涂魔師非接觸式測厚技術(shù)，精準(zhǔn)檢測粉末涂裝尖銳邊緣固化前的膜厚情況

摘要：對于零部件凹凸或彎曲等形狀復(fù)雜部位，精確測量其涂層厚度并控制在合格范圍內(nèi)，這無疑對大多數(shù)涂裝車間是一項技術(shù)上的挑戰(zhàn)。現(xiàn)在，來自瑞士測厚技術(shù)的涂魔師能實現(xiàn)在線測未固化的涂層實時得出干膜厚度的功能。

       粉末涂料由于具有優(yōu)越的機械性能和無溶劑特性，日益受到人們的青睞。涂層表面經(jīng)粉末涂裝后，不僅具有高質(zhì)量的外觀，而且具有多種功能特性，其中最重要包括防腐蝕性和電氣絕緣性，關(guān)鍵是需要把粉末涂料膜厚控制在規(guī)定范圍內(nèi)才能實現(xiàn)這些性能，此時選用精準(zhǔn)且使用簡便的膜厚檢測設(shè)備是至關(guān)重要的。來自瑞士的非接觸式無損測厚設(shè)備涂魔師正是符合該理念的新型設(shè)備，它實現(xiàn)了在線測未固化的粉末涂料實時得出干膜厚度的功能。

       對于零部件凹凸或彎曲等形狀復(fù)雜部位，精確測量其涂層厚度并控制在合格范圍內(nèi)，這無疑對大多數(shù)涂裝車間是一項技術(shù)上的挑戰(zhàn)。在粉末涂裝期間，影響粉末顆粒運動主要有三種物理效應(yīng)：靜電力、空氣動力和重力。其中，靜電力和重力對粉末顆粒的影響很容易理解，但物理學(xué)與空氣動力學(xué)的相互作用則是十分復(fù)雜。本文將講述在尖銳邊緣處的粉末涂層會產(chǎn)生的不一樣情況。

圖 1: 主要影響粉末涂料的物理效應(yīng)包括：a靜電力、b重力、c空氣動力

       即使對產(chǎn)品進行了涂裝，尖銳邊緣處仍是腐蝕防護和電氣絕緣的薄弱部位，因為粉末難以在尖銳邊緣的形成足夠的膜厚。尖銳邊緣通常由鈑金件的機械或激光切割而成。如果通過噴砂或打磨使尖銳邊緣變圓滑，可以有效解決涂層覆蓋不良的問題。當(dāng)粉末涂料經(jīng)高溫軟化時，邊緣處的涂層由于表面張力作用出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，涂料從邊緣處流出。所以，邊緣處的膜厚會低于合格膜厚范圍的下限值。

圖2：激光切割鈑金件時會形成尖銳邊緣，應(yīng)在涂裝前采取有效手段提高其曲率半徑。

       現(xiàn)有一項新研究表明，烘干前的邊緣涂層厚度低于一般預(yù)估膜厚。在研究實驗中，同時對不同曲率半徑(5mm和0.5mm)的兩個基材進行粉末涂裝(RAL 2008, smooth finish)。首先將高壓噴槍放在距離物體50厘米處，設(shè)置電壓為50kV和輸送空氣氣流為xx l/min，然后進行粉末涂裝。在涂層固化前使用涂魔師 3D非接觸式成像測厚系統(tǒng)測量涂層厚度，最終獲得整個樣板的膜厚分布圖像。膜厚分布圖像面積是25毫米x 25毫米，空間分辨率為100微米。

圖3：使用涂魔師 3D Atline非接觸式成像測厚系統(tǒng)，記錄不同曲率半徑基材的涂層厚度分布情況

       從涂魔師 3D Atline膜厚分布圖(圖3)可以看出，其后半部分是曲率半徑為5mm基材的涂層厚度分布情況，該邊緣區(qū)域的涂層厚度大約比側(cè)面的涂層厚度高40%。而另一樣情況，邊緣的曲率半徑為0.5mm的基材，其邊緣區(qū)域的涂層厚度比周邊區(qū)域的涂層厚度低20%左右。

       圓滑的邊緣涂層厚度偏高是因為噴槍和接地零件之間產(chǎn)生靜電效應(yīng)，帶電的粉末顆粒沿電場線加速運動，到達邊緣處并沉降下來。對于尖銳的邊緣涂層厚度偏小，除了受靜電力影響之外，空氣動力才是主要的影響因素。當(dāng)空氣圍繞尖銳邊緣流動時，氣流會自行分離，形成明顯的低壓區(qū)。根據(jù)伯努利效應(yīng)，這與邊緣處流動速度明顯加快有關(guān)。因此，在尖銳邊緣附近的空氣動力大于靜電力，粉末顆粒不會沉降在基材上。

       除了邊緣因素，流體力學(xué)也是粉末涂料防腐蝕和電氣絕緣薄弱部位形成的主要原因?，F(xiàn)有一項研究正在進行，目的是優(yōu)化功能性粉末涂料的流動性，認為涂層材料既可以從邊緣流走(classical edge alignment)，也可以流向邊緣(edge feed)。3D成像涂層厚度測量技術(shù)對于涂裝材料的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，能高效協(xié)助改善涂裝材料在邊緣覆蓋的難題，從而提高涂裝材料的腐蝕防護和電氣絕緣性。