1、概述

　　水系統由于壓力低,所用閥門和管道配件主要材料為鑄鐵。水系統建設要求閥門與管道等壽命一般不低于30a,不能對介質造成二次污染。但鑄鐵不耐腐蝕,單一材質不能滿足要求,需要對其進行合適的涂層處理,這就需要對該類產品的涂層作研究分析,選擇合適的材料與工藝。鑄鐵閥門的材料包括灰鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵等。由于球墨鑄鐵閥門在水系統中的使用越來越廣泛,本文以球墨鑄鐵閥門為例進行論述。

2、現狀

　　據調查分析,現在閥門的損壞和更換主要是主體銹蝕,內腔因為與介質接觸,銹蝕極為嚴重,銹蝕后閥門通徑變小,流阻增大,影響介質傳輸。而且閥門多安裝在地面或地下,外表與空氣接觸,空氣潮濕,表面易發生銹蝕。這就需要對閥門的主體材料加以防護,以延長使用壽命。另一方面,由于鑄鐵直接與水接觸,銹蝕的存在構成對水質的二次污染,這必須加以控制。因此,對涂層的要求以功能性防護為主,裝飾性為輔。

　　閥門的表面處理方式主要有油漆涂裝、鍍鋅和粉末涂裝等。涂漆的防護期短,不能長期在工況情況下使用。鍍鋅工藝主要是管道應用較多,熱鍍鋅和電鍍鋅都有采用,工藝復雜,預處理采用酸洗、磷化工藝,工件表面會有酸、堿液的殘余物,留下了腐蝕的隱患,使鍍鋅層容易產生脫落,鍍鋅的耐腐蝕年限為3～5年。粉末涂裝具有涂層厚、耐腐蝕、耐沖刷等特點,能滿足水系統使用條件對閥門的要求。

3、材料

　　粉末涂料無溶劑,減少了環境污染和有機溶劑中毒,其不屬于易燃品,儲存和運輸安全方便,簡便經濟。粉末涂料可回收利用,利用率約為95%。涂料工藝易實現自動化,一次涂裝可獲得40～500μm厚涂層。涂層無底漆,提高了工作效率。邊角的覆蓋性優良,涂膜的機械性能、絕緣性能和耐腐蝕性能優良。但是,粉末涂料換色程序復雜。儲存時受壓力、溫度和濕度的影響,易結塊。粉末涂料的制造設備和涂裝工藝較復雜。

　　粉末涂料品種繁多,常用的有尼龍11、尼龍12、環氧樹脂和環氧聚酯等。綜合其性能、成本和工藝復雜程度等因素,環氧樹脂粉末適合用作閥門的涂層。如果不考慮成本因素,尼龍系列粉末是最佳方案,綜合性能指標高。國外有采用尼龍粉末作閥門涂層的成功事例。

4、工藝

　　閥門中需要噴涂的鑄鐵零件有閥體、閥蓋、壓蓋、手輪和閘板等。噴涂工藝流程為工件預處理→去除灰塵→預熱→噴涂→固化→冷卻。

(1)預處理

　　需要涂裝的表面必須是干燥和干凈的,且具有一定的粗糙度。鑄鐵的多孔性結構,使零部件組織不致密,其在酸處理時,極易發生酸內滲,導致材料內儲氫而極易發生氫脆。因此,鑄鐵涂裝前不能采取酸洗和磷化工藝處理,應采用噴丸或噴砂工藝,達到Sa215級。工件處理后6h內須進入預熱處理工序,并且注意零部件不得被雨淋,防止再次生銹。搬運過程中須防止油污污染,并配帶帆布類手套。設計噴涂線時,如果條件允許,可以考慮在線進行噴丸(噴砂)處理,可以避免人工多次接觸工件,防止工件二次污染。噴丸用的耗材可以采用優質不銹鋼丸( SΦ115)與不銹鋼切頭(Φ112)按1∶1比例混合,根據消耗情況定期按比例補充。

(2 ) 預熱

　　須保證鑄件實體溫度在190 ～210℃,不能以烘室空氣溫度作為判定工件溫度的依據,空氣溫度只能作為參考。由于閥門鑄件厚重且組織疏松,存在熱惰性現象,須有足夠的預熱時間保證工件的溫度,同時將工件中的氣體烘出,防止粉末噴涂后溢出,形成氣泡缺陷。具體時間根據工件規格尺寸設定。

(3)噴涂

　　噴涂主要有靜電噴涂和流化床工藝兩種。靜電噴涂根據工件尺寸大小可以分為粉末靜電噴涂生產流水線和粉末靜電噴涂單元,兩者工藝一致,主要區別是工件的周轉方式。噴涂生產流水線是采用傳輸鏈自動傳輸,而噴涂單元是人工吊裝。涂層的厚度控制在250 ～ 300μm。厚度小于150μm,防護性能降低,厚度大于500μm,涂層附著力下降,耐沖擊性能降低,同時粉末消耗量加大。流化床工藝是粉末在流化床內呈懸浮狀態,粉末遇到熱的工件即在表面凝膠,形成不小于300μm 的涂層,流化床工藝施工的工件膜厚均勻,對于內腔等區域也能很好涂裝,涂裝質量好,效率高。靜電噴涂操作工藝簡單,一次性投入小。流化床工藝涂裝質量高一次性投入大。噴涂應在盡可能短的時間內完成,最好是在粉末凝膠時間內。對于不需噴涂的螺紋、平面、孔等處,可以采用硅膠塞和高溫膠帶等器具遮避保護,待噴涂完成后取下即可。

(4)固化

　　固化溫度180℃,時間10 ～15min。固化環節是涂層最終成型的環節,對最終涂層性能影響較大,應合理控制其溫度和時間。溫度低,時間短,固化不完全。溫度高或時間長,會導致涂層變色。噴涂完成到進入固化烘道的時間要盡可能短, 2min以內為佳,否則會影響固化效果。固化完成的工件,冷卻至室溫,建議采用自然冷卻法。