Quy trình thi công sơn tĩnh điện gồm mấy bước?
Thi công sơn tĩnh điện đúng kỹ thuật trải qua 5 giai đoạn chính nối tiếp nhau trên dây chuyền sản xuất: tiền xử lý bề mặt, sấy khô sau tiền xử lý, treo chi tiết và phun bột, đưa vào lò sấy đóng rắn và kiểm tra chất lượng. Giai đoạn tiền xử lý thường bị xem nhẹ nhưng quyết định 70–80% chất lượng bám dính và tuổi thọ bảo vệ chống ăn mòn — bỏ qua hoặc làm ẩu tiền xử lý thì lớp bột đẹp đến đâu cũng sẽ bong tróc sớm.
Giai đoạn 1: Tiền xử lý bề mặt (Pre-treatment)
Tiền xử lý cho powder coating trên thép và nhôm thường gồm chuỗi bể hóa chất nối tiếp:
- Tẩy dầu kiềm (alkaline degreasing): ngâm hoặc phun dung dịch kiềm (NaOH + chất hoạt động bề mặt) 40–60°C loại bỏ dầu cắt gọt, mỡ bôi trơn và bụi bẩn từ gia công. pH dung dịch 10–13, thời gian 3–7 phút. Thiếu bước này: dầu mỡ ngăn bột bám dính và ngăn phosphate hóa đồng đều.
- Rửa nước sạch lần 1 (rinse 1): loại bỏ kiềm dư để không ô nhiễm bể tiếp theo.
- Tẩy rỉ (pickling — tùy chọn): axit phosphoric hoặc sulfuric loãng loại bỏ rỉ sét nhẹ hoặc vảy cán (mill scale) nếu phôi không đạt Sa2 từ xưởng cán thép. Bỏ qua nếu phôi sạch và không rỉ.
- Rửa nước sạch lần 2.
- Phosphate hóa (phosphating): bước quan trọng nhất. Bề mặt thép phản ứng với dung dịch zinc phosphate hoặc iron phosphate tạo lớp tinh thể phosphate mỏng 1–3 µm. Lớp này tăng diện tích tiếp xúc bề mặt, tạo neo cơ học (mechanical anchoring) cho bột sơn bám vào và tạo hàng rào ion ngăn ăn mòn dưới màng (underfilm corrosion). Với nhôm dùng chromating (Cr³⁺ thay Cr⁶⁺ theo REACH) hoặc zirconate coating.
- Rửa nước sạch lần 3 (và lần 4 bằng nước khử khoáng — DI water): rửa DI water cuối giảm muối hòa tan trên bề mặt xuống dưới 20 mg/m² NaCl tương đương — muối cao làm phồng rộp thẩm thấu (osmotic blistering) sau khi sấy.
- Sấy khô (passivation oven): 100–120°C / 5–10 phút loại hoàn toàn ẩm trên bề mặt. Bề mặt ướt khi phun bột gây bong bọt khí và giảm bám dính.
Giai đoạn 2: Treo chi tiết và kiểm tra nối đất
Chi tiết được treo lên móc (jig/hanger) dẫn điện trên băng chuyền. Điểm tiếp xúc giữa chi tiết và móc phải sạch kim loại (không sơn, không oxit) để đảm bảo dòng điện nối đất (earth) thông suốt — bắt buộc để lực hút tĩnh điện hoạt động. Kiểm tra điện trở tiếp xúc <1 Ω. Chi tiết treo đủ khoảng cách (tối thiểu 15–20 cm giữa các chi tiết) tránh hiện tượng che khuất làm bột không bám đều vào vùng khuất.
Giai đoạn 3: Phun bột tĩnh điện
Bột sơn từ thùng chứa được đưa vào súng phun (spray gun) qua bơm venturi dùng khí nén. Tại đầu súng Corona, điện áp ±60–90 kV ion hóa không khí tích điện âm lên từng hạt bột. Hạt bột tích điện âm bay về chi tiết nối đất (điện tích dương tương đối), bám vào bề mặt nhờ lực tĩnh điện và giữ nguyên đến khi vào lò sấy. Thông số phun cần điều chỉnh:
- Điện áp: thường 60–80 kV — tăng điện áp tăng lực hút nhưng tăng hiệu ứng Faraday cage (khó vào góc khuất).
- Lưu lượng bột (powder flow rate): 100–400 g/phút tùy kích thước chi tiết; quá cao thì bột kết cụm (spitting), quá thấp thì phủ chậm.
- Áp suất khí mang bột (fluidizing air): 0.4–0.6 bar; đủ để bột lơ lửng đồng đều trong bình chứa.
- Khoảng cách súng đến chi tiết: 15–25 cm; quá gần tăng hiệu ứng Faraday cage và tăng nguy cơ back-ionization (bột không bám thêm được khi lớp đã dày).
Buồng phun (spray booth) dùng lọc cyclone thu hồi bột thô (80–85% lượng bột dư), sau đó lọc cartridge filter thu hồi bột mịn còn lại. Bột thu hồi trộn lại với bột mới theo tỷ lệ <30% bột tái sinh để tránh thay đổi tính chất chảy.
Giai đoạn 4: Sấy đóng rắn trong lò (Curing oven)
Chi tiết đã phun bột được đưa vào lò đối lưu (convection oven) hoặc lò hồng ngoại (IR oven) hoặc kết hợp cả hai. Lò đối lưu phân bố nhiệt đều hơn nhưng chậm gia nhiệt; lò IR gia nhiệt nhanh (tiết kiệm không gian băng chuyền) nhưng kém đồng đều với chi tiết phức tạp. Thông số sấy điển hình:
- Nhiệt độ đối tượng (metal temperature): 180–200°C
- Thời gian giữ nhiệt (dwell time): 15–20 phút sau khi chi tiết đạt nhiệt độ yêu cầu
- Tổng thời gian trong lò: 20–35 phút tùy khối lượng chi tiết và tốc độ gia nhiệt
Quá nhiệt (over-cure) làm màng vàng hóa (yellowing), giòn hơn và phai màu sớm. Thiếu nhiệt (under-cure) làm màng mềm, bám dính kém và chịu hóa chất không đạt. Kiểm tra đóng rắn bằng MEK rub test (methyl ethyl ketone) — chà 100 lần mà không để lộ kim loại là đạt curing.
Giai đoạn 5: Kiểm tra chất lượng
Các kiểm tra cơ bản sau lò sấy:
- DFT (dry film thickness): đo bằng thiết bị từ tính (Elcometer, DeFelsko); 5–10 điểm/chi tiết; so với spec 60–100 µm.
- Độ bóng: đo bằng glossmeter 60° (ISO 2813); so với mẫu chuẩn ±5 GU.
- Cross-cut adhesion: ASTM D3359 method B — dao cắt lưới 2 mm; không bong tróc là đạt (rating 5B).
- Bề mặt ngoại quan: kiểm tra vỏ cam (orange peel), bong bọt, vùng thiếu bột (holidays/pinholes), lẫn màu.