铸铁阀门的粉末涂层工艺探讨.pdf

一 2 O一 阀 门 2 0 0 9 年第3 期 文章编号 1 0 0 2 - 5 8 5 5 2 0 0 9 0 3 - 0 0 2 0 - 0 3 铸铁 阀门的粉末涂层工艺探讨 张继伟 。 周子民 1 ．合肥通用机械研究院． 安徽 合肥 2 3 0 0 3 1 ； 2 ．江苏竹箦阀业有限公司， 江苏 常州 2 1 3 3 5 5 摘要探讨 了水 系统用铸铁 阀门和铸铁管道配件 的功能性防护涂层 的现状、 材料和工艺。 关键词铸铁； 阀门； 管件； 粉末； 涂层 中图分类号 TG 1 7 9 文献标识码 B Te c h n o l o g y di s c u s s i o n o f p o wde r c o a t i ng f o r c a s t i r o n v a l v e s - ． ‘ ZHANG J i 。 we i ． ZHOU Zi ． mi n 1 ． H e f e i Ge n e r a l Ma c h i n e r y R e s e a r c hI n s t i t u t e ， H e f e i 2 3 0 0 3 1 ， C h i n a ； 2 ． J i a n g s u Z UZ E M v a l v e s C o mp a n y ， L i mi t e d ， C h a n g z h o u 2 1 3 3 5 5。 C h i n a Abs t r a c t Ac c o r di ng t o t h e r e qu i r e me n t s o f the Tr a n s mi s s i o n a n d di s t r i b ut i o n o f the e q ui p me n t s f o r wa - t e r wo r k s pu r p os e s ．Ex p l o r e t h e s t a t us 、ma t e r i a l s a n d pr o c e s s e s o f the f u n c t i o n of p r o t e c t i v e c o a tin g s wh i c h u s e d f o r c a s t i r on v alv e s， c ast i r o n pi p e fit ti n gs ． Ke y wo r d s c ast i r o n； v a l v e s； p i pe fit t i ng s ； p o wde r ； c o a tin g 1 概述 水系统 由于压力低 ， 所用 阀门和管道配件主要 材料为铸铁。水系统建设要求阀门与管道等寿命一 般不低于 3 0 a ， 不能对介质造成二次污染。但铸铁 不耐腐蚀 ， 单一材质不能满足要求 ， 需要对其进行合 适 的涂层处理 ， 这就需要对该类产品的涂层作研究 分析， 选择合适的材料与工艺。铸铁阀门的材料包 括灰铸铁、 可锻铸铁和球墨铸铁等。由于球墨铸铁 阀门在水系统中的使用越来越广泛， 本文以球墨铸 铁阀门为例进行论述。 2 现状 据调查分析 ， 现在 阀门的损坏和更换主要是主 体锈蚀 ， 内腔因为与介质接触 ， 锈蚀极为严重 ， 锈蚀 后阀门通径变小， 流阻增大， 影响介质传输。而且阀 门多安装在地面或地下， 外表与空气接触， 空气潮 湿， 表面易发生锈蚀。这就需要对阀门的主体材料 加以防护， 以延长使用寿命。另一方面， 由于铸铁直 接与水接触 ， 锈蚀 的存在构成对水质的二次污染 ， 这 必须加以控制。因此， 对涂层的要求以功能性防护 为主， 装饰性为辅。 阀门的表面处理方式主要有油漆涂装 、 镀锌和 粉末涂装等。涂漆 的防护期短 ， 不能长期在工况情 况下使用。镀锌工艺主要是管道应用较多， 热镀锌 和电镀锌都有采用 ， 工艺复杂 ， 预处理采用酸洗、 磷 化工艺 ， 工件表面会有酸、 碱液 的残余 物， 留下 了腐 蚀的隐患， 使镀锌层容易产生脱落 ， 镀锌的耐腐蚀年 限为 3～5年。粉末涂装具有涂层 厚、 耐腐蚀、 耐冲 刷等特点， 能满足水系统使用条件对阀门的要求。 3材料 粉末涂料无溶剂， 减少 了环境污染和有机 溶剂 中毒， 其不属于易燃品， 储存和运输安全方便， 简便 经济。粉末涂料可回收利用 ， 利用率约为 9 5 ％。涂 料工艺易实现 自动化 ， 一次涂装 可获得 4 O一5 0 0 1 x m 厚涂层。涂层无底漆， 提高了工作效率。边角的覆 盖性优良， 涂膜的机械性能、 绝缘性能和耐腐蚀性能 优良。但是， 粉末涂料换色程序复杂。储存时受压 力、 温度和湿度的影响， 易结块。粉末涂料的制造设 备和涂装工艺较复杂。 粉末涂料品种繁多， 常用的有尼龙 1 l 、 尼龙 1 2 、 环氧树脂和环氧聚酯等。综合其性能、 成本和工艺 作者简介 张继伟 1 9 7 8 一 ， 男， 工程师， 主要从事阀门技术的研究与开发工作。 2 0 0 9 年第3 期 阀 门 复杂程度等因素， 环氧树脂粉末适合用作阀门的涂 层。如果不考虑成本因素， 尼龙系列粉末是最佳方 案， 综合性能指标高。国外有采用尼龙粉末作阀门 涂层的成功事例。 4 工艺 阀门中需要喷涂 的铸铁零件有 阀体 、 阀盖、 压 盖、 手轮和闸板等。喷涂工艺流程为工件预处理 去除灰尘_ 预热一喷涂一固化一冷却。 1 预处理需要涂装 的表面必须是干燥和干 净的， 且具有一定的粗糙度。铸铁的多孔性结构， 使 零部件组织不致密 ， 其在 酸处理 时， 极易发生酸 内 渗， 导致材料内储氢而极易发生氢脆。因此， 铸铁涂 装前不能采取酸洗和磷化工艺处理 ， 应采用 喷丸或 喷砂工艺， 达到 S a 2 ． 5级。工件处理后 6 h内须进人 预热处理工序 ， 并且注意零部件不得被雨淋 ， 防止再 次生锈。搬运过程中须防止油污污染 ， 并配带帆布 类手套。设计喷涂线时 ， 如果条件允许 ， 可以考虑在 线进行喷丸 喷砂 处理， 可以避免人工多次接触工 件 ， 防止工件二次污染。喷丸用的耗材可 以采用优 质不锈钢丸 S 1 ． 5 与不锈钢切头 1 ． 2 按1 l 比 例混合， 根据消耗情况定期按比例补充。 2 预 热 须保 证 铸 件 实 体 温 度 在 1 9 0 21 0 C ，不能以烘室空气温度作为判定工件温度的依 据 ， 空气温度只能作为参考。由于 阀门铸件厚重且 组织疏松， 存在热惰性现象， 须有足够的预热时间保 证工件的温度， 同时将工件中的气体烘出， 防止粉末 喷涂后溢出， 形成气泡缺陷。具体时间根据工件规 格尺寸设定。 3 喷涂喷涂主要有静电喷涂和流化床工艺 两种。静电喷涂根据工件尺寸大小可以分为粉末静 电喷涂生产流水线和粉末静电喷涂单元 ， 两 者工艺 一 致， 主要区别是工件的周转方式。喷涂生产流水 线是采用传输链自动传输， 而喷涂单元是人工吊装。 涂 层 的 厚 度 控 制 在 2 5 0 3 0 0 1 a , m。 厚 度 小 于 1 5 0 1x m， 防护性能降低， 厚度大于5 0 0 p ,m， 涂层附着 力下降， 耐冲击性能降低， 同时粉末消耗量加大。流 化床工艺是粉末在流化床内呈悬浮状态， 粉末遇到 热的工件即在表面凝胶， 形成不小于 3 0 0 p ,m 的涂 层， 流化床工艺施工的工件膜厚均匀， 对于内腔等区 域也能很好涂装， 涂装质量好， 效率高。静电喷涂操 作工艺简单 ， 一次性投人小。流化床工艺涂装质量 高， 一次性投人大。喷涂应在尽可能短的时间内完 成， 最好是在粉末凝胶时间内。对于不需喷涂的螺 纹、 平面、 孔等处， 可以采用硅胶塞和高温胶带等器 具遮避保护 ， 待喷涂完成后取下即可。 4 固化固化温度 1 8 0 ℃， 时 间 l 01 5 mi n 。 固化环节是涂层最终成型的环节 ， 对最终 涂层性能 影响较大， 应合理控制其温度和时间。温度低， 时间 短， 固化不完全。温度高或时间长， 会导致涂层变 色。喷涂完成到进入固化烘道的时间要尽可能短， 2 m i n以内为佳， 否则会影响 固化效果。固化完成的 工件， 冷却至室温 ， 建议采用 自然冷却法。 5 检测 5 ． 1 常规 用于 日常生产的阀门涂层常规检测项 目有外 观、 附着力、 厚度和交联性等。 ①外观目测应光滑， 颜色一致， 无气孔、 气泡、 漏喷等缺陷。 ②附着力依据E N I S O 4 6 2 4的要求进行剥离 测试， 平均值8 MP a ， 最小单值6 MP a 。 ③涂层厚度 采用专业工具膜厚仪进行测量， 涂层平均厚度 2 5 0 1． t,r n 。 ④交联性测试涂 层 的固化效果。用 MI B K 甲基异丁基酮 滴在喷涂表面上 ， 然后用 白布反复 擦拭 ， 看表面变色、 失去光泽和 或 涂污的情况。 5 ． 2 性能 在选择涂层材料时或在相应工艺过程参数发生 变化后进行性能测试， 正常生产后不须测试。根据 E N 1 4 9 0 1 2 0 0 6 要求， 性能测试包括耐冲击性、 耐 压痕性、 无孔性、 热老化性 、 耐腐蚀性、 耐摩擦性和安 全性等。 5 ． 3 修补 修补采用的材料和工艺应遵循修补处在产品的 使用条件下能起到保护产 品的作用 ， 同时还要兼容 已有的涂层， 可以采用手工热修补方法。 5 ． 4 常见问题 最终涂层存在问题及解决办法见表 1 。 6 结语 环氧树脂粉末涂层附着力强， 表面光滑， 耐冲 击、 耐腐蚀、 耐冲刷、 耐老化， 能够满足阀门的使用要 求及水系统对输配水设备的要求。在粉末选用、 设 备配备时须充分考虑材料、 工艺和设备的匹配性。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 一 2 2 一 阀 门 2 0 0 9 年第3 期 参 考 文 献 1 [ 日】铸铁阀门编著委员会．铸铁阀门 M】 ．北京机械 工业出版社 ．1 9 9 3 ． [ 2 ] 陈宏林．静电粉末喷塑在铸铁闸阀上的应用 [ J ] ．阀门， 1 9 9 9 2 3 23 3 ． 【 3 E N 1 4 9 0 1 - 2 0 0 6 ，D u c t i l e ir o n p i p c s ，fi t t i n g s a n d a c c e s s o r i e s E p o x y c o a t i n g h e a v y d u t y o f d u c ti l e i r o n fi t t in g s a n d a c c e s - s o r i e s R e q u i r e me n t s a n d t e s t m e t h o d s S ] ． 【 4 】 GB ／ T 1 7 2 1 91 9 9 8 ，生活饮用 水输 配水设备 及防护 材料 的 安全性评价标准 [ s 】 ． [ 5 】 I S O 6 2 7 2 1 9 9 3 E ，油漆与清漆 落锤试验 [ s ] ． [ 6 】 E N I S O 4 6 2 4 2 0 0 0，色漆和清漆．附着力剥离试验 [ s ] ． 收稿 日期 2 0 0 8 ． 1 1 ． 2 5 1 ． 机 电产品供应 目录 阀门本书 由机械工 业出版 社于 2 0 0 2年 出版发行。书中收录 了国内外 5 0 0余家企业的阀门产 品，涵盖大部分骨干企业及其主导产 品，本书 以产 品信息栏 目为主，以表格形 式详 细介绍 了产品名称、型号规格、主要技术参数等。书号 I S B N 71 1 1 1 2 6 5 6- 4，定价 l l 8 ． 0 0元／ 册。 2 ． 阀门选用手册本书由机械工业出版社 2 0 0 2年 出版发行，由陆培文、孙晓霞、杨炯良编 著。书 中介绍 了选用阀门所需的基础知识，选用阀门基本原则，以及各类阀门的具体选择方法和有关数据 资料，力求使用户通过本书能够选到性能可靠，经济耐用的阀f - 1 产 品。全书 1 2 0 0余千字，l 6开本 ，书号 I S B N 7一l l 1 0 8 7 4 2 9 ，定价 7 6 ． o 0元／ 册。 3 ．{ 2 o o 8机电产品报价手册 一阀门分册本书由机械工业信息研究院编，机械工业出版社出版 发行。本书是中国阀门价格信息数据库2 0 0 8 年版的纸质出版物，产品价格信息由各单位 自报，其内容包 括产品名称、名称规格、主要技术参数及备注、参考价格、生产厂家、地址、邮政编码及电话等。书号 I S B N 9 7 8 7一l 1 1 2 1 9 5 21 ，定价 1 3 5 ． 0 0元／ 册。 每册加收书价 1 0 ％的邮寄包装费，需要者，请与沈阳经济技术开发区开发大路 1 5号沈阳阀门研究所 科技开发信息中心的尹玉杰联系， 邮编1 1 0 1 4 2 ，电话 0 2 4 2 5 6 5 3 7 8 0 。 E ma i l s f s k k xz c h i na v a l v e i n f o． n e t h t t p ／ ／www． c h i n a v a l v e i nf o ． ne t