散热器涂装工艺技术

一．散热器涂装工艺概述

1. 采暖散热器的分类

采暖散热器作为传统的取暖设备在我国北方地区被广泛的采用。随着我国经济的发展，采暖散热器逐渐被我国中南部地区采纳，采暖散热器的市场进入了空前的大发展时期，采暖散热器的生产技术随着市场的发展，也有了长足的进步。在传统的铸铁散热器的基础上发展出钢制、铝制、复合式散热器等几大类产品。

2. 满足散热器粉末涂装的前处理工艺通则

一般来说,散热器粉末喷涂前对散热器工件进行的预处理的目的就是去除工件表面的所有杂质，使粉末涂层能良好的与工件结合。为了达到上述目的，可以采用化学方法或物理方法进行处理。其中采用化学方式进行处理的工艺，主要工序有脱脂、去除氧化层、钝化和化学成膜。在主要工序间增加清洗工序对工件进行清洗。对于有锈（氧化层）工件必须经过酸洗工序，而酸洗后的将给磷化带来很多麻烦，如工序间生锈泛黄，残留酸液的清除，磷化膜出现粗化等。酸洗后的工件再进行锌系、锌锰系磷化前一般要进行表面调整处理。在间歇式的生产场合，由于受条件限制，磷化工件必须存放一段时间后才能涂漆，要求磷化膜本身具有较好的防锈性。因此可以根据散热器材质的不同，制定适合的前处理方式。

二．散热器粉末涂装设备概述

粉末涂装是指用喷粉设备把粉末涂料均匀喷涂到工件的表面，形成粉状的涂层后再经过高温烘烤流平、固化成膜的过程。根据形式的不同，有冷涂和热涂的区别。冷涂主要使用的设备包括喷粉室、粉末喷枪、粉末供应装置、粉末回收装置和高温固化装置；热涂主要使用的设备包括工件加温装置和粉末浸涂供粉装置。

1.冷涂粉末涂装设备

1.1喷粉室

喷粉室是作用是将粉末喷涂过程固定在一个特定的空间范围内完成，使喷粉涂装过程不对环境造成粉尘污染。一般采用具有工件进出口、喷枪操作口和观察口的半封闭结构，材质可采用金属或金属，常用有碳钢、不锈钢和塑料等。

1.2粉末喷枪

粉末喷枪是影响涂层质量的关键设备，它的作用是将粉末涂到工件表面。粉末喷枪有普通压缩空气粉末喷枪和静电粉末喷枪之分，在散热器粉末涂装中主要采用静电粉末喷枪。而静电粉末喷枪根据发生静电形式不同有摩擦式静电喷枪和电晕式静电喷枪两大类。

摩擦式静电喷枪是利用粉末颗粒在高介电常数的摩擦体内高速通过时，粉末颗粒与摩擦体高速碰撞，颗粒表层部分电子被摩擦体捕获后导入工件；粉末颗粒因损失部分电子而显正电性，粉末颗粒脱离摩擦体后在压缩空气作用下的到达工件的表面，在正负电荷电场力的作用下，将粉末颗粒均匀的吸附在工件表面。由于摩擦式静电涂装过程中，喷粉量小，粉末带电量低，通过专用喷嘴可以将粉末送到特定的部位或指定的工件区域内，可以对一些容易产生静电屏蔽的死角进行涂装，但由于喷粉量的限制，涂装速度受到制约。

电晕式静电喷枪利用电晕放电现象，在直流电压作用下，在尖端电极附近聚集起空间电荷，当气隙在高压电场的作用下产生电离后，电子被驱往远离尖端电极的空间,并形成负离子,在靠近电极表面则聚集起正离子。当电场强度被维持或加强时，正离子被吸进电极，此时在尖端电极端形成了电晕放电，负离子持续扩散到间隙空间，形成离子风。利用电晕放电能提供持续负离子形成电子风的特性，使更多的粉末颗粒在通过电晕场时获得电荷的机会成为可能，为增大粉末喷量、提高粉末涂装速度奠定了基础。并逐渐成为静电粉末喷涂的主要设备。电晕式静电喷枪按高压静电的发生方式区分有外置高压和内置高压之分，外置高压就是由高压静电发生器产生高压静电，再由高压静电缆线接入电晕喷枪的放电电极；内置高压是由高压静电发生器产生安全电压的振荡脉冲送入电晕喷枪，由电晕喷枪生成高压静电。

1.3粉末供应装置

粉末供应装置的作用是将粉末涂料连续、均匀、定量地供给静电喷粉枪，按结构分有流化床式、搅拌式和振动式；按出粉位置分有上部吸粉式和下部送粉式。粉末供应装置是粉末静电喷涂取得高效率、高质量的关键部件。多数静电喷涂设备都采用上部吸粉式流化床供粉器。

上部吸粉式流化床供粉器是利用文丘里泵的抽吸作用来输送粉末的。其工作原理是在压缩空气通过（正压输送）的管路中设置文丘里射流泵（又称粉泵），空气射流使插入粉层的吸粉管口产生低于大气压的负压，处于该负压周围的粉末就被吸入管道中并输送至喷枪。由于流化床内流动的粉末具有流体特性。因而使粉泵吸粉管口不断有粉末补充，从而保证喷出的粉雾均匀、连续。这种供粉器的优点是供粉均匀稳定，供粉精度高，一个供粉桶可装置多个粉泵，粉泵清理和更换方便。

1.4粉末回收装置

粉末回收装置的作用首先是让喷粉室内保持负压，使喷粉室内的悬浮粉末不能通过喷粉室的开口扩散到喷粉室外，保护喷粉工作环境；其次是使过喷的粉末便于收集，再次利用。主要结构是由风机产生空气流动动力，在含粉的混合气体的流动通道上利用旋风分离或表层过滤等方式实现气、粉分离。主要的粉末回收设备有：旋风分离器、布袋过滤装置、滤芯过滤装置以及组合式粉末回收器。


1.4.1旋风分离器

旋风分离器是使粉末流旋转运动，在离心力的作用下，达到粉末粒子与气流分离的目的。根据旋风分离式粉末回收装置的结构不同，其粉末回收率一般可以达到80~90%，为了达到环保要求，分离较细粉末粒子，保证排放气流的洁净，在旋风分离式回收装置的排放端需增加二级过滤装置。


1.4.2布袋过滤装置

布袋过滤装置的过滤元件可以由棉毛纤维、玻璃纤维或各种化学纤维经过纺织（或针刺）成滤料，再缝制成垂直悬挂的滤袋，使粉末混合气通过滤袋，不同场合要选用不同的滤料。在滤袋上收集到的粉尘通过周期性的机械抖动或压缩空气的脉冲反吹等途径对布袋进行清理。

1.4.3滤芯过滤装置

滤芯过滤装置是利用带有微孔的滤芯进行表层过滤分离。粉末混合气中的气体通过滤芯的微孔排出，粉末颗粒被滤芯阻挡留在滤芯的表面。必须通过压缩空气的脉冲反吹对滤芯进行清理。

1.4.4组合式粉末回收器

a.旋风布袋式

b.旋转翼脉冲自动反吹式

c.旋风组合旋转翼脉冲自动反吹式

d.采用滤芯过滤和粉末输送结合方式。

此类方式由滤芯粉末分离器与静电粉末喷室组合。利用回收系统的滤芯对喷室内的混合粉气进行过滤，实现粉气分离，要求过滤材料的微孔要小于5微米，使粉末颗粒不能通过微孔随空气排出；随着过滤时间的增加，滤芯表面的微孔被粉末颗粒封堵的越来越多，逐步丧失了过滤作用，此时在控制系统的作用下，切断此滤芯的负压系统同时利用脉冲反吹气流在滤芯里由内向外旋转吹出，使因负压吸附在滤芯表面的粉末脱离滤芯，落入下面的输送斜板，同时恢复滤芯的负压系统使其继续工作。落入喷室底部的粉末被输送机构送入振动筛进行筛选并混合新粉投入使用。

e.采用两级过滤分离方式。

此类方式由静电粉末喷室、送粉器、旋风分离器和滤芯粉末分离器组合。在静电粉末喷室底部的送粉器有刮板、气刀送粉等方式，功能都是将下落粉末送入固定区域；在负压风机的作用下，粉末被吸入旋风分离器进行粉气一级分离；排出的低浓度的气粉混合体进入滤芯粉末分离器进行粉气二级分离，实现粉气分离排放。回收的粉末再经过自动输粉装置送到粉末筛选装置进行回收粉末的筛选并混合新粉投入使用。此方式的的特点是换色清理喷室比较容易，并可在回收装置不停机的状态下进行，使喷室清理过程不会对喷室外环境造成污染。


1.5粉末固化原理及高温固化装置

1.5.1粉末固化原理及过程

粉末静电涂装后需经高温使粉末涂层熔融、流平然后固化成膜。粉末涂料固化后形成的表面状况，很大程度上取决于粉末的熔融和流平过程中表面张力（推动力）和体系粘度（阻力）,一方面，低的表面张力可以提供熔融粉末与底材较好的铺展，但是如果表面张力太低，又会影响流平效果，可能会产生橘皮现象。另一方面，如果不降低表面张力，熔融粉末会产生缩孔等弊病。所以，表面张力在粉末涂料熔融、流平过程中起着极其重要的作用。

表面张力是指液体和气体相互接触时，对于气-液界面，液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面分子受到液相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小，这种微观的受力不均匀放大到宏观的相界面，使表层分子处处存在一种张力，这种作用于单位边界线上的这种力就称为表面张力。

在熔融粉末表面，每一段小平面两边都存在周围液体对它的表面张力，大小相等，方向相反，合力为零。对于凹凸不平的表面，在凹面上，由于表面张力方向不在同一直线上，所以产生了一个方向指向凹面圆心的合力；凸面上产生指向下方的合力，这种合力的存在可以使凹液面上升，凸液面下降，所以表面张力是促进粉末涂料流平的主要动力。

粉末涂料固化需要经过结聚、熔融、流平然后固化成膜。

1.5.2固化装置

粉末静电涂装后需经高温使粉末涂层熔化、流平、固化，对于散热器粉末涂装高温固化装置主要有箱式固化炉或通过式固化烘道。

箱式固化炉是将喷涂后的散热器挂在专用的工件悬挂车上，统一推入箱式固化炉，完成升温、保温过程。

通过式固化烘道是通过悬挂输送装置将喷涂后的散热器工件连续输送通过高温区，完成升温、保温过程。因连续输送工件的需要，通过式固化烘道留有工件进出口，根据热的传导特性建立桥式或半桥式烘道，减小通过式固化烘道的热损失，降低固化能耗。

热源的提供方式有直供式和换热式。

直供式采用电加热或天然气燃烧提供热能。

换热式采用换热器进行热交换，使送入烘道的是纯洁的热源，为粉末固化创造整洁干净的环境，获得高质量的涂层效果。

几种常用能源运行成本比较

三． 散热器涂装工艺对产品质量的影响

静电喷涂施工工艺对粉末成膜的影响至关重要。不同工件应选择不同的工艺参数才能获得理想的涂膜。粉末静电喷涂时，粉末粒子除受静电引力外，还受空气流和重力等作用。它们对于喷涂工件的凹坑、死角等受静电场屏蔽部位有一定帮助。施工时应注意利用和掌握好这些因素。

五.散热器涂装生产线投资成本概算及控制

新建一条涂装生产线的投资回报期有多长？未来的经济效益如何？这些是涂装生产线投资者所关心的问题，因此，准确地核算出涂装生产的直接成本是必不可少的。影响涂装生产成本的因素较多，一般建设一条比较全面的流水线前处理设备的工艺完整性非常重要，直接影响了图层的机械性能，所以绝不能轻视前处理设备。一般来说，采用按产量需求不同来定制不同的设备。以最常见的桥式悬挂输送涂装生产线为例，在建“线”之前，通常必须明确以下几个方面的内容：

1. 决定涂装设备数量和固化烘道参数的相关数据

1.1年产量

1.2工作时制

1.2.1年工作日

1.2.2工作班制

1.2.3班工作时

1.3工件尺寸

1.3.1外形尺寸lxwxh

1.3.2涂装面积

1.3.3挂具结构

1.3.4挂具节距

1.3.5每挂件数

1.4设备

1.4.1利用率

1.4.2废器率

根据上述数据核算输送链速、确定前处理设备数量、喷枪数量、喷室参数、固化烘道参数等。

对于产量不大，如1000柱/日的产量，可采用双工位喷涂、小循环输送、箱式炉固化的方式。一般成本在20万元左右；前处理设备的资金投入8~10万元左右；对于产量相对较大，如5000柱/日的产量，可采用4工位喷涂结合自动喷涂、大循环固化烘道的方式。一般成本在60万元左右；前处理设备的资金投入在10~15万元左右，随着产量的继续提高，相关环节使用设备就会相应增加，成本相对增长。

在设备投入规划阶段，要采用倒推方式由后向前的方式来规划，即按成品量除一次合格率后再加上重复加工量来确定总产能。

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