Προεργασία Μεταλλικής Επιφάνειας

Οι κύριοι στόχοι της προετοιμασίας της μεταλλικής επιφάνειας πριν τη βαφή με πούδρα είναι: 

  • Η αντιδιαβρωτική προστασία του μεταλλικού υποστρώματος
  • Η πλήρης απομάκρυνση ξένων υλικών, π.χ. γράσο, λάδια, χώμα, κηλίδες από συγκόλληση, κλπ. 
  • Η προετοιμασία της επιφάνειας, έτσι ώστε να ενισχυθεί η πρόσφυση της πούδρας

Όπως και σε άλλες μεθόδους βαφής, και για την εφαρμογή της πούδρας,  η προσοχή στο στάδιο της προεργασίας είναι απαραίτητη για την καλή της απόδοση.

Η προεργασία της επιφανείας μπορεί να ποικίλει ανάλογα με τις εκάστοτε απαιτήσεις της χρήσης των τελικών προϊόντων – από μία απλή διαδικασία καθαρισμού ενός σταδίου σε μία πολύπλοκη προεργασία πολλαπλών σταδίων, που εναποθέτει μια προστατευτική επίστρωση στην επιφάνεια του μετάλλου (φωσφάτωση, χρωμάτωση, κ.α.)

Η εφαρμογή της επίστρωσης των ηλεκτροστατικά φορτισμένων σωματιδίων σε μία γειωμένη μεταλλική επιφάνεια μπορεί να επιτευχθεί μόνο αν η επιφάνεια είναι ελεύθερη από κάθε σύνθεση η οποία έχει υψηλή ηλεκτρική αντίσταση. Η παρουσία οποιουδήποτε μονωτικού φιλμ επί της επιφανείας του αντικειμένου που πρόκειται να επικαλυφθεί θα περιορίσει ή σε μερικές περιπτώσεις θα εμποδίσει την εναπόθεση της πούδρας.

Υποστρώματα
Ο χάλυβας, το αλουμίνιο, ο χαλκός, τα κράματα ψευδαργύρου και ο γαλβανισμένος χάλυβας είναι συνηθισμένα μέταλλα επί των οποίων χρησιμοποιείται η πούδρα.

Χάλυβας  Για επιφάνειες από σίδηρο ή χάλυβα η μέγιστη αντοχή στη διάβρωση και στην αλατονέφωση επιτυγχάνεται με μία προστατευτική επίστρωση φωσφορικού ψευδαργύρου.

Αλουμίνιο  Για το αλουμίνιο και τα κράματά του η αντιδιαβρωτική προστασία επιτυγχάνεται με την χρωμάτωση ή ανάλογη προεργασία ελεύθερη χρωμίου.

Κράματα ψευδαργύρου  Για όλα τα υποστρώματα που έχουν ως βάση τον ψευδάργυρο και τον γαλβανισμένο χάλυβα συνιστάται μία κατάλληλη φωσφορική προστατευτική επίστρωση.

Πορώδη χυτά μέταλλα και αμμοβολισμένες επιφάνειες  Σε αυτές τις επιφάνειες είναι πιθανόν να εμφανιστούν ατέλειες στην βαμμένη επιφάνεια λόγω του παγιδευμένου αέρα στο μέταλλο, ο οποίος απομακρύνεται κατά τη διάρκεια του πολυμερισμού της πούδρας και δημιουργεί φυσαλίδες στο φίλμ. Με προθέρμανση για λίγα λεπτά περιορίζεται τις περισσότερες φορές αυτό το πρόβλημα. Επίσης, μπορεί να προστεθεί ειδικό πρόσθετο απαέρωσης στον κάδο με την πούδρα, το οποίο μειώνει σημαντικά το πρόβλημα των φυσαλίδων στην επιφάνεια.

Απομάκρυνση οξειδίων και σκουριάς

Αυτή μπορεί να επιτευχθεί με μηχανική απόξεση, βούρτσισμα με σύρμα ή για μεγαλύτερες επιφάνειες, με αμμοβολή. Τα αναλώσιμα χοντρά λειαντικά ή επαναχρησιμοποιήσιμα μεταλλικά λειαντικά που έχουν αντικαταστήσει την  άμμο είναι εμπλουτισμένα με μια σειρά από εξαιρετικά λεπτά σωματίδια, με τα οποία μπορεί να επιτευχθεί πλήρης ομοιομορφία της επιφάνειας. Για να έχουμε μια εικόνα της σχετικής τραχύτητας επιφάνειας σε μια επιφάνεια χάλυβα που έχει αμμοβοληθεί η απόσταση μεταξύ «της κορυφής με την κοιλάδα» της αμμοβολισμένης επιφάνειας θα είναι περίπου 100μm. Με λιωμένο οξείδιο του αργιλίου (βαθμού 180/220) είναι 3-5μm, ενώ με τις γυάλινες σφαίρες 1-1.5μm.

Απομάκρυνση λιπαρών ουσιών (λιπαντικά)

Αυτό είναι συνήθως το πρώτο βήμα στην προετοιμασία μεταλλικών επιφανειών πριν τη βαφή. Υπάρχουν πολυάριθμοι τρόποι για την εκτέλεση αυτής της διαδικασίας και μερικές από τις πιο κοινές μεθόδους εν συντομία αναφέρονται παρακάτω.

Καθαρισμός με Διαλυτικό Η απομάκρυνση των λιπών μπορεί να επιτευχθεί σκουπίζοντας το αντικείμενο με ένα ύφασμα εμποτισμένο με ένα κατάλληλο διαλύτη. Η μέθοδος αυτή θα αφαιρέσει το λίπος και τη στερεά ύλη αρκετά αποτελεσματικά, μέχρι, αρχικά το ύφασμα, και στη συνέχεια ο διαλύτης λερωθούν. Στη συνέχεια, η μέθοδος αυτή εξαπλώνει το λίπος εάν το ύφασμα και διαλύτης δεν αντικαθίστανται συχνά. Αν και αυτή η μέθοδος είναι γρήγορη και βολική για μικρής κλίμακας παραγωγή, μειονεκτεί ως προς το υψηλό κόστος εργασίας και υλικών και, ανάλογα με το διαλύτη που επιλέγεται, μπορεί να προκαλέσει φωτιά ή να είναι επιβλαβής για την υγεία.

Εμβάπτιση σε διαλύτη  Με τη μέθοδο αυτή το τεμάχιο βυθίζεται σε μία δεξαμενή με διαλύτη και μετά την απομάκρυνσή του, όταν ο διαλύτης έχει εξατμιστεί, όλο το λάδι και το λίπος έχουν απομακρυνθεί. Η μέθοδος αυτή αποδίδει μέχρι το σημείο κατά το οποίο οι ρύποι έχουν συσσωρευτεί στην δεξαμενή εμβάπτισης και έχει επιτευχθεί μια ισορροπία κατά την οποία όσο λάδι ή λίπος αφαιρείται από το αντικείμενο τόσο εναποτίθεται ξανά. Καλύτερα αποτελέσματα μπορούν να ληφθούν έχοντας έναν αριθμό δεξαμενών σε διάταξη καταρράκτη, αλλά  καταλαμβάνει σημαντικό χώρο και επιπλέον είναι δαπανηρή λύση, καθώς οι απώλειες του διαλύτη λόγω εξάτμισης είναι υψηλές.

Απολίπανση με ατμό διαλύτη Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική το αντικείμενο αιωρείται στον ατμό ενός χλωριωμένου διαλύτη όπως το τριχλωροαιθυλένιο σε μία ειδικά σχεδιασμένη εγκατάσταση και το μέταλλο απολιπαίνεται με τη συμπύκνωση του ατμού στην ψυχρή επιφάνεια του. Αυτή είναι μία πολύ πιο αποτελεσματική διαδικασία, διότι ο διαλύτης βράζει συνεχώς για να αντικαθιστά τον ατμό που συμπυκνώνεται. Από μόνη της αυτή η μέθοδος απολιπαίνει αποτελεσματικά αλλά τυχόν στερεά σωματίδια στην επιφάνεια μπορεί να παραμείνουν εκεί μετά από την απομάκρυνση όλου του λαδιού και του λίπους. Βελτιώσεις μπορούν να επιτευχθούν συμπεριλαμβάνοντας ένα στάδιο βρασμού του υγρού ή με τη χρήση ανάδευσης με υπέρηχους. Επιπλέον ειδικά πρόσθετα μπορούν να προστεθούν στον χλωριωμένο διαλύτη για να βελτιωθεί η αποδοτικότητα.

Απορρυπαντικό Το αντικείμενο μπορεί να εμβαπτίζεται ή κατά προτίμηση να ψεκάζεται με ένα διάλυμα ενός κατάλληλου απορρυπαντικού σε καυτό νερό και κατόπιν να ξεπλένεται και να ξηραίνεται. Αυτό θα απομακρύνει αποτελεσματικά την ελαφριά ρύπανση, αλλά δεν θα έχει αποτέλεσμα σε γράσο ή έντονους ρύπους.

Γαλάκτωμα καθαρισμού Τα γαλακτώματα καθαρισμού είναι συνήθως προ-γαλακτωματοποιημένη κηροζίνη / υδατικά γαλακτώματα, ή συμπυκνώματα με βάση την κηροζίνη. Όπως τα αλκαλικά καθαριστικά, τα γαλακτώματα είναι πιο αποτελεσματικά όταν χρησιμοποιούνται με εξοπλισμό ψεκασμού αλλά μπορούν να είναι αρκετά αποτελεσματικά ως καθαριστικά με τη μέθοδο της εμβάπτισης σε πολλές περιπτώσεις. Τα γαλακτώματα καθαρισμού συνήθως δρούν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες σε σχέση με καθαριστικά αλκαλικού τύπου και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος.

Αλκαλικά καθαριστικά  Η μεταλλική επιφάνεια μπορεί, είτε να βυθιστεί, είτε να ψεκαστεί με ένα θερμό υδατικό διάλυμα ενός κατάλληλου αλκαλικού μίγματος και στη συνέχεια να ξεπλυθεί δύο φορές και να ξηρανθεί. Η εφαρμογή με ψεκασμό είναι πιο αποτελεσματική από την εμβάπτιση και είναι φθηνότερη καθώς εφαρμόζονται υψηλότερες θερμοκρασίες (70-90οC) και συγκεντρώσεις. Ο χρόνος κατά την εφαρμογή με ψεκασμό κυμαίνεται από 5-60 δευτερόλεπτα ενώ με εμβάπτιση από 1-5 λεπτά. Τα καθαριστικά με την μέθοδο της εμβάπτισης μπορούν να διασπείρουν το γράσο και το λάδι με την γαλακτωματοποίηση τους εντός του διαλύματος. Εναλλακτικά καθαριστικά είναι διαθέσιμα, τα οποία διαχωρίζουν το λάδι σε ένα στρώμα έτσι ώστε να μπορεί να απομακρυνθεί από την καθαρότερη επιφάνεια. Τα αλκαλικά καθαριστικά μπορούν να αφαιρέσουν αποτελεσματικά λάδια, γράσα και ρύπους και να αντιμετωπίσουν καλύτερα δύσκολους ρύπους. Υπάρχει μια ευρεία ποικιλία των αλκαλικών καθαριστικών των οποίων οι ιδιότητες μπορούν να προσαρμοστούν ώστε να δώσουν αποτελεσματικό καθαρισμό από οποιοδήποτε σύνολο ρυπαντών. Αυτά τα καθαριστικά περιλαμβάνουν συχνά παράγοντες διύλισης κόκκων για να διασφαλιστεί ότι οι φωσφορικές επικαλύψεις οι οποίες στη συνέχεια εφαρμόζονται σε επιφάνειες από χάλυβα έχουν λεπτόκοκκη κρυσταλλική δομή.

 Όξινος καθαρισμός Ο όξινος καθαρισμός χρησιμοποιώντας είτε θειικό είτε υδροχλωρικό οξύ μπορεί να αφαιρέσει τελείως τη σκουριά και να προετοιμάσει την επιφάνεια. Η μέθοδος αυτή συνήθως περιορίζεται στο σίδηρο ή στις χαλύβδινες επιφάνειες.

Όταν χρησιμοποιούνται υδατικές μέθοδοι καθαρισμού είναι πολύ σημαντικό να εξασφαλιστεί ότι το νερό μετά το ξέπλυμα είναι καθαρό. Επίσης, εάν μία διεργασία καθαρισμού διακοπεί, το αντικείμενο πρέπει να ξηραίνεται γρήγορα και αποτελεσματικά για να αποτραπεί η οξείδωση της επιφάνειας.

Προστατευτική επίστρωση φωσφάτωσης

Η ενδεδειγμένη προεργασία για χαλύβδινα υποστρώματα πριν την εφαρμογή της πούδρας είναι η φωσφάτωση, η οποία ποικίλει με το πάχος της επικάλυψης. Όσο μεγαλύτερο είναι το πάχος της προστατευτικής επίστρωσης τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός της αντίστασης στη διάβρωση που επιτυγχάνεται· όσο μικρότερο είναι το πάχος της επικάλυψης τόσο καλύτερες οι μηχανικές ιδιότητες. Είναι συνεπώς αναγκαίο να υπάρχει ένας συμβιβασμός μεταξύ μηχανικών ιδιοτήτων και αντοχής στη διάβρωση. Λόγω της εξαιρετικής πρόσφυσης της πούδρας βαφής πάνω σε φωσφατωμένη επιφάνεια, πιθανή απώλεια πρόσφυσης μπορεί να εμφανιστεί μεταξύ φωσφάτωσης / μεταλλικού υποστρώματος και όχι μεταξύ φωσφάτωσης / πούδρας βαφής. Οι επιστρώσεις φωσφορικού σιδήρου συνήθως εφαρμόζονται με ψεκασμό με μια διαδικασία τριών ή τεσσάρων σταδίων. Το αντικείμενο περνά από δύο στάδια ξεπλύματος με νερό πριν από την ξήρανση. Οι επιστρώσεις φωσφορικού ψευδαργύρου εφαρμόζονται είτε με ψεκασμό ή εμβάπτιση σε πέντε στάδια, δηλαδή αλκαλικό μπάνιο, ξέπλυμα, φωσφορικός ψευδάργυρος, και δύο ξεπλύματα με νερό.

Προεργασία για επιφάνειες ψευδαργύρου

Συνίσταται μια ελαφριά επίστρωση φωσφορικού ψευδαργύρου. Γενικά οι ηλεκτρο-εναποθετούμενες επιστρώσεις ψευδαργύρου δεν παρουσιάζουν προβλήματα προεργασίας, αλλά ένα εν θερμώ γαλβανισμένο επίστρωμα μπορεί να επηρεάσει την πρόσφυση.

Προστατευτικές επιστρώσεις Χρωμάτωσης

Η κύρια προστατευτική επίστρωση για το αλουμίνιο και τα κράματά του είναι η χρωμάτωση, η οποία μπορεί να είναι άχρωμη, κίτρινη ή πράσινη. Το συνιστώμενο βάρος επίστρωσης είναι 0.1-0.5g/m². Εφαρμόζεται διαδικασία πέντε σταδίων που αποτελείται συνήθως από ένα αλκαλικό μπάνιο, ξέπλυμα και  χρωμάτωση, που ακολουθείται από δύο ξεπλύματα. Η επίστρωση της χρωμάτωσης θα πρέπει να είναι χαμηλού πάχους για μέγιστη πρόσφυση. Για τις εφαρμογές υψηλής ποιότητας είναι αναγκαίο να χρησιμοποιηθεί μία τελική έκπλυση με απιονισμένο νερό. Η αγωγιμότητα του τελικού μπάνιου έκπλυσης πρέπει να  παρακολουθείται για να εξασφαλισθεί η καθαριότητα του.

 Προεργασίες χωρίς βαρέα μέταλλα

Τα αυστηρά περιβαλλοντικά πρότυπα επιβάλλουν την αντικατάσταση προεργασιών που περιέχουν βαρέα μέταλλα, όπως η χρωμάτωση του αλουμινίου. Έτσι, ήδη εφαρμόζονται ευρέως και με επιτυχία εναλλακτικές chrome-free μέθοδοι προεργασίας του αλουμινίου.