Как предварителните системи подобряват адхезията на праховото покритие?

Защо предварителната обработка е основополагаща за адхезията на праховото покритие

Повърхностна енергия, замърсяване и овлажняемост: физиката на образуването на връзка

Начинът, по който праховите покрития се прилепват, зависи в значителна степен от това какво се случва на молекуларно ниво между материала, който се покрива, и самото покритие. Повърхностната енергия играе важна роля тук, тъй като определя колко добре електрически зареденият прах се разпръсва равномерно при нанасяне чрез електростатични методи. Когато присъстват замърсители като масло, оксидни слоеве или остатъчни йони от предишни процеси, тези вещества формират области с ниска повърхностна енергия, обикновено под 30 дини на сантиметър. Това води до проблеми като образуване на капчици по повърхността, онези досадни дефекти „рибешки очи“ и по-слаби сили на Ван дер Валс вместо силни ковалентни връзки, които са много по-дълготрайни. Правилните методи за почистване и подготвяне повишават нивата на повърхностната енергия до около 50–60 и повече дини на сантиметър. При тези по-високи нива покритието може да намокри правилно повърхността и да създаде необходимите химични връзки за дълготрайна издръжливост в реални условия на експлоатация.

Микрошерозност и химическо закотвяне: как предварителната обработка създава приемлива подложка

Процесът на предварителна обработка превръща пасивни повърхности в химически реактивни чрез два основни подхода: контролирано микроетчиране и химическа модификация. Когато прилагаме конверсионни покрития, базирани например на цирконий, те създават микроскопични повърхностни особености на нанометрово ниво — със средна шерозност около 0,2–0,5 микрона, което всъщност увеличава повърхностната площ до 400 %. Тази разширена повърхност подобрява механичното заключване. Едновременно с това тези покрития формират фосфатни или силанови слоеве, които се свързват химически с метали и също така се прикрепят към основните структури на термореактивните полимери. Затова детайлите, които минават през тази предварителна обработка, издържат приблизително десет пъти по-дълго при стандартните изпитания със солен разтвор според стандарта ASTM B117 и обикновено се отвърдяват с равномерно разпространено кръстосано свързване в целия материал.

Основни етапи на система за предварителна обработка при напръскване с прахови покрития

Чистене: Премахване на масла, оксиди и йонни остатъци с алкални или хибридни химически съставки

Първото нещо, което абсолютно трябва да се извърши преди всичко друго, е чистенето. Алкалните почистващи средства оказват своето въздействие върху органичната мръсотия чрез процес, наречен сапонификация. Някои по-нови формули съдържат смес от алкални и кисели компоненти, за да се справят както с мазнините, така и с тези упорити минерални отлагания. А какво да кажем за невидимите йони, останали след чистенето? Тук влизат в действие хелатиращите агенти — те буквално „извличат“ тези микроскопични „нарушители“, които водят до провал на покритията, ако останат на повърхността. Според индустриални доклади около три четвърти от всички проблеми, свързани с подготовката на повърхността, всъщност произлизат от неправилно чистене. Затова правилното изпълнение на този етап е от решаващо значение, ако искаме да се получи силна и продължителна адхезия между материалите.

Изплакване и контрол на pH: Осигуряване на проводимост < 50 µS/cm, за да се предотвратят петна и пренос, които унищожават адхезията

Процесът на изплакване отстранява остатъчните почистващи химикали и връща pH на повърхността към нормалните стойности. Поддържането на проводимостта на изплакващата вода под 50 микросиемена на сантиметър е изключително важно, за да се предотвратят нежеланите минерални петна, както и образуването на т.нар. „адхезионно-унищожаващи“ отлагания и всякакъв вид пренос на замърсявания. Повечето предприятия постигат този стандарт чрез използване на деионизирана вода в целия си производствен процес. В днешно време повечето заводи инсталират автоматизирани сензори за проводимост, за да могат да следят параметрите в реално време. Когато компаниите пренебрегнат правилните процедури за изплакване, по повърхностите започват да се появяват микроскопични дефекти. Индустриални изпитания са показали, че тези малки несъвършенства всъщност ускоряват развитието на корозия при лабораторни симулации приблизително три пъти спрямо добре поддържаните повърхности.

Конверсия или нанасяне на тънък филм: депозиране въз основа на цирконий, титан или силан за устойчиво свързване на интерфейса

Последната стъпка включва нанасяне на изключително тънък химичен слой с дебелина малко под 100 нанометра, който се състои от материали като цирконий, титан или силанови съединения. Тези вещества образуват силни химични връзки както с основния материал, така и с полимерното прахово покритие. При използване на цирконий или титан те всъщност формират микроскопични кристални структури, които механично укрепват цялото съединение. Силановите обработки действат по различен начин – чрез образуване на издръжливи силиоксанови мрежести структури. Изпитванията показват, че тези специални покрития могат да повишат здравината на адхезията с 60 до 80 процента според стандарта ASTM D3359. Освен това те правят повърхностите значително по-устойчиви към корозионни проблеми. Това, което прави този подход още по-добър, е, че той работи при нормална стайна температура, без нужда от допълнително затопляне. В сравнение с по-старите фосфатни системи тази нова технология намалява енергийното потребление при производствените процеси с около четиридесет процента.

Съвременни опции за предварителна обработка: сравнение на ефективността на фосфатните и тънкопленъчните системи

Цинков фосфат срещу цирконий-титаниум: адхезивна якост (ASTM D3359) и корозионна устойчивост (ASTM B117)

От години насам цинково-фосфатните покрития са доказали многократно своята ефективност по отношение на адхезията и защитата срещу корозия. Обикновено те постигат клас 4B–5B по скалата за адхезия според стандарта ASTM D3359 и могат да издържат от 500 до 700 часа, преди да се проявят признаци на червена ръж при изпитанията със солен разтвор според стандарта ASTM B117. Интересното е, че новите тънкопленъчни системи въз основа на цирконий и титан не отстъпват на тези проверени с годините решения. Тези съвременни алтернативи последователно постигат най-високия клас 5B по адхезия и осигуряват подобна устойчивост срещу корозия. Освен това има още един значителен плюс: те намаляват производството на утайка с повече от 50 % в сравнение с традиционните методи. За мениджъри на заводи, които работят в условия на все по-строги екологични изисквания, това означава, че могат да запазят качеството на продуктите си в автоматизираните линии за напръскване с прахови покрития, без да нарушават регулаторните изисквания.

Oxsilan® и Gardobond®: Екоефективност, дебелина на филма (< 100 нм) и съвместимост с автоматизирани системи за предварителна обработка при прахово оцветяване

Oxsilan® и Gardobond® представляват новото в технологията за предварителна обработка. Тези покрития са изключително тънки (с дебелина под 100 нм), генерират минимални отпадъци и отлично се интегрират в бързи автоматизирани производствени линии. Нанослоевете, които те образуват, намаляват потреблението на вода с около 35–40 %, спестяват около 30 % от енергийните разходи поради работата им при по-ниски температури и практически не образуват утайка. Установено е, че те демонстрират добро функциониране дори при скорости на линията над 8 метра в минута. Това, което отличава тези материали, е способността им да осигуряват равномерно и висококачествено покритие на повърхностите при запазване на отлични адхезионни свойства. Тази надеждност обяснява защо темпът на внедряване се е увеличил приблизително с 27 % миналата година, докато производителите се справят с по-строгите регулации на Агенцията по опазване на околната среда (EPA) относно стандарти за отвеждане на замърсени води.

Реално въздействие: Как неуспехите на системите за предварителна обработка водят до провал на адхезията в експлоатация

Когато предварителната обработка не се извърши правилно, в полеви условия често възникват откази. Най-често наблюдаваме отлепване на адхезива от повърхностите, а не разрушаване на самото покритие. Според индустриален доклад от миналата година приблизително в 7 от 10 случая на отказ на адхезивите причината е нещо, което е станало неправилно по време на етапите на почистване или изплакване. Повърхностното замърсяване остава основната проблемна област за този тип откази. Материалите, които не достигат „магическото“ число между 40 и 60 дини/сантиметър при измерване на повърхностната енергия, обикновено не могат да се свържат правилно. Това се случва при недостатъчно обезмасляване, при нарушаване на водопроводната проводимост по време на изплакване или ако конверсионният процес не завърши напълно. Последствията включват скъпи корективни мерки, по-бързо износване на оборудването и щети за репутацията на компанията. Помислете за големите сгради с елегантни стъклени фасади или за грамадната строителна техника. За тези критични приложения предварителната обработка не е просто още един етап в процеса — тя всъщност е едно от най-важните инженерни решения, взети в началния етап, което ще повлияе на срока на експлоатация на всичко в реални условия.

ЧЗВ

Какво е повърхностна енергия и защо е важна при напръскването с прах?

Повърхностната енергия е мярка за това колко добре повърхността взаимодейства с покритието. Високата повърхностна енергия осигурява по-добра намокряемост и адхезия на покритието, което води до по-силни и по-издръжливи връзки.

Как предварителната обработка подобрява адхезията при напръскването с прах?

Предварителната обработка подобрява адхезията чрез увеличаване на повърхностната енергия, отстраняване на замърсявания и създаване на микронеравности. Това гарантира по-добра механична и химическа връзка между основния материал и покритието.

Какви са предимствата от използването на цирконий или титан при предварителната обработка?

Цирконият и титанът осигуряват силна химическа връзка и механично заключване, значително подобряват здравината на адхезията и това става без необходимостта от високи температури, като по този начин се намалява енергийното потребление.

Как Oxsilan® и Gardobond® подобряват производствените процеси?

Тези съвременни решения за предварителна обработка намаляват потреблението на вода и енергия, минимизират отпадъците и са съвместими с бързи автоматизирани производствени линии, което ги прави ефективни и екологично чисти опции.