粉末噴塗作為鋁型材的表麵處理方式之一，由於其（qí）4E特性（xìng）以及（jí）表麵效果多樣化，深受消（xiāo）費（fèi）者喜愛。 隨著生活水平提高以及市場多樣化需求，金屬粉末噴塗型材的使用更加廣泛，在噴（pēn）塗型材中占據的比（bǐ）例越來越高。但是，由於金屬粉末種類、規格（gé）、金屬粉品質、粉末質量各不相同，再加上型（xíng）材生產廠家所用噴塗設備（bèi）有一定區別，金屬粉（fěn）末施工效果並不十分理（lǐ）想，其主要問（wèn）題是表麵金（jīn）屬效（xiào）果與標準之間的差（chà）異，批次生產的色差以及施工不（bú）穩定。本文從金屬粉末的製備以及噴塗施工工藝角度出發，根據生產現場實際經驗分析了金屬粉末噴塗的施工要點，以供行業專家參考（kǎo）。

 

1 金屬粉末噴塗機理

 

眾所周知（zhī），靜電粉末噴（pēn）塗過程中，粉末塗料流化過後通過氣流輸送至噴槍，噴槍通（tōng）過高壓靜電發生器，在噴頭（tóu）的電極針產生電暈放電，在電極附近產生了密集的負電荷，粉（fěn）末從槍頭噴出時，捕獲電荷成（chéng）為帶電粉末，在氣流、電場以及自身（shēn）重力的作用下，飛向接地工件，並吸附在型材表麵上。金屬粉末靜電噴塗（tú）與常規粉末靜電噴塗原理一致，但（dàn）是由於（yú）金屬粉的特殊（shū）性，其噴塗機理需要作進一步說明。

假設（shè）噴槍是處於水平狀態的管道（dào），粉末（mò）顆粒從噴槍中（zhōng）噴出（chū）初始階（jiē）段受到壓縮氣傳（chuán）送力、靜（jìng）電力作用，我們可以將其視為多顆粒係統（tǒng）的氣力輸送狀態以（yǐ）及電場力的疊加，根據Barth推導（dǎo）公式，外加電場多顆（kē）粒傳輸係統的動力方程為：

 

其中，是輸送氣體密（mì）度，是粉末顆粒密度（dù），ε是空隙度，是碰撞壓力損（sǔn）失係數，為fanning 摩擦係數，c 是管道內（nèi）顆粒速度，是氣體（tǐ）實際速度，是實際電場（chǎng）強度。

由(1)式可以看出，粉末噴出動（dòng）力狀態與空氣輸（shū）送密度ρ(流速) 、粉末顆粒密度(粒（lì）徑) 、空隙度ε(粉量) 電場（chǎng）強度Ex以及粉末帶電量q密切（qiē）相關，而與碰撞力、摩擦力以及渦流曳力等（děng）阻（zǔ）力可以忽略不計。粉末噴出過程中，空（kōng）氣輸送密度、空隙度、電（diàn）場強度屬於外（wài）界因素，因此，金（jīn）屬粉與普通粉的區別就在於粉末顆粒密度() 、帶電量(q) 的區別。

普（pǔ）通（tōng）粉（fěn）末經過粉碎、過篩後，其顆粒接近球體（tǐ）形狀，而金（jīn）屬粉並非都是球狀顆粒，為了獲得塗層表麵閃（shǎn）光效果，部分鋁銀粉、銅金粉以及珠光雲母粉呈片狀顆粒。這（zhè）類顆粒在噴槍與型材之間的運（yùn）動過（guò）程中，其（qí）重力、渦流幹擾力影響十分明顯，其（qí）流動阻力公式為：

 

式中表示顆粒在流體流動方（fāng）向上的投影麵積，ξ 表示曳（yè）力係數（shù），與顆粒運動的雷諾係數有關。片狀金屬粉在噴槍與型材之（zhī）間飄忽不定，值也始終處於變化過程中，當金屬粉末粒徑較小的時候，阻力相對（duì）減（jiǎn）弱。其次，鋁銀粉、銅金粉以及雲母粉的密度不（bú）一致（zhì），其中鋁銀粉密度較小，銅金粉密度較大，由於重（chóng）力的作用，如果以（yǐ）幹混的方式（shì）加入（rù）塗料中則噴粉過（guò）程中容（róng）易分離，處於bonding狀態的金屬粉則能夠與底粉保（bǎo）持一致（zhì）性。 另外，鋁銀粉、銅金粉以及（jí）雲母（mǔ）粉（fěn）的導電性（xìng）差異十分明顯，大多數未經過處理的雲母粉（fěn）幾乎處於絕緣狀態，而（ér）鋁銀粉、銅金粉導電性非常好，因此噴塗過程中的差異也就非（fēi）常明顯。

 

2 金（jīn）屬粉末塗料製備

 

金屬粉末塗料生產包括（kuò）熔融擠出法、幹混法以及bonding技術。 熔融擠出法與傳統的粉末製備工藝一致，隻是（shì）在原料中加入了金屬顏料，然（rán）後高速預分散、熔融擠（jǐ）出、壓片破碎、磨粉篩分而製成成品，這種方法工藝雖然（rán）簡單，金屬粉與基粉得到均勻混合，但是生產工藝存在高溫基（jī）礎以及高溫剪切，容（róng）易造（zào）成金屬表麵（miàn）氧化、金屬粒片破碎變（biàn）形，噴塗過後的型材往往得不到理想的金屬效果（guǒ）。幹混法是將金屬粉加入（rù）預先製備好的基粉中，通過（guò）高速混合製成成品，這種方法的優點是金屬粉末不容易被破壞，噴塗後的金屬（shǔ）效果充分發揮，其明顯不足是金屬（shǔ）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、帶電量與基粉顆粒不一致，造成型材表麵色差（chà）、金屬效果不一致，同時容（róng）易對粉泵、文丘管、噴槍電極針、扁平槍嘴造成磨損。bonding技術是在幹混法的基礎上（shàng）改進而來的，金屬粉與基（jī）粉混合均勻後，在惰性氣體保護下，將溫度均勻穩定的升到樹脂軟化點，使基粉顆粒與金（jīn）屬（shǔ）粉顆粒相互粘附，甚至部（bù）分包裹金屬（shǔ）粒片，從而使金屬粉與基粉物化性能趨（qū）於一致，這就使（shǐ）噴塗過程中，金屬粉能（néng）夠良好的分散在型材（cái）表麵，達到較好的金屬（shǔ）效果。幹混法與bonding技術（shù）比較，幹混的金屬粉添加量隻能控製在7%以下，而bonding技術可（kě）以添加到20%，隨著其工藝的成熟，bonding技術（shù）的（de）應用將（jiāng）更（gèng）加廣泛。

為了達到用（yòng）戶要求（qiú）的表麵（miàn）效果，金屬粉的材質、規格（gé）、品質都必須通過（guò）嚴謹的挑選。目（mù）前，全球顏料工廠較多，提供的金（jīn）屬粉種類各異。較為常見的分為鋁銀粉、銅金（jīn）粉以及珠光雲母粉。其中（zhōng）鋁銀粉分為浮型（xíng）和非浮（fú）型，浮型鋁銀粉容易漂（piāo）浮到塗層表麵，形成一層金屬表麵，但是耐化學品和（hé）耐候性很差; 非浮型（xíng）浮的傾向性相對較弱，但（dàn）是能（néng）夠與基粉良好的結合，塗（tú）層的理化性能較好，而且能夠達到較好的金屬效應，非浮型鋁（lǚ）粉通常經過表麵處理，常見的有TiO2包覆處理，溶膠包覆處理以及有機聚合物處（chù）理。銅金粉的組成主要是銅或（huò）銅鋅合金，為了達到較好的（de）銅金效（xiào）果，銅粉顆粒表麵也往往覆蓋一層保護膜，而保護膜的厚（hòu）度影響了其光的反射衍射，導（dǎo）致（zhì）其表（biǎo）麵呈現金（jīn）色、紅色、古銅或者青金顏色． 雲母粉橫斷麵類（lèi）似於珍珠的（de）結（jié）構，人工雲母粉（fěn）根據這一原理，在雲母芯片上包裹一層（céng）具有（yǒu）高折射指數的金屬氧（yǎng）化（huà）物，如，TiO2、Fe2O3等，高折光指數的金屬氧化物（wù）和低折光指數（shù）的雲母芯片並行排列，從而產生了可視的彩虹顏（yán）色，如果控製金屬氧化物的厚度或者配比，雲（yún）母（mǔ）粉的顏色更加豐（fēng）富。

 

3 金屬粉施（shī）工工藝

 

3.1 噴塗工藝參數（shù）

粉末噴塗工藝參數見表1。

 

根據生產現場實際操作經驗，金屬粉末噴塗與常規粉末噴塗工藝大致相同，但是為了達到較為（wéi）理想的金屬效果（guǒ），還需要根據金屬粉的種類、金屬粉粒徑來調整槍距、電壓（yā）、粉量、霧化氣壓等工藝參數。 由於（yú）回收粉的循環使用，金（jīn）屬效果出現了梯次波（bō）動的現象；而且固化工藝對部分金屬粉影響也十分明顯。

為了研究這些因素的影響，通過（guò）正交試（shì）驗，根據金屬粉種類、粒徑分布、槍距、電壓、粉量、霧化氣壓、回收粉添加、固化工藝（yì）8個因素來（lái）對比（bǐ）噴塗樣板表麵金屬效果與標準（zhǔn）色板的一致性。

3.2 試驗方法

按照粉末種（zhǒng）類分為幹（gàn）混粉及（jí）bonding粉，細分為鋁銀粉、銅（tóng）金（jīn）粉、雲母粉三大類，分別取樣5種，測試粒徑分布後，依次調節槍距、電壓、霧化氣壓、粉量、回收粉添加、固化（huà）工藝（yì）6個因素，每種（zhǒng）測試3塊試驗板，用以與標準（zhǔn）板對比試驗結果。

使用低（dī）倍鏡觀察噴塗表麵單位麵積內金（jīn）屬閃光數目，金屬（shǔ）效果（guǒ）一（yī）致性即試驗板金屬閃光數目與標準板的比值，最後目視對比驗證數據的準確性，得出一係列影（yǐng）響金屬效果的工藝因素．

3.3 槍距（jù）對金屬效果的影響

取幹混鋁粉、銅（tóng）金粉、雲母粉（fěn）分別按照槍距250～400mm進行調節，電壓設定為80kV，粉（fěn）量、霧化氣（qì）壓、不添加回收粉、固（gù）化工藝固定不變，得出槍距與金屬粉效果的關係。

由圖1可（kě）以看出，金屬粉施工過程（chéng）中，金屬粉效果隨槍距越遠，效果越差． 其中（zhōng）鋁粉（fěn）在槍距處於250mm的時候金屬效果與標準板十分接近，效果最佳；而銅金粉由於其更好的帶電效果以及自身（shēn）重力作用（yòng）下，在槍距較短時，金屬效果比（bǐ）標準板更好（hǎo），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（ér）雲母粉由於噴塗時被塗（tú）層覆蓋，閃光效果相對較差。

3.4 電壓對金屬效果（guǒ）的影響（xiǎng）

取幹（gàn）混鋁粉、銅金（jīn）粉、雲母粉分別（bié）按照電壓40～100kV 進行（háng）調節，槍距、粉量、霧化氣壓、不添加回收粉、固化工藝固定不變（biàn），得（dé）出噴塗電壓與金屬粉效果的關係。

 

由圖（tú）2可以看出，由於鋁粉（fěn）的導電性較（jiào）銅金粉、雲母粉更好，當電壓很低時，鋁粉金屬效果更明顯，達到標準板金屬效果所需電（diàn）壓也最低; 隨著電壓的增加，金屬效果（guǒ）與標準板的差異越來（lái）越小，當電壓超過（guò）80kV 時，鋁粉和銅金粉試驗板上出現反電離（lí）現象，粉末塗層被擊穿，表麵金屬（shǔ）效果反（fǎn）而不理想，因鋁粉帶電性更好，受到的（de）反電（diàn）離現象更明顯，金屬效果（guǒ）亦下降更快; 雲母粉其導電（diàn）性很弱加之自身重力影（yǐng）響，金屬效果隨著電壓繼續（xù）增加而越來越明顯，與標準板之間的差異逐漸變小。

3.5 霧化氣壓對金屬效果的（de）影響（xiǎng）

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

由圖3可以看出，保證其他（tā）施工參（cān）數不變的條件下，當霧化（huà）氣壓在0.05 MPa時，金（jīn）屬效果最佳，隨（suí）著霧化氣壓的增加，金屬效果（guǒ）反而下降（jiàng）。由於受重力( 雲母粉＞ 銅金（jīn）粉＞ 鋁（lǚ）粉) 影響（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（guǒ）的影響

噴粉量的大小決（jué）定了塗（tú）層的厚度，在保證（zhèng）其他施工（gōng）參數不變（biàn）的條（tiáo）件下，塗層表麵效果受型（xíng）材（cái）的斷麵、掛料的方式和密度、噴塗（tú）鏈速（sù）的快慢、設備（bèi）的導電性影響。金屬（shǔ）粉施工和普通（tōng）粉（fěn）的區別是，隨著噴粉（fěn）量的增加，粉末中顏料被型材（cái）吸附的速度大於（yú）樹脂，表麵金屬效果被樹脂覆蓋，與標準板差（chà）異明顯；另外，部分粒徑小的金（jīn）屬顏料受電（diàn）場力較（jiào）弱，噴塗（tú）時易邊（biān）緣化，影響塗層質量。

3.7 回收粉對金屬效果的影響

金屬（shǔ）粉施（shī）工過程中，回收粉的合理使用至關重要，直接影響到塗層的（de）金屬效果（guǒ），並且（qiě）關係到生產成本( 粉末利用（yòng）率)。回收粉添加比例不（bú）一致，將會引（yǐn）起批次色差、金屬（shǔ）粉含量少等質量缺陷（xiàn），尤其是幹混金屬粉，顏料在（zài）回收係統（tǒng）中（zhōng）易被粉碎，單位重量內顏料（liào）比重減少、粒徑變小、帶電量減弱，加之批次粉末顏料比重可能不一致（zhì），塗層金屬效果不理想。一般情況下，回收粉（fěn）與新粉的摻加比例為1∶4～6，且盡量邊產生邊回收（shōu）使用，不能直接使用的要及時打板確認合格後回收，部分質量差的金屬粉由施工方退回生產（chǎn）廠家，返工合格後才能使用，對顏色鮮豔的金屬粉，回（huí）收粉比例應適當降低。

3.8 固化工藝對金屬效果的影響

金屬粉的固（gù）化工藝（yì）與（yǔ）普通粉基本一致，隻有高光澤和（hé）紋理類例外。塗膜固化時，必須保證型材（cái）充分固化，事先設定好固化爐的最高固化（huà）溫度，掌握固化爐的（de）加熱速（sù）度，型（xíng）材表麵的（de）升溫速度及保持（chí）時（shí）間，這些參數都直接影響塗膜的金屬色彩效果（guǒ）。如高光澤、錘紋、砂（shā）紋類金屬粉要求（qiú）固化升溫速度快、固化溫（wēn）度高一些，而紋（wén）理類金屬粉（fěn）固（gù）化溫度升溫（wēn）速（sù）度快金（jīn）屬（shǔ）紋理會變小變細，升溫速度慢則會變大變粗，所以嚴格穩（wěn）定的固化工藝是金屬粉施工十分必要的。

 

 

4 結語

 

金屬粉因含有金屬顏料而導致靜電噴（pēn）塗施工時與普通粉有較（jiào）大（dà）差異，塗層質量和工藝穩定性很難保證。金屬粉末製備工藝和型材廠家靜電（diàn）噴塗設備不盡相同，其施工參數（shù）和金屬效果有很大差異；通過對金屬粉靜（jìng）電噴塗（tú）機理進一步梳理，得出金屬粉與普通粉的區別在於粉末顆粒（lì）密度() 、帶電量(q)的區別；結（jié）合施工現場經（jīng）驗和正交試驗（yàn）數據，總（zǒng）結（jié）出影響金屬粉施工效果（guǒ）的幾大因素，為各類金屬粉施工提供了依據。