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行業(yè)資訊 || 粉末涂料技術(shù)工藝的厚度測試方法和標(biāo)準(zhǔn)

前言：什么叫粉末涂層？粉末涂層:用粉末涂料制作的涂層。粉末涂料是一種新型的不含溶劑 100%固體粉末狀涂料。

它有兩大類：熱塑性粉末涂料和熱固性粉末涂料。涂料由特制樹脂、顏填料、固化劑及其它助劑，以一定的比例混合，再通過熱擠塑和粉碎過篩等工藝制備而成。

它們在常溫下，貯存穩(wěn)定，經(jīng)靜電噴涂或流化床浸涂，再加熱烘烤熔融固化，使形成平整光亮的永久性涂膜，達(dá)到裝飾和防腐蝕的目的。

特性：

1、該產(chǎn)品不含毒性，不含溶劑和不含揮發(fā)有毒性的物質(zhì)，故無中毒、無火災(zāi)、無“三廢”的排放等公害的問題，完全符合國家環(huán)保法的要求。

2、原材料利用率高，過噴的粉末可回收利用，利用率達(dá) 99％以上。

3、被涂物前處理后，一次性施工，無需底涂，即可得到足夠厚度的涂膜，易實現(xiàn)自動化操作，生產(chǎn)效率高，可降低成本。

4、涂層致密、附著力、抗沖擊強(qiáng)度和韌性均好，邊角覆蓋率高，具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品腐蝕性能和電氣絕緣性能。

5、粉末涂料存貯、運輸安全和方便。粉末噴涂施工工藝及要求：所謂粉末靜電噴涂就是利用高壓靜電電暈電場的原理。

在噴槍頭部金屬導(dǎo)流標(biāo)上接上高壓負(fù)極，被噴涂工件接地形成正極，使噴槍和工件之間形成一個較強(qiáng)的靜電電場。

當(dāng)作為運載氣體的壓縮空氣，將粉末涂料從供粉桶經(jīng)粉管送到噴槍的導(dǎo)流桿時，由于導(dǎo)流桿接上高壓負(fù)極產(chǎn)生的電暈放電，在其附近產(chǎn)生了密集的負(fù)電荷，使粉末帶上負(fù)電荷，并進(jìn)入了電場強(qiáng)度很高的靜電場。

在靜電力和運載氣體的雙重作用下，粉末均勻地飛向接地工件表面形成厚薄均勻的粉層，再加熱固化轉(zhuǎn)化為耐久的涂膜。

涂裝施工工藝流程：前處理一干燥除去水份一噴涂一檢查一烘烤一檢查一成品。

一般粉末噴涂施工要求：

(1)為使粉末涂裝的特性能充分發(fā)揮和延長涂膜使用壽命，破涂物表面首先嚴(yán)格進(jìn)行表面前處理；

(2)噴涂時，被涂物須完全接地，以增加粉末涂裝的噴著效率；

(3)對有較大表面缺陷的被涂物，應(yīng)涂刮導(dǎo)電膩子，以保證涂膜的平整和光滑感；

(4)噴涂后物件物件需進(jìn)行加熱固化、固化條件以粉末產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)為準(zhǔn) 但必須充分保證其固化溫度和時間，避免固化不足造成質(zhì)量事故；

(5)噴粉后立即檢查，若發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)及時處理，若固化后發(fā)現(xiàn)缺陷，其范圍小僅局部而不影響，被涂物表面裝飾，可用同色粉末加丙酮稀釋后進(jìn)行修補(bǔ)，如果范圍大又影響表面質(zhì)量，則用砂紙打磨后，再噴涂一次或用脫漆劑去掉涂層，再重新嗩粉；

(6)回收粉須經(jīng)過篩選除去雜物后，按一定比例與新粉混合作用；

(7)供粉桶、噴粉室及回收系統(tǒng)應(yīng)避免其它不同顏色粉末的污染，故每次換色時一定要吹掃干凈。

美術(shù)型粉末噴涂施工要求：美術(shù)型粉末，具有美觀，立體感強(qiáng)，裝飾性效果奸等特點，但對其施工工藝要求嚴(yán)格。

(1)噴粉時輸入氣壓不宜太大，一般控制在 0.5—1．5kg/cm2 為好。氣壓太大會造成花紋清晰度差或者產(chǎn)生一些麻點。

靜電電壓也不宜過高，一般控制在 60-70Kv 左右。電壓太高，會使附在工件表面的粉末發(fā)生反彈現(xiàn)象出現(xiàn)麻坑。流平欠佳等缺陷。

(2)噴粉要注意保證涂膜的厚度，一般控制在 70-100μm 之間方能有利于形成明顯的花紋和較大的花紋，涂膜薄則花紋不明顯，而且花紋也小，同時會出現(xiàn)麻點露底等缺陷。

(3)固化時必須按規(guī)定的溫度和時間進(jìn)行烘烤。如果溫度過低時間過短會造成粉末形不成花紋，同時因固化不徹底機(jī)械性能也大大下降。

另外，因美術(shù)型花紋粉末生產(chǎn)工藝的特殊性，用回收粉末再噴后，其花紋會發(fā)生變小或不明顯的變化，故一般建議美術(shù)型粉末的回收粉不要使用。

要用也須經(jīng)試驗。從上述看雖然對其施工要求較嚴(yán)，但相信涂裝過程中只要較好地把握以上因素，一定會達(dá)到理想的滿意效果。

粉末涂料的保管和取用

1、遠(yuǎn)離火源、避免日光直接照射，應(yīng)置于通風(fēng)良好，溫度在 35℃以下場所。

2、避免存放在易受水，有機(jī)溶劑，油和其它材料污染的場所。

3、粉末涂料用后勿隨意露于空氣中，應(yīng)隨時加蓋或匝緊袋口避免雜物混入。

4、避免皮膚的長期接觸，附著于皮膚的粉末應(yīng)用肥皂水沖洗干凈，切勿使用溶劑。涂裝施工場所的安全、涂裝作業(yè)使用設(shè)備均要完好的接地消除靜電。

5、避免涂裝機(jī)無端放電現(xiàn)象。

6、噴粉室內(nèi)，浮游粉塵的濃度盡量控制在安全濃度以下，避免粉塵著火爆炸的危險。

一、概述

膜厚度測量應(yīng)該是所有粉末涂布人員（圖1）的常規(guī)工作。定期測量有助于控制材料成本，管理涂布的效率，并保持表面質(zhì)量。

粉末涂料制造商建議可使涂層達(dá)到最佳性能特點的目標(biāo)薄膜厚度范圍并且這些參數(shù)滿足客戶期望。

粉末膜厚固化前和固化后的膜厚可以利用幾種不同的儀器進(jìn)行測量。例如見圖2.每個粉末涂覆操作應(yīng)該知道什么設(shè)備是可用的，以及如何使用它。

二、測量膜厚的必要性

薄膜厚度可以說是在保護(hù)涂層的應(yīng)用和檢查過程中的一個最重要的測量。粉末涂層專用于由制造商指定的厚度范圍進(jìn)行涂覆實現(xiàn)其預(yù)期的功能。

許多成品涂層的物體和外觀性能會直接受到干膜厚度（DFT）的影響。DFT會影響涂層的顏色、光澤、表面輪廓、附著力、柔韌性、耐沖擊性和硬度。如果膜厚不在容差范圍內(nèi)，涂布后的組裝件的安裝也會受其影響。

精確測量涂層厚度也有其他的好處。是否能滿足國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、產(chǎn)品質(zhì)量或客戶的要求進(jìn)行過程控制，企業(yè)需要確認(rèn)涂層質(zhì)量避免為返工產(chǎn)品花冤枉錢。通過檢查他們的應(yīng)用設(shè)備，他們保證應(yīng)用的涂層符合制造商的建議。

施涂者必須均勻地涂覆粉末涂料，并且要根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格表的要求。施涂過大的DFT不僅浪費，而且會有不完全固化的可能的風(fēng)險，并且會大大減少涂層系統(tǒng)的整體性能。

高膜構(gòu)造通常會導(dǎo)致粘結(jié)強(qiáng)度低。涂層容易從基材上剝離或破裂。定期檢測可以減少內(nèi)部返工和因加工缺陷而客戶退貨的數(shù)量。

三、符合標(biāo)準(zhǔn)

粉末涂層厚度的測量要根據(jù)測試是在粉末固化之前或之后來使用不同的測量方法。美國社會測試和材料協(xié)會（ASTM）具有一系列的描述這些技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。

D 4138測試方法描述了用切片儀器測試堅固底材的破壞性測量方法。D 7091操作規(guī)程描述了用磁性測厚儀和渦流測厚儀測量金屬底材的非破壞性測量方法。

D6132測試方法描述了用超聲波測厚儀；測量非金屬底材的非破壞性測量方法。D 7378標(biāo)準(zhǔn)描述了三種測量制備的預(yù)固化粉末涂層的厚度的方法來預(yù)估固化后的厚度。

四、膜厚度測量的概要

膜厚測量可以在固化和交聯(lián)之前或之后進(jìn)行�；椎念愋汀⑼繉拥暮穸确秶�、涂層的大小和形狀及作業(yè)的經(jīng)濟(jì)能力決定使用的測量方法。

在未固化的粉末涂料，高度的測量可以用粉梳子和使用專用的粉末探頭的電子測量儀進(jìn)行測量。

由于在固化過程粉末涂層的厚度會減少，所以要確定減少的因素來預(yù)測固化后的DFT。另外，超聲波儀器測量未固化的粉末不用接觸表面并且能自動預(yù)測粉末的固化厚度。

固化后，各種手持設(shè)備可在涂層部分上進(jìn)行直接DFT測量。這些非破壞性的測厚儀器要根據(jù)底材的類型來選擇是磁感應(yīng)、還是電渦流或者是超聲波原理。

不太常見的方法包括微米測量，破壞性干膜方法如橫切片，和重量（質(zhì)量）的測量。

1、標(biāo)準(zhǔn)測量單位

在美國粉厚度測量中使用的正常標(biāo)準(zhǔn)單位是密耳;1.0密耳等于千分之一英寸（1/1000英寸）。

如果制造商的指定厚度為2.0到5.0密耳，該粉末的最終固化厚度應(yīng)為0.002英寸和0.005英寸之間。測量的公制單位被稱為微米（微米）;25.4微米等于1.0密耳。

涂布器必須要均勻地施涂粉末涂料，并且要根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格表。這提供了特定粉末規(guī)范的最大利益。大多數(shù)厚度檢測規(guī)范適用于粉末的固化厚度，所以我們看到不同厚度的測量技術(shù)開始出現(xiàn)。

2、固化膜厚度測量

千分尺是用于檢測DFT的原始儀器之一，并且仍然在今天被應(yīng)用。它具有測量任何涂層/底材組合的優(yōu)點，但是存在要求同時測量裸露基材厚度的缺點。

必須進(jìn)行兩次測量：一次包含涂層，而另一次沒有。兩個讀數(shù)，高度變化之間的差，是涂層厚度。

有兩種破壞性的技術(shù)也可使用。一個是通過顯微鏡觀察切割切斷的截面中的包覆部分并測量膜厚度。另一種是通過固化的涂層使用縮放顯微鏡查看一個幾何切口。

當(dāng)不能使用廉價的，無損的方法，或者當(dāng)非破壞性結(jié)果需要確認(rèn)時需要使用這方法。

最普遍的測量固化粉末厚度的方法就是使用電子DFT測量儀。它們是手持式、易于操作，并且成本相對較低。它們根據(jù)材料的類型選擇磁感應(yīng)、電渦流或超聲波原理。

當(dāng)零件是由鋼制成的可使用機(jī)械計。其采用永久磁鐵和一個校準(zhǔn)彈簧。該裝置測量將磁鐵從涂覆鋼表面拉出所需的力。

磁拉斷計是堅固耐用，操作簡單，價格低廉，攜帶方便，并且通常不需要任何校準(zhǔn)調(diào)整。它們在一些只需幾個讀數(shù)的生產(chǎn)場合是比較合適且經(jīng)濟(jì)的替代方法。

由于具有簡單性、多功能性、準(zhǔn)確性和具有保持記錄功能的原因，電子DFT測量儀器對于大型和小型粉末操作都是非常熱門的選擇。

他們使用磁感應(yīng)原理測量鋼底材，使用電渦流原理測量其他金屬底材。有時會集兩種原理于一臺儀器中。

測試的結(jié)果直接顯示在易于讀取的液晶顯示屏（LCD）上。多種探頭可選擇用于測量不規(guī)則形狀或精確測量非常薄或非常厚的涂層系統(tǒng)。

非金屬底材測量如涂覆的塑料或木材要求使用超聲波脈沖技術(shù)。這為之前行業(yè)無法以合理價格進(jìn)行非破壞性質(zhì)量控制提供一個可能。這種測量技術(shù)的一個好處是在一個多層涂層系統(tǒng)測量所述各個層的可能性。

3、預(yù)固化膜厚度測量

到目前為止討論的測量方法已經(jīng)使用在部分固化后的粉末厚度。它也可以，甚至在某些情況下更可取的，在制備后立即測量涂層以預(yù)測固化后的粉末涂層的厚度。

如果涂層被不正當(dāng)?shù)厥┩亢螅Ｕ呀?jīng)干燥或化學(xué)固化需要昂貴的額外的勞動時間，可能會導(dǎo)致膜的污染，并可能引入粘合性和涂層系統(tǒng)的完整性的問題。制備過程中測量膜厚度可確定涂布器是否需要立即校正或調(diào)節(jié)。

4、干粉末的測量。

雖然大多數(shù)粉末涂料規(guī)格規(guī)定了固化的目標(biāo)厚度，這可以在最終固化和交聯(lián)之前確定施涂的粉末是否符合厚度規(guī)格。

有很好的理由需要一個準(zhǔn)確的固化DFT預(yù)測值，尤其是在移動線，取決于烘箱的長度，被固化的部分?jǐn)?shù)量，以及固化過程所需的時間和固化后手動測量DFT值的時間。

在操作者為做一些必要的修改而在應(yīng)用過程中進(jìn)行干預(yù)之前有一個相當(dāng)充分的延遲時間。

如果發(fā)現(xiàn)涂層缺陷，相當(dāng)大的涂覆部分不得不在一個修配環(huán)中重新加工，或者如果重新加工的成本太高，它們甚至可能不得不廢棄。對于某些操作，對于滿足現(xiàn)代加工程序的要求這些缺點是無法接受的。

在預(yù)固化、預(yù)凝膠狀態(tài)時測量粉末確保正確的固化膜厚度。這樣能夠在固化前對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和微調(diào)。

反過來，這將減少廢料的數(shù)量和過度噴霧情況。準(zhǔn)確的預(yù)測能夠避免剝離和再涂層，不然可能會導(dǎo)致附著力和涂層完整性問題。

ASTM D 7378標(biāo)準(zhǔn)描述了測量涂覆粉末涂層的三個程序：

A.硬金屬缺口（梳）計

B.帶專用粉末探頭的電子涂層測量儀器

C.非接觸式超聲波儀器

金屬缺口計。這儀器通過手拖過涂覆的粉末手動地測量厚度。與濕膜測厚儀的工作原理類似，儀器確定的粉末高度值是在做有一個記號的、并且有粉末粘附在上面的最高編號的齒和沒有留記號的、沒有粉末粘附在上面的第二高的齒之間的高度。

這些簡單的工具便宜，但只能精確到幾密爾。測量能夠在一個合適的剛性底材進(jìn)行，但記號將會在當(dāng)粉末在固化過程中流動時沒有被覆蓋的粉末中標(biāo)記。

電子測量儀。使用專用的粉末探頭儀器能夠測量涂覆的粉末厚度。內(nèi)置在探頭的微針穿透粉末涂層到底材上。

然后將探頭手動壓在粉末層的表面實現(xiàn)厚度測量。這種方法僅適用于平坦的金屬底材并且可能會在最終產(chǎn)品留下痕跡。

上述兩種方法僅用于未固化的粉末涂層的高度測量。但如前所述，大部分厚度說明經(jīng)常是指已固化的粉末厚度。

由于粉末涂料通常在固化過程中在厚度減少高達(dá)50％，這兩個步驟需要為每個特定的涂層粉末建立縮減因子來預(yù)測的固化膜厚度。

減少因子的確定是通過在已經(jīng)測量的未固化粉末高度的同一位置測量固化粉末涂層的厚度，然后測量前后兩者相減獲得。

非接觸式超聲波儀表。ASTM D 7378的方法C描述了一種相對新型的儀器，這種儀器已迅速成為干粉厚度測量一個流行的解決方案。

它是一個超聲波儀器能夠非破壞性在未固化的粉末上測量來預(yù)測最終的DFT值，并且不會留下任何影響成品的痕跡。

這些儀器是手持式和電池供電的，對于大多數(shù)粉末是開箱即可用。他們的操作簡單和電子設(shè)計的特點使得其能夠被線路操作者快速且有效地使用。

非接觸是涂層厚度測量儀具有無損的決定性優(yōu)勢。這意味著，測量之后，測量的組件可以重新引入到正在進(jìn)行的進(jìn)程中。

五、膜厚度測量的精確度

這些儀器都是操作簡單的，一個謹(jǐn)慎的用戶應(yīng)該定期驗證他們的操作，尤其是當(dāng)符合國際ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定程序。這三個步驟確保最佳的精度值。

1、校準(zhǔn)

涂層測厚儀的校準(zhǔn)通常是有設(shè)備制造商在受控環(huán)境中進(jìn)行的一個文件化過程。校準(zhǔn)證書顯示可朔源到一個國家計量機(jī)構(gòu)就可被發(fā)布。

重新校準(zhǔn)沒有標(biāo)準(zhǔn)的時間間隔，也不是一個絕對的要求，但可以在經(jīng)驗和工作環(huán)境的基礎(chǔ)上建立一個標(biāo)準(zhǔn)的時間間隔。為期1年的校準(zhǔn)間隔是許多儀器制造商提出了一個典型的頻率。

2、驗證

這是一個用戶與已知的參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的精確檢查。這個快速的檢查能夠確保儀器正常測量和用戶正確操作它。

對于許多測量儀，精度可以通過測量帶有可追溯到國家計量機(jī)構(gòu)的分配值的塑料墊片或環(huán)氧樹脂涂層標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗證。

3、調(diào)整

調(diào)整，或校準(zhǔn)調(diào)整，是校對測量儀的厚度讀數(shù)以匹配已知的參考樣品，為提高測量儀在其測量范圍的特定部分內(nèi)的一個特定的涂層的精確度的行為。此操作在粉末涂料工業(yè)很少需要的，因為在粉末涂層材料中的聲學(xué)特性變化不大。

六、涂層質(zhì)量控制

在當(dāng)今競爭激烈的環(huán)境中，客戶往往會選擇具有堅實的質(zhì)量控制系統(tǒng)的加工公司。通過在一個有記錄和分析DFT結(jié)果的簡單系統(tǒng)投資，粉末涂布者可以研究趨勢，減少成本，并提供客戶體現(xiàn)他們能夠滿足要求的參數(shù)的實力資料來留住客戶。

一個質(zhì)量保證（QA）程序是指開發(fā)一個簡單的程序，要求在每一部分的相同位置進(jìn)行一定數(shù)量的厚度測量。通過記錄所有的數(shù)值，然后定期進(jìn)行變化分析，并且采取必要的糾正措施。

通過筆和紙手動收集數(shù)據(jù)不僅耗時且容易出錯，而且會對涂料項目增加顯著成本。具有測量結(jié)果存儲功能的測厚儀消除了這種風(fēng)險。

自動化采集讀數(shù)的功能是保持成本在控制范圍，減少人為錯誤的最好方法。在數(shù)字格式，數(shù)據(jù)可容易地存儲，報告，和輸出。

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