Порошковая окраска алюминия: предварительная обработка и технологический процесс

Алюминий — один из наиболее часто окрашиваемых порошковыми красками металлов: от оконных профилей и фасадных панелей до колёсных дисков, корпусов и защитных ограждений станков. Он не ржавеет, как сталь, поэтому легко предположить, что подготовка ему почти не нужна. На практике верно обратное: большинство отказов адгезии и коррозионных отказов порошковых покрытий на алюминии вызвано предварительной обработкой, а не порошком.

В этой статье объясняется, зачем алюминию нужна предварительная обработка, пошагово описывается промышленный процесс, сравниваются варианты конверсионных покрытий, рассматривается, когда уместна механическая подготовка и какой инструмент не загрязняет поверхность, а также перечисляются дефекты, на которые следует обращать внимание.

Зачем алюминию нужна предварительная обработка перед порошковой окраской?

Три свойства алюминия делают предварительную обработку необходимой:

• Естественный оксидный слой. Алюминий образует тонкую оксидную плёнку через считаные мгновения после контакта с воздухом. Более старый или выветрившийся оксид неоднороден, плохо смачивается и слабо связан с лежащим под ним металлом. Покрытие, нанесённое поверх него, сцепляется с оксидом, а не с алюминием, поэтому оксид удаляют и заменяют контролируемым конверсионным слоем.
• Загрязнение поверхности. Смазки для экструзии, смазочно-охлаждающие жидкости, смазки для волочения, отпечатки пальцев и цеховая пыль мешают адгезии. В отраслевых рекомендациях чистая поверхность без масла считается первым требованием хорошей адгезии краски.
• Нитевидная коррозия. На алюминии с покрытием коррозия может распространяться под плёнкой нитевидными волокнами от срезанных кромок, царапин или крепёжных элементов, особенно в прибрежных и влажных средах. Основная защита от неё — качественная предварительная обработка.

Общие принципы, применимые к любому металлу, см. в статье как подготовить металл к окраске.

Процесс предварительной обработки алюминия по шагам

Промышленные линии для архитектурного и общего алюминия следуют одной и той же базовой последовательности, будь то струйный туннель или погружные ванны. Архитектурные работы в Европе обычно выполняются по спецификациям Qualicoat на жидкие и порошковые органические покрытия по алюминию; в Северной Америке аналогичную роль играют эксплуатационные спецификации AAMA.

1. Осмотр и обезжиривание

Удалите масла, смазки и загрязнения щелочным или нейтральным очистителем, подходящим для алюминия. Алюминиевые отливки особенно чувствительны к сильнощелочным или кислотным составам, поэтому выбор очистителя имеет значение. Проверьте отсутствие разрыва водяной плёнки: после промывки чистая поверхность удерживает непрерывную плёнку воды, а не собирает её в капли.

2. Травление или раскисление

Щелочное или кислотное травление, либо раскислитель, удаляет естественный оксид и контролируемое количество поверхностного металла вместе с внедрёнными загрязнениями. Это создаёт однородную реакционноспособную поверхность для конверсионного покрытия. Чрезмерное травление расходует металл и может оставлять шлам; недостаточное — оставляет оксид.

3. Тщательная промывка

Промывайте между стадиями и завершайте промывку деионизированной водой высокого качества или водой обратного осмоса. Соли жёсткой воды, оставшиеся на поверхности, ослабляют конверсионное покрытие и впоследствии могут вызвать вспучивание.

4. Нанесение конверсионного покрытия

Конверсионное покрытие химически связывается со свежеобразованным оксидом и обеспечивает как адгезию, так и коррозионную стойкость. Варианты сравниваются в следующем разделе.

5. Сушка и, для отливок, предварительный обжиг

Полностью высушите детали перед нанесением порошка. Пористые отливки могут удерживать воздух и влагу, которые выходят при отверждении и оставляют в плёнке проколы (газовыделение); предварительный обжиг при температуре выше температуры отверждения перед нанесением порошка или порошок, устойчивый к газовыделению, уменьшает эту проблему.

Какое конверсионное покрытие использовать на алюминии?

Триоксид хрома и ряд дихроматов и хроматов были включены в перечень Приложения XIV к REACH (требующих разрешения) Регламентом Комиссии (ЕС) № 348/2013, что стало одной из главных причин перехода европейских линий на бесхромовые процессы и предварительное анодирование. Если вы снимаете или переделываете старые детали с хроматной обработкой или хроматной грунтовкой, относитесь к пыли серьёзно; см. безопасное удаление покрытий с хромом-6.

Когда на алюминии применяют механическую подготовку?

Химическая предварительная обработка — стандарт для производственных линий. Механическая подготовка уместна, когда:

• детали слишком велики или уже установлены, чтобы пройти через линию предварительной обработки, например фасадные элементы, вывески или кузова транспортных средств;
• перед повторным нанесением покрытия необходимо удалить сильную коррозию, старые покрытия или герметик;
• спецификация на покрытие требует шероховатой поверхности для более толстой системы покрытий;
• требуется локальный ремонт деталей с покрытием.

Действуют два правила. Во-первых, никогда не используйте на алюминии абразив или инструмент из углеродистой стали: внедрённые частицы железа вызывают пятна и гальваническую коррозию под покрытием. Во-вторых, механическая подготовка не заменяет конверсионное покрытие там, где оно предусмотрено; она подготавливает поверхность к нему или к грунтовке, одобренной для нанесения непосредственно на алюминий.

Абразивоструйная очистка чистым неметаллическим абразивом или оксидом алюминия обычна в цехах. На объекте или там, где струйная очистка нежелательна, можно справиться ручным роторным инструментом без свободного абразива:

• Bristle Blaster® с лентами из нержавеющей стали и соответствующей ускоряющей планкой из нержавеющей стали применяется для подготовки цветных металлов, таких как алюминий, и нержавеющей стали. MontiPower использует здесь ленты из нержавеющей стали именно для того, чтобы не допустить загрязнения поверхности и вызываемой им контактной коррозии. Инструмент удаляет коррозию и покрытия и за один проход оставляет поверхность с профилем. См. ассортимент лент Bristle Blaster®.
• Система MBX® с синими лентами из нержавеющей стали удаляет краску, герметик и коррозию с тонких алюминиевых панелей без нагрева и коробления. Она применяется на кузовных деталях транспортных средств и, как описано на нашей странице об авиакосмической отрасли, на алюминии воздушных судов.

После механической подготовки удалите пыль обдувом или пылесосом, не касайтесь поверхности и без промедления нанесите конверсионное покрытие или грунтовку: свежеобнажённый алюминий начинает окисляться вновь немедленно. Если требуется определённая шероховатость, измеряйте её, а не предполагайте; см. профиль шероховатости.

Процесс порошковой окраски алюминия

1. Маскирование. Защитите резьбу, контактные поверхности и участки, которые должны оставаться электропроводными, высокотемпературной лентой и заглушками.
2. Нанесение. Порошок распыляют электростатическим пистолетом, чтобы заряженные частицы притягивались к заземлённой детали. Для равномерного набора толщины плёнки необходимо хорошее заземление через чистые крючки.
3. Отверждение. Детали отверждают в печи в течение времени и при температуре металла, указанных в техническом паспорте порошка. Тонкие алюминиевые сечения нагреваются быстро, толстые сечения и отливки — медленнее, поэтому о том, отверждён ли порошок, решает температура металла, а не температура воздуха.
4. Охлаждение и контроль. После охлаждения проверьте внешний вид, толщину плёнки, адгезию (например, методом решётчатого надреза) и степень отверждения (например, протиркой растворителем) согласно требованиям спецификации.

Типичные дефекты и их причины

Ремонт и повторная окраска алюминия с порошковым покрытием

Повреждённые порошковые покрытия на установленном алюминии — фасадах, вывесках, транспортных средствах — обычно нельзя вернуть на линию предварительной обработки. Порядок ремонта: локально удалить повреждённое покрытие и коррозию, сгладить кромки до целого покрытия, очистить участок и нанести ремонтную систему, одобренную производителем покрытия, — часто жидкое покрытие, а не порошок. Инструмент без абразива с лентами из нержавеющей стали делает это практичным на объекте без укрытия для струйной очистки, но удаляемое покрытие всё равно превращается в пыль, поэтому используйте пылеудаление и средства защиты органов дыхания, подходящие для данного покрытия.

Если перед повторной окраской необходимо удалить наклейки или винил, Vinyl Zapper® удаляет винил и остатки клея с окрашенного и неокрашенного алюминия, не повреждая находящееся под ними покрытие.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли окрасить алюминий порошковой краской без предварительной обработки?

Порошок сначала удержится, но адгезия и коррозионная стойкость будут плохими. Естественный оксидный слой и любое загрязнение находятся между покрытием и металлом, и следуют отказы, такие как отслаивание и нитевидная коррозия. Как минимум алюминий должен быть обезжирен, раскислен и получить конверсионное покрытие или одобренную грунтовку.

Хорошая ли идея — пескоструйная обработка алюминия перед порошковой окраской?

Струйная обработка чистым неметаллическим абразивом или оксидом алюминия может сделать поверхность шероховатой и удалить старые покрытия. Никогда не используйте стальную дробь или абразив, ранее применявшийся на стали, — он внедряет железо. Струйная обработка не заменяет предусмотренное конверсионное покрытие, а деталь следует окрасить вскоре после неё, поскольку свежий алюминий быстро окисляется.

Какое конверсионное покрытие лучше всего подходит для алюминия?

Это зависит от спецификации и условий эксплуатации. Бесхромовые циркониевые или титановые обработки сейчас широко применяются и позволяют избежать шестивалентного хрома. Предварительное анодирование выбирают для тяжёлых прибрежных условий. Трёхвалентный хром — распространённая замена традиционному жёлтому хромату. Следуйте спецификации на покрытие и систему, например Qualicoat или AAMA.

Можно ли использовать Bristle Blaster® на алюминии?

Да, с лентами из нержавеющей стали и соответствующей ускоряющей планкой из нержавеющей стали, которые MontiPower указывает для цветных металлов, таких как алюминий, и нержавеющей стали. Они предотвращают загрязнение поверхности железом. Стандартные ленты для углеродистой стали на алюминии использовать не следует.