Порошковая покраска алюминия: суть технологии

Порошковая покраска алюминия является предпочтительным способом нанесения декоративного и защитного слоя на заготовки и готовые изделия из цветного металла. Технология отличается простотой, относительной дешевизной, при этом окрашиваемый слой получается прочным и долговечным.

Существуют разные составы порошковых красок и методы их нанесения на алюминиевую поверхность. Из нашего материала вы узнаете о сути технологии и этапах производственного процесса.

Преимущества технологии нанесения порошковой краски на алюминий

Всем, кто когда-либо занимался покраской металлических изделий, известно, что нанесение краски на алюминиевую поверхность является довольно непростой задачей. Сложность состоит в том, что алюминиевые материалы имеют очень плохую адгезию с обычными жидкими красящими средствами, а через некоторое время после их нанесения слой покрытия растрескивается и исчезает. Окрашивание с помощью распыления аэрозольных красок дает лучший эффект.

Сегодня самой эффективной технологией считается порошковая покраска алюминия. Подобное покрытие является надежным и стойким. Такая методика подразумевает равномерное распределение порошкового слоя на алюминиевой поверхности с последующей полимеризацией частиц, в результате чего обеспечивается устойчивое и надежное покрытие с большим сроком службы.

Особенностью алюминия является то, что при контакте с воздухом начинается процесс окисления металла с образованием поверхностной оксидной пленки. Следовательно, порошковая покраска алюминия должна выполнять не только функцию декорирования, но и защиты, которая обеспечивается созданием непроницаемой пленки, защищающей металл от взаимодействия с воздухом, влагой и предохраняющей от воздействия внешних негативных факторов.

Суть технологии порошковой покраски алюминия – нанесение красителя методом напыления на предварительно обработанную поверхность изделия из алюминия с целью проведения последующей термохимической реакции между материалами. Для этого необходимо изделие с напылением поместить в специальную термическую камеру для нагрева, в которой произойдет расплавление частиц с образованием прочного пленочного слоя, обладающего защитными свойствами.

В большинстве случаев на линиях порошковой покраски алюминия внедряют в процесс эффективную рециркуляцию и вторичное использование напыляемого порошка. Это способствует увеличению итоговой эффективности применения порошка до 95–98 %. Изменение цвета при покраске происходит довольно просто и быстро. Примерно 99 % порошка, который предназначался для напыления, но не вошел в состав готового порошкового покрытия, возвращают в цикл покраски для повторного напыления. В результате отходы краски при таком методе совсем малы, поэтому такое производство является почти безотходным.

Виды красок для порошкового окрашивания алюминия

Краски, используемые при порошковой покраске алюминия, подразделяются на два вида:

1. Термопластичные порошковые краски.

   При нагреве они плавятся и растекаются по поверхности с образованием пленки, имеющей такой же химический состав, которым обладал исходный порошок. В состав основных компонентов входят термопластичные смолы, имеющие большой молекулярный вес. Они трудно поддаются измельчению и поэтому их преимущественно используют для нанесения специфических толстослойных покрытий. В большинстве случаев процесс нанесения порошка на деталь происходит посредством его погружения в бак с растворенным в жидкости порошком. При ожижении порошка используют сжатый воздух.

    

   Такая технология применяется для производства полиэтиленовых, полипропиленовых, нейлоновых, поливинилхлоридных и некоторых других видов порошков.

   При массовом производстве прессованных алюминиевых профилей или катаных алюминиевых листов термопластичные порошковые краски не применяются.

2. Термореактивные порошковые краски.

   Есть существенное отличие между термореактивными порошковыми красками и термопластичными. Их основными компонентами являются твердые смолы, имеющие малый молекулярный вес. При нагреве происходит расплавление термореактивных порошков, их растекание по поверхности, что приводит к слиянию друг с другом и образованию высокомолекулярных органических соединений. Такой процесс называется полимеризацией. Благодаря этому готовое порошковое покрытие приобретает другой химический состав, существенно отличающийся от химического состава исходных смол в порошковой краске.

   Благодаря устойчивости порошкового покрытия из термореактивных красок к воздействию нагрева оно не расплавляется до жидкого состояния. Такая разновидность порошковой покраски алюминия основана на применении систем из более твердых смол, которые можно измельчить на микрочастицы с размерами от 10 до 40 мкм, а в некоторых случаях еще мельче. С помощью таких смол можно нанести тончайший покрасочный слой толщиной от 25 до 75 мкм, но с техническими характеристиками, эквивалентными, а иногда даже лучшими, чем у покрытий с применением жидких красок.

При порошковой покраске изделий из алюминия, особенно листов и профилей, пользуются только термореактивными порошковыми красителями. Ниже перечислены их основные типы:

• гибридные (смешанные);
• акриловые,
• полиуретановые,
• полиэфирные,
• эпоксидные.

Состав красок

Базовыми компонентами порошковой краски являются:

• Пленкообразователи. Для создания пленки используют термореактивные или термопластичные органические полимеры, что нужно учитывать при выборе. Они применяются в случае, если необходимо нанести на металлическую поверхность тонкий однородный слой, равномерно покрывающий всю площадь заготовки. Как правило, пленкообразователи являются бесцветными, но выполняют несколько функций. Основное их предназначение – защита металлической поверхности от влияния агрессивных внешних факторов. Вторая важная функция – образование однородного липкого слоя, необходимого для устойчивого прикрепления красящих компонентов, которые входят в состав краски.
• Красящие пигменты. В качестве пигментов используются как органические, так и неорганические соединения. С их помощью можно окрасить алюминиевые поверхности в любой необходимый цвет. Для порошковой покраски алюминия применимы любые красящие пигменты. Следовательно, при желании можно изготовить краску-порошок любого цвета (рубинового, зеленого, синего, белого, черного, фиолетового и других оттенков.)

К основным компонентам добавляются присадки:

• Комплексные композитные. Используются для снижения горючести, повышения износостойкости, химической и биологической инертности, поглощения вибрации.
• Дополнительные красящие пигменты. Предназначены для изменения оттенка, тонировки и блеска основного красящего пигмента, а также увеличения устойчивости к воздействию ультрафиолетовых лучей.
• Отвердители. Применяются для повышения скорости затвердевания порошковой краски после ее нанесения, увеличения общей прочности материала. С их помощью нанести порошок при высоких или низких температурах становится намного проще.

Выбирая краску-порошок, необходимо учитывать размер фракции. Оптимальные габариты частиц при порошковой покраске алюминия – 10–100 микрометров (мкм). Порошки с более крупными частицами покупать не следует, так как в этом случае однородность нанесения и прочность краски не гарантируются. Но, с другой стороны, порошки с крупными частицами можно применять в случаях нанесения верхнего слоя под высоким нагревом. Для создания тонкого слоя краски желательно приобрести порошок мелкой фракции частиц размером 5–20 микрометров.

Подготовка поверхности алюминия для порошковой покраски

Чтобы гарантированно получить качественное порошковое покрытие на алюминиевой детали, ее поверхность необходимо предварительно подготовить, проведя сложную технологию химической обработки. Такая подготовка поверхности перед порошковой покраской алюминия нужна, чтобы:

• удалить с поверхностей любые загрязнения, включая оксиды, масла и смазки;
• подготовить поверхность для лучшей адгезии порошкового покрытия;
• получить максимально однородное покрытие на всей поверхности окрашиваемой детали.

Для проведения стандартной процедуры химической подготовки алюминиевой поверхности необходимо выполнить ряд следующих действий:

• обезжирить заготовку с применением специальных моющих растворов;
• тщательно промыть в чистой воде, чтобы удалить оставшиеся на поверхности химические частицы;
• произвести травление в растворе каустической соды в течение определенного времени и при особой температуре;
• обработать поверхности раствором серной или азотной кислоты (произвести осветление);
• создать с помощью обработки хроматный конверсионный слой (или технически аналогичный), чтобы обеспечить хорошую адгезию порошкового покрытия;
• окончательно промыть в емкости, наполненной деионизированной водой.

При малых объемах производства порошковой покраски алюминия чаще всего используют горизонтальный способ химической обработки профилей, последовательно погружая изделие в установленные промывочные и рабочие ванны. В массовых производствах применяется обработка профилей методом вертикальных систем, в которые технологические растворы и вода для промывки подаются с помощью спрейерной установки.

Этапы порошковой покраски алюминия

После очистки на подготовленную поверхность наносится краска. В качестве рабочего инструмента при этой операции применяют специальные электрические или пневматические пистолеты, позволяющие равномерно нанести порошок на всю алюминиевую заготовку. Теоретически это можно сделать и вручную, но в таком случае может возникнуть множество проблем. Главный минус в том, что с помощью ручной техники не удастся равномерно распределить порошок по всей поверхности, в результате чего качество окраски будет низким.

На завершающем этапе порошковой покраски алюминия проводится полимеризация порошка, чтобы он смог прочно схватиться с поверхностью металла. Такую операцию можно произвести несколькими способами:

• Посредством нагревания металла. Металлическую заготовку накаляют в печи до температуры, превышающей уровень плавления краски. Порошок помещают в маленькую камеру, подсоединенную к установке компрессора. Нагретую деталь устанавливают в камеру с краской, в которой с помощью компрессора поддерживается высокая стабильная температура. Физически процесс является очень простым: краска, попадая на горячую поверхность, липнет к металлу и моментально плавится, с помощью чего создается полимерный окрашенный слой. Такая технология применима только для окраски малогабаритных изделий.
• С помощью газовых горелок. На окрашенную деталь одновременно направляют огонь нескольких газовых горелок, в результате чего температура может повыситься и удерживаться на уровне около +1 500…+2 000 °С. Полимерное затвердевание осуществляется благодаря частичному расплавлению и последующему охлаждению. У такой методики есть некоторые недостатки: применяют ее при порошковой покраске достаточно объемных алюминиевых деталей в тех случаях, когда они не помещаются по габаритам в безвоздушные печи.
• Посредством температурной полимеризации. Окрашенную металлическую заготовку устанавливают в безвоздушную, предварительно разогретую до +180…+210 °С камеру. При такой температуре происходит сплавление полимерных частиц, что приводит к появлению однородного прочного слоя краски. Такой метод считается самым универсальным и может применяться для покраски любых поверхностей со средними размерами заготовок.

Важным моментом является правильный выбор оборудования с учетом габаритов изделий, которые вы планируете окрасить. Покраску длинных алюминиевых профилей следует производить на автоматических линиях, оснащенных печами полимеризации и проходными камерами для нанесения напыления. А оборудование тупиковой формы желательно применять при нанесении покрытий на изделиях типа дисков или других небольших деталях.

Следует всегда обращать внимание на качество красящих материалов. Любая партия порошковых красок для алюминиевых профилей и других подобных изделий при продаже должна сопровождаться сертификатом соответствия. В противном случае никто не сможет дать гарантию, что порошковая покраска алюминия окажется качественной и долговечной.