течей в емкостях и трубопроводах, ремонт деталей и отливок из легких сплавов, наносят электропроводящие, антикоррозионные и антифрикционные покрытия, устраняют механические повреждения, восстанавливают посадочные места в подшипниках.

Главные плюсы метода

выполнение работ при любых климатических условиях (давлении, температуре, влажности);
возможность применения оборудования стационарного и переносного типа, что в последнем случае позволяет осуществлять работы по месту их проведения;
возможность нанесения покрытия на локальные участки (дефектные места);
возможность создания слоев с разными свойствами;
возможность создания слоя необходимой толщины или разных по толщине в многослойных покрытиях;
процесс не оказывает влияния на структуру изделия, на которое наносится напыление, что является важным преимуществом;
безопасность;
экологичность.

К недостатку этого вида напыления относят только один факт. Слои можно наносить на пластичные металлы, такие как медь, цинк, алюминий, никель и сплавы на их основе.

Производители разных стран выпускают оборудование стационарного и переносного типа для ручного и автоматизированного нанесения покрытий разной производительности на разные металлы.

Применяемое оборудование

емкости для порошка;
системы подачи рабочей среды, включая баллон для сжатого газа и все необходимые комплектующие к нему;
сопла (как правило, их несколько, они разной конфигурации и применяются для разных режимов напыления);
пульта управления.

В РФ качественное оборудование для напыления газодинамическим способом выпускает центр порошкового напыления в Обнинске под товарным знаком «ДИМЕТ». Оно соответствует требованиям отечественных ГОСТов, сертифицировано и защищено патентами во многих странах, включая Россию.

Процесс ремонта детали газодинамическим напылением показан на видео:

Просим тех, кто работал с разными типами оборудования по газодинамическому напылению и разными металлами и типами порошков поделиться опытом в комментариях к тексту и рассказать, каким способом выполнялись подготовка поверхности и сам процесс напыления.

Технология и процесс плазменного напыления

Плазменное напыление – технологический процесс диффузионной металлизации, с помощью которого можно эффективно формировать защитное покрытие и проводить восстановление изношенных частей металлических изделий. Рассмотрим сущность процесса.

Несущая поверхность детали иногда требует доработки: изменения структуры или свойств механических и физических параметров. Провести такое преобразование можно, используя плазменное напыление. Процесс является одним из видов диффузии, при которой происходит металлизация внешнего слоя изделия. Для осуществления такой обработки применяют специальное оборудование, способное превращать металлические частички в плазму и с высокой точностью переносить ее на объект.

Свойство покрытий, полученных путем диффузионной металлизации, отличается высоким качеством. Они имеют хорошую адгезию к основанию и практически составляют с последним единое целое. Универсальность метода заключается в том, что нанести можно абсолютно любые металлы, а также другие материалы, например полимеры.

Получить напыление способом плазменного переноса частиц можно только в условиях производственных цехов на заводах и фабриках.

Сущность и назначение плазменного напыления металлов

Суть процесса плазменного напыления заключается в том, что в струю из плазмы, которая имеет сверхвысокие температуры и направлена на обрабатываемый объект, подают дозированное количество частиц металла. Последние расплавляются и, увлекаемые струей, оседают на поверхности детали. К плазменному напылению прибегают в следующих случаях:

Создание защитного слоя на изделии. Это может быть механическое усиление, когда на менее прочное основание наносят более прочный металл. С помощью диффузионной металлизации также можно увеличить сопротивляемость детали коррозионному воздействию, если наносить пленку из оксидов или металлов, мало подверженных окислению.
Восстановление изношенных деталей. В этом случае за счет нового слоя покрытия можно убрать дефекты разрушения поверхности, чтобы придать изделию первоначальное состояние. В качестве материала напыления здесь используют металл, идентичный материалу основания.

Плазменное напыление отличается от других видов напыления рядом особенностей:

Благодаря тому что плазма воздействует на исходное основание при помощи сверхвысоких температур (5000–6000 градусов по Цельсию), процесс протекает в ускоренном режиме. Иногда достаточно долей секунд, чтобы получить заданную толщину напыления.
Диффузионная металлизация позволяет наносить как монослой на поверхность, так и делать комбинированное напыление. При помощи плазменной струи можно дополнять диффундируемый металл элементами газа, необходимыми для насыщения слоя элементарными частицами нужных химических элементов.
При плазменном напылении практически отсутствует эффект дополнительного окисления основного металла. Это связано с тем, что реакция протекает в среде инертных газов без привлечения кислорода.
Финальное покрытие обладает высоким качеством за счет идеальной однородности и равномерности проникновения атомов напыляемого металла в слой основания.

Методом диффузионной металлизации плазменного типа можно получать слои толщиной от нескольких миллиметров до микрон.

Технология и процесс напыления

При газоплазменном напылении металлов основой рабочей газовой среды являются инертные газы азот или аргон. Дополнительно по необходимости технологического процесса к основным газам может быть добавлен водород. Между катодом, в качестве которого выступает электрод в виде остроконечного стержня внутри горелки, и анодом, коим является подвергаемое водяному охлаждению сопло из меди, в процессе работы возникает дуга. Она прогревает до необходимой температуры рабочий газ, который обретает состояние плазменной струи.

Одновременно в сопло подается металлический материал в виде порошка. Этот металл под воздействием плазмы превращается в субстанцию с высокой способностью к проникновению в поверхностный слой обрабатываемого изделия. Распыляемый под давлением расплавочный материал оседает на основании.

Современные плазменные горелки имеют КПД в пределах 50–70 %. Они позволяют работать с любыми металлами, в том числе и тугоплавкими сплавами. Плазменное напыление – полностью управляемый процесс, позволяющий регулировать скорость подачи плазмы, мощность и форму струи.

В случае восстановления формы детали путем плазменного напыления технологический процесс имеет следующие этапы:

Подготовка напыляемого материала. Суть процесса заключается в сушке порошка в специальных шкафах при температуре 150–200 градусов по Цельсию. При необходимости порошок также просеивают через сито для получения однородных по размеру гранул.
Подготовка подложки или основания. На этом этапе с поверхности детали удаляют все посторонние включения. Это могут быть окислы либо различные загрязнения масляными веществами. Для лучшего сцепления основание может быть подвергнуто дополнительному процессу образования шероховатости. Если на изделии имеются участки, которые не следует подвергать напылению, их закрывают специальными экранами.
Напыление слоя металла и операции по заключительной обработке полученной поверхности.

К подложке напыляемый материал может доходить в твердом состоянии, в пластичной форме либо в жидком виде. Это определяется режимом технологического процесса.

Источник электрического питания. Его назначение – питать схему формирования высоковольтного разряда и всех систем.
Блок формирования разряда. В зависимости от устройства схемы может генерировать искровые разряды, импульсные высокочастотные напряжения либо сплошную электрическую дугу.
Резервуары хранения газа – это чаще всего обычные газовые баллоны.
Камеру, где непосредственно происходит напыление. Внутрь такого герметичного резервуара помещают обрабатываемую заготовку и плазмотрон.
Установку вакуумного типа с насосом. В задачи этого агрегата входит создание требуемого разряжения в камере и образование тягового потока для подачи рабочей среды.
Плазмотрон – устройство, которое снабжено соплом для подачи рабочей среды и системой приводов для перемещения сопла в пространстве.
Систему дозирования напыляемого порошка. Служит для точной подачи необходимого количества напыляемого материала в единицу времени.
Охлаждающую систему. В задачу этого элемента входит отвод лишнего тепла от области сопла, через которое проходит раскаленная плазма.
Аппаратную часть. Она включает в себя компьютер, который управляет всем процессом плазменного напыления.
Систему вентиляции. Она служит для отвода отработанных газов из рабочей камеры.

Современные установки диффузионной металлизации имеют специальное программное обеспечение, позволяющее путем введения заданных параметров проводить полностью автономную операцию обработки изделия. В задачи оператора входит установка детали в камеру и задание точных условий проведения процесса.

Способы нанесения порошковой краски: электростатический и трибостатический

Впервые порошковая краска появилась в Германии еще в 1950-х годах. Тогда были запатентованы несколько технологий покрытия металлических изделий электростатически заряженными частичками. Сейчас окрашивание металла выполняется эпоксидными, полиэфирными или эпоксидно-полиэфирными материалами термореактивным либо термопластичным способом. Вначале металлическая поверхность проходит механическую и химическую подготовку. Затем в специальной камере детали окрашиваются порошковым составом электростатическим, трибостатическим или другим методом.

Виды порошковых красок

По способу образования защитно-декоративной пленки порошковые краски различаются 2-х видов. В термореактивные ЛКМ входят отвердители: при нагреве между химическими группами происходит реакция, в результате порошок растекается и полимеризуется. В таких составах содержатся эпоксидная смола, полиэфирные смеси, акрил, полиуретан. Материалы согласно технологии запекаются и отвердевают только раз. Полученное термореактивным способом покрытие устойчивое к воздействию тепла и химикатов.

Типы порошковых красок

К УФ порошковым краскам принадлежат фотополимеризуемые материалы с химическим фотоинициатором. Последний молниеносно реагирует на ультрафиолетовую энергию, что приводит к отверждению либо сшиванию. УФ порошок перед затвердением расплавляется за 1-2 мин при температуре 110-130 °C. Термопластичные краски, состоящие из ПВХ, пластмасс и полиамидов, применяются для покрытия проволоки и схожих изделий, которые при отделке непрерывно перемещаются. Наносятся такие мягкие и эластичные покрытия в флюидизированном слое.

Различаются 3 основных типа порошковых красок по химсоставу.

Эпоксидные. Обладая прочным составом, хорошо защищают от ржавления. Устойчивы к химическим растворителям и влаге, но под воздействием ультрафиолета могут видоизменяться.
Полиэфирные. Не пигментируются, не боятся УФ лучей. Выдерживают воздействие химических растворителей, но отличаются токсичностью.
Эпоксидно-полиэфирные. Промежуточный вариант между двумя первыми типами. Не токсичны, устойчивы к воздействию ультрафиолета, хорошо выдерживают удары. Среди минусов — невысокая стойкость к растворителям и влаге.

На полиэфиры схожи уретаны. Они прочные, гладкие, коррозионно- и химически стойкие. Этими материалами по уникальной технологии покрываются топливные баки, кондиционеры, сельхозоборудование, дверная фурнитура и автомобильные диски.

Каковы преимущества и недостатки порошковых красок

Нанесение порошкового покрытия происходит экономно. На поверхности окрашиваемой детали электростатически прилипает оптимальное количество порошка.

Излишние частички, которые осыпаются, не идут в отходы — они собираются и применяются повторно.

В составе порошковой краски нет растворителей, поэтому не требуется проводить мероприятия по удалению токсичных паров из замкнутого рабочего пространства. Технология нанесения ЛКМ очень проста. После овладения правилами работы со специальным инструментом сухое окрашивание по сравнению с традиционным будет проходить значительно быстрее. После нанесения сухая краска согласно технологии сохнет всего лишь 0,5 ч.

Экономические потери от покраски

Порошковые материалы значительно менее пористы, чем разведенные растворителем. Они хорошо защищают металлические детали от ударов и ржавления. Большинство модификаций сухих красок отлично выдерживают воздействие разных внешних факторов, в том числе ультрафиолетовых лучей, зноя и мороза.

Порошковые краски — экологически чистые. Их органические соединения не наносят вреда человеческому здоровью и окружающей среде. При использовании такого материала загрязнение воздуха в цеху не происходит, а опасность возгорания полностью отсутствует.

У порошковых ЛКМ имеются и минусы:

детали отделываются только специальной техникой в закрытом помещении;
изменять цвет и оттенок порошка технически не представляется возможным;
если на поверхности металла имеется царапина или скол, придется полностью перекрашивать изделие или устранять дефект специальным маркером;
поскольку краска наносится при ≈ 200 °C, то отделывать ею можно только изделия, выдерживающие высокую температуру.

Кроме того, при нанесении порошка на деталь сложной формы могут возникнуть технические сложности — внутренние углы могут не прокраситься.

Подготовка поверхности для нанесения краски

Перед напылением порошковой краски изделие по технологии предварительно подготавливается механическими и химическими способами. На первой стадии удаляется грязь, старая краска и ржавчина. Выполняются эти работы абразивным способом — болгаркой, пескоструйкой либо другим инструментом. Затем выполняется химическая подготовка. Поверхности детали обезжириваются, травятся, фосфатируются, промываются водой. А также обрабатываются конверсионным слоем, пассивируются и сушатся.

Способы нанесения порошка

Среди нескольких способов нанесения порошка на поверхность наибольшую популярность обрели электростатическое и трибостатическое окрашивание.

Электростатический

Электростатический способ нанесения краски

При самом распространенном способе нанесения порошковой краски на металлические предметы применяется электростатический пистолет. Этот инструмент работает на сжатом воздухе и для подзарядки порошка на выпуске использует высоковольтный электрод. Объект, подлежащий покраске, заземляется для прилипания к нему частичек порошка. У пистолетного электрода обычно минусовая полярность, у детали — плюсовая. Для отделки металлической поверхности нейлоновыми порошками полярности меняются на противоположные. Хотя электростатический способ наиболее популярный, но у него имеется недостаток — между окрашиваемыми элементами и пистолетом возникает высокое напряжение, поэтому из-за фактора клетки Фарадея трудно покрыть металл в углублениях.

Трибостатический

Трибостатический способ покраски

Второй по популярности — трибостатический способ. Как и в первом случае, порошок нагнетается сжатым воздухом, но при этом методе заряд происходит по причине фрикционного контакта внутренней части пистолета и частичек порошка. Электроны согласно технологии отделяются от краски, микрочастицы которой, обретя положительный заряд, притягиваются к подложке. Поскольку между инструментом и обрабатываемой деталью нет электростатического поля, то фактор клетки Фарадея нивелируется, а частички достигают углубленных частей. Такая технология уступает по частоте применения электростатической. Дело в том, что скорость окраски трибостатическим пистолетом относительно ниже. Помимо того, зарядить таким способом доступно лишь часть порошковых составов, для которых, однако, не нужен источник высокого напряжения.

Нанесение порошковой краски на металл

На очищенную деталь напыляется порошок. По ходу нанесения порошковой краски частички электрозаряжаются от источника извне или при трении между собой. Электрополем микрочастицы переносятся на изделие с противоположным зарядом. Неосевшие частички по технологии улавливаются в специальной камере, после чего используются повторно. Деталь с прилипшей к её поверхности краской перевозится для запекания в камеру полимеризации. В последнем порошковый слой превращается в высококачественное монолитное покрытие.

Нанесение порошковой краски на металл

При формовке покрытия порошковая краска нагревается, оплавляется, становится монолитной. В завершение в результате остывания термопластичных материалов либо отвердения термореактивных аналогов создается очень прочная пленка. Преобразование красящей субстанции происходит в 3 стадии. В результате оплавления порошок переходит в сгущенное состояние. Из вязко-текущей субстанции образуется монолитный слой. Отделываемое изделие смачивается расплавленным полимером, в результате создается прочное, твердое и долговечное покрытие. Сейчас защита металла порошковым покрытием проводится в Москве и многих других городах России.

Порошковая краска по металлу: выбираем подходящую и красим правильно

Покрасить металл непросто. Большинство привычных нам красок с ним не дружат – не выдерживают больших температур и влаги. Но технологии изготовления колерных составов претерпели большие изменения. Пример таких изменений – порошковая краска по металлу. Читайте до конца и узнаете, как красить порошковой краской, ее разновидности, а также некоторые правила и рекомендации по нанесению.

Порошковая краска – материал с цветным пигментом в виде порошка. Она защищает металлическую поверхность от влаги, предотвращает появление ржавчины. Долговечность, дополнительную прочность и даже электроизоляция – ее особенность.

Помимо пигмента в состав входят и другие вещества: смолы образуют пленку, а катализаторы отвечают за отвердение. Покраска порошковой краской распространена в строительстве, автомобильной промышленности и интерьерном дизайне. Так можно добиться матовой или глянцевой, объемной или плоской поверхности.

Краска делится на 2 вида:

Термопластичные. Решающим фактором здесь является высокая температура. В состав добавляют смолы: винилы, нейлоны или полиэстер. После нагрева они образуют твёрдое покрытие с сохранением состава и структуры исходного сырья. Такое порошковое окрашивание позволяет нагревать металлический предмет повторно и заново формировать слои.
Термореактивные. Образование пленки происходит в результате химической реакции. Для производства красок используют акриловые, эпоксидные или полиэфирные смолы.

Термоактивные колеры подходят для изделий, эксплуатация, которых происходит в тяжелых климатических условиях. После нанесения порошковое покрытие преобразуется и не деформируется после повторного нагревания.

Компоненты в составе безопасны. У них высокая степень сыпучести, из-за чего они не прилипают к предметам и коже. Срок годности неограничен, цвет не блекнет, консистенция не густеет со временем. Свойства сохраняются до момента применения. Растворитель не нужен.

Технология окрашивания

При порошковой покраске технология окрашивания имеет огромное значение. Суть – в распылении сухих частиц на обезжиренную и очищенную поверхность. На поверхность металла, заряженную отрицательно, с лёгкостью прилипают положительно заряженные частицы краски. Так формируется ровный и однородный слой.

Используют всего два способа напыления:

Электростатическое. На заземленную поверхность наносят порошок, заряженный электростатикой. Делают это с помощью пистолета для порошковой покраски. Колер обретает электрический заряд благодаря ионизированному воздуху. Он находится в области коронного разряда и образуется между электродами заряжающего наконечника и поверхностью для покраски.

Источник высокого напряжения встроен в конструкцию распылителя. Основной недостаток этого способа – невозможность нанесения краски в мелкие углубления и выемки.

Трибостатическое. В этом способе используют сжатый воздух. В результате трения о диэлектрик появляется заряд. Он и удерживает молекулы краски на окрашиваемой поверхности. Диэлектриком служит фторопласт – из этого материала сделан распылитель. Этот способ используют для покраски изделий со сложной геометрией. Есть возможность использовать многоструйные насадки, именно они и повышают точность и равномерность нанесения краски.

Этапы работ

Технология порошкового окрашивания состоит из трёх этапов работ: подготовки поверхности, окрашивания и полимеризации.

Подготовка поверхности

Она включает в себя: очистку от загрязнений, обезжиривание, фосфатирование.

С поверхности металлического изделия удаляют грязь, ржавчину и окислы. Если пропустить этап очистки, краска слезет и придётся переделывать. Лучший способ очистки – дробеструйный. Мелкие гранулы под давлением или с помощью центробежной силы направляются на поверхность. В качестве гранул используют чугунные или стальные гранулы, а также песок.

Видео описание

В этом видео показано, как очистить металл от ржавчины

Для обезжиривания поверхности перед порошковым окрашиванием металлических изделий подойдёт химическая очистка или травление. В качестве реагента берут серную, азотную или фосфорные кислоты. Фосфатирование похоже на грунтование. При обработке специальным составом образуется фосфатная пленка, улучшающая адгезию.

Окрашивание

Для этих целей оборудуется специальное помещение – камера – с принудительной системой отсоса воздуха. В камерах проходного типа окрашивают крупногабаритные изделия, в тупиковых – мелкие детали. Специальный пистолет распыляет колер. Поэтапно процесс выглядит так:

В специальный бункер засыпается порошковая краска и смешивается там с воздухом. Регулировка пропорций происходит при помощи вентилей.
Через распылитель с высоковольтным источником проходит смесь краски и воздуха, приобретая положительный заряд.
Происходит процесс распыления краски на изделие.
Последний этап – вытяжка удаляет незакрепленные частицы. Поступая в специальный бункер, они снова направляются по покрасочному циклу.

Полимеризация

После нанесения порошка объект перемещается в печь. Далее нагревается под воздействием постоянного значения поддерживаемой температуры.

В этом видео показаны последствия недопекания и перепекания краски

Происходит процесс полимеризации краски. На прохождение полного цикла необходимо 15-30 минут. Микрочастицы порошковой краски оплавляются, образуя при этом плёнку, затем отвердевание и охлаждение. Время этого этапа зависимо от размера детали, вида печи и типа краски.

Температурный режим, необходимый для процесса, удерживают в диапазоне 150-200 °C. После чего расплавленный порошок заполняет все малые неровности, это гарантирует плотный контакт краски и поверхности.

Потом деталь охлаждается. Покрытие становится прочным, а изделие получает защиту от неблагоприятных воздействий окружающей среды.

Правила и рекомендации

Рекомендуется использовать краски только проверенных производителей.
Состояние подвесных крючков, ответственных за заземление изделий играет ключевую роль, в противном случае происходит нарушение электростатического механизма удерживания и распределение порошковой краски на окрашиваемой поверхности. Операция очистки, а также контроль цепи заземления необходимо провести технологически верно.

В этом видео показан процесс покраски порошковой краской

Для напыления порошковых материалов, использовать минимально нужное количество воздуха. При перенасыщении происходит увеличение расхода колера, усиление нагрузки на оборудование, нарушение процесса электризации, изменение гранул порошкового материала, плюс, видимость в окрасочной камере заметно ухудшается.

Использовать воздух лучшего качества, без примесей.
Внимательно гомогенизировать порошковую смесь перед использованием.
Не допускать смешивания разных цветов. Перед использованием нового цвета – тщательно очистить оборудование.
Уделить большое внимание подготовке поверхности перед покраской.
Условия хранения порошковых красок необходимо соблюдать во избежание ухудшения исходного сырья, что отразится на конечном результате.
Технологический процесс должен быть соблюдён в деталях на всех этапах покрасочных работ.
Контроль, профилактика и обслуживание агрегатов – необходимость.
Правильно настроенные производственные циклы, гарантируют уменьшение потерей красящего пигмента до 2%-5%.

Правила и рекомендации помогут добиться равномерности и эластичности покрытия, а также долгого срока эксплуатации.

Коротко о главном

Порошковая краска – современный вид красящих материалов по металлу. Область применения – от покраски мелких бытовых приборов и предметов интерьера, до металлоконструкций.

Существует два основных порошковых вида красок – термопластичные и термореактивные. Выбор метода зависит от поставленных задач. Так же существует всего два типа технологий окрашивания – электростатическое и трибостатическое. В первом случае используют мощный источник высокого напряжения, во втором он отсутствует.

Покраску делают в 3 этапа: сначала подготавливают поверхность – очищают от грязи, пыли и старых слоев краски. Изделия окрашивают, используя систему отсоса воздуха. Заключительный этап – полимеризация. Окрашенный предмет отправляется в печь, чтобы зафиксировать краску, далее происходят процессы отвердевания и охлаждения.

Читайте также: