PVD(PhysicalVaporDeposition，PVD)即物理/氣相沉積技術(shù)，由于其具有材料適應性好、工藝溫度低、成膜速度快、鍍膜組織致密、與基體結合力強，相對于傳統電鍍工藝由于不再使用強酸、強堿及氰化物、鉻酐等有毒有害化學(xué)品，對環(huán)境影響小、對比傳統電鍍工藝純物理、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。
      PVD鍍膜技術(shù)主要有真空蒸鍍、濺鍍、離子鍍三種，廣泛應用于機械、電子、通訊、汽車(chē)等領(lǐng)域，真空電鍍已經(jīng)成環(huán)保新趨勢。在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域，真空電鍍技術(shù)替代傳統電鍍工藝直接應用于輪轂、車(chē)大燈、霧燈、車(chē)標、鍍鉻件裝飾條等金屬和非金屬部件的電鍍。由于金屬部件基材的平整性差、制造表面有缺陷，在基材上直接鍍膜會(huì )存在光澤不穩定、附著(zhù)力不合格、耐鹽霧性弱、耐水性差、外觀(guān)缺陷等問(wèn)題。所以在這些金屬部件和電鍍層之間需要有一層介質(zhì)層進(jìn)行承接，以滿(mǎn)足真空電鍍鍍膜對底層的光澤、飽滿(mǎn)度、平整性要求和各項性能要求，使PVD鍍層即起到美觀(guān)裝飾作用，又能滿(mǎn)足汽車(chē)部件的性能標準要求。

       目前使用的介質(zhì)層主要有溶劑型介質(zhì)漆和固態(tài)介質(zhì)粉，溶劑型介質(zhì)漆施工簡(jiǎn)單，在汽車(chē)售后部件廣泛應用，通常的生產(chǎn)工藝是“底材+溶劑型底漆+溶劑型介質(zhì)漆+電鍍層+溶劑型清漆"。

       但其產(chǎn)品中VOC的排放不適應越來(lái)越嚴格的國家環(huán)保政策、污染環(huán)境，而且溶劑型介質(zhì)漆作為介質(zhì)層。電鍍后電鍍層的附著(zhù)力、耐熱沖擊、防腐、耐燃料油等難以達到現行汽車(chē)部件性能標準的性能要求，各大汽車(chē)金屬部件真空電鍍廠(chǎng)家紛紛轉向零VOC排放的粉末涂料尋求解決方案，掀起一輪漆改粉熱潮。粉末涂料作為介質(zhì)層有著(zhù)高光澤、高飽滿(mǎn)度、高良率和附著(zhù)力、耐熱沖擊、防腐、耐燃料油等性能更好的優(yōu)點(diǎn)。這種粉末涂料被稱(chēng)為介質(zhì)粉，使用介質(zhì)粉的真空電鍍工藝是“金屬底材+底粉+介質(zhì)粉+電鍍層+透明粉"，介質(zhì)粉作為介質(zhì)層的真空電鍍件，更容易滿(mǎn)足現行汽車(chē)部件性能標準，介質(zhì)粉在汽車(chē)領(lǐng)域大批量地采用，市場(chǎng)份額越來(lái)越大。但是介質(zhì)粉的生產(chǎn)制造比較困難，因真空電鍍對介質(zhì)層涂膜要求零缺陷，對涂膜縮孔、針孔、顆粒等缺陷零容忍、對產(chǎn)品批次的涂膜光澤、飽滿(mǎn)度要求高。所以介質(zhì)粉的生產(chǎn)工藝相較于普通粉末涂料的生產(chǎn)，存在著(zhù)生產(chǎn)難度大、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品成品率低的問(wèn)題。 

      本研究在現行介質(zhì)粉生產(chǎn)工藝基礎上，研究了介質(zhì)粉生產(chǎn)工藝升級改善，通過(guò)對PVD底粉材料特性研究、生產(chǎn)工藝中的生產(chǎn)設備和生產(chǎn)環(huán)境的改造、生產(chǎn)設備參數設置等研究，使得介質(zhì)粉的生產(chǎn)難度降低、生產(chǎn)效率提高、成品率高，實(shí)現產(chǎn)品品質(zhì)穩定。

1、介質(zhì)粉的基礎配方和PVD真空電鍍工藝簡(jiǎn)介

1.1 介質(zhì)粉的基礎配方（見(jiàn)表1）

 
1.2 介質(zhì)粉的一般技術(shù)指標

1.2.1 PVD真空電鍍工藝簡(jiǎn)介
      粉末涂料作為真空電鍍介質(zhì)層，通常的電鍍工藝是“金屬底材+底粉+介質(zhì)粉+電鍍層+透明粉"。以輪轂的真空電鍍工藝為例，先按照正常的輪轂底粉噴涂工藝涂裝輪轂底粉，再在底粉涂膜上按照介質(zhì)粉的涂裝工藝噴涂介質(zhì)粉，生成“玻璃狀表面";
然后把噴涂好的輪轂部件放到含有少量氬氣的真空金屬?lài)婂兪覂?，主要使用蒸鍍或濺鍍的方法將所選定材質(zhì)的靶材如鎳、鉻、鋁等鍍到部件上，厚度約為1.0×10-7m，*后使用丙烯酸透明粉作為電鍍層的保護層。粉末涂層作為介質(zhì)層，表面*重要的是形成類(lèi)似“玻璃狀表面"，具有高流平、高光澤、高飽滿(mǎn)度等特點(diǎn)，以使電鍍層達到無(wú)霧影的鏡面效果，介質(zhì)層的涂膜基本參數如下表2：
 
         
1.2.2 粉末涂料
       不含機械雜質(zhì)，松散不結團（目測），粉末涂料密度：1.1±0.5g/ml，含水率：≤1%。

1.2.3 涂膜（技術(shù)指標見(jiàn)表2）

2、實(shí)驗

2.1 原料及設備
      陶氏環(huán)氧樹(shù)脂：市售；酚類(lèi)固化劑：市售；粉末涂料通用助劑（流平劑，安息香），進(jìn)口；21.1 P 82雙螺桿擠出機：科倍隆機械有限公司，ACM2PSR磨粉機：HOSOKAWA MIKROPUL GmbH、混料機。

2.2 生產(chǎn)工藝流程及介質(zhì)粉制備
     介質(zhì)粉生產(chǎn)同其他粉末涂料的生產(chǎn)流程類(lèi)似，經(jīng)過(guò)以下工序：配料→預混合→熔融擠出→壓片→粉碎→篩分。（見(jiàn)圖1）   按照配方（表1）稱(chēng)取各個(gè)組份，預混后通過(guò)雙螺桿擠出機進(jìn)行熔融混合擠出，使用冷卻輥筒壓片，隨后用粉碎機進(jìn)行研磨粉碎，*后篩分得到粉末。

2.3 品質(zhì)檢測
      涂料成品粒徑達標后，通過(guò)噴板固化后，經(jīng)一系列的測試，評價(jià)其涂料品質(zhì)的好壞。因作為真空電鍍介質(zhì)層，介質(zhì)層涂膜需要做到外觀(guān)零缺陷，其中包括膜厚、顆粒、粉點(diǎn)、縮孔、針孔、光澤、流平等檢測，還包括批次之間的兼容、每箱之間的兼容、涂膜附著(zhù)力、涂膜彎曲、沖擊、表面硬度、杯突等。表3是檢驗的結果。
            

 
2.3.1 檢測環(huán)境
       介質(zhì)層涂膜需要做到外觀(guān)零缺陷，檢測環(huán)境的誤判干擾因素需要排除，主要包括纖維類(lèi)顆粒、粉點(diǎn)、靜電孔等，主要的做法是封閉的噴涂檢驗室，噴槍電壓、電流、出粉量等參數不宜過(guò)大。
2.3.2 涂膜膜厚
       測試使用膜厚儀進(jìn)行測定。
2.3.3 涂膜外觀(guān)
       檢測在膜厚符合的情況下，目測涂膜，涂膜上不能存在顆粒、粉點(diǎn)、縮孔、針孔等缺陷。
2.3.4 涂膜光澤、附著(zhù)力、彎曲、流平等檢測
       在膜厚符合的情況下，使用光澤儀、百格儀、軸棒彎曲儀測定，流平檢測需要與比對板進(jìn)行比對判定。
2.3.5 兼容測試
       介質(zhì)粉需要測試兼容，測試粉末按50：50比例混合后，通過(guò)噴板固化，使用光澤儀和目測，判定其不能有失光和發(fā)霧情況，需要對每批首、中、尾箱號，多批次之間進(jìn)行兼容檢測。
2.3.6 涂膜容易出現的問(wèn)題缺陷
       介質(zhì)粉固化后，涂膜出現概率比較大的缺陷是顆粒、DOI值和光澤偏低、流平不達標、縮孔、針孔等缺陷。

3、結果與討論

3.1 材料特征對生產(chǎn)難度和品質(zhì)的影響

      由于介質(zhì)粉需要流平(R)≥9的流平性，光澤≥110％，而且涂膜表面不能出現縮孔、顆粒、針孔等缺陷，就要求樹(shù)脂與固化劑分子基團相容性極好，基本特征接近，以便于有良好的機械加工性能。樹(shù)脂與固化劑充分均勻混合，以達到整個(gè)涂膜在固化過(guò)程中反應的均一性，為產(chǎn)品性能可靠性提供保證。但是在保證流平等性能情況下，所選的低分子量環(huán)氧樹(shù)脂和酚類(lèi)固化劑的軟化點(diǎn)、黏度等基本特征有一定的差異性，導致一般效果的擠出混煉達不到介質(zhì)粉涂膜高要求。樹(shù)脂及固化劑的基本特征如表4所示，采用固定的生產(chǎn)工藝，其組合得到的測試結果如表5所示。

                 
      2型環(huán)氧+固化劑1組合可以得到*好的結果，由此可見(jiàn)環(huán)氧和固化劑的黏度對*終的產(chǎn)品品質(zhì)有決定性作用，選擇2型環(huán)氧和適當黏度的酚醛固化劑可以得到合格的品質(zhì)。
3.2 生產(chǎn)環(huán)境對粉末品質(zhì)的影響
      介質(zhì)粉極易受外界環(huán)境的污染，造成涂膜容易出現縮孔、顆粒等缺陷，所以對生產(chǎn)設備、生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度要求非常高，采取建立獨立生產(chǎn)車(chē)間、生產(chǎn)環(huán)境空氣隔離過(guò)濾，空氣顆粒潔凈度保持50萬(wàn)級。
3.3 擠出機螺桿對涂膜品質(zhì)的影響
     擠出機螺桿由喂料段、熔融、均化段組成（見(jiàn)圖2），擠出機混煉效果好壞，將影響產(chǎn)品光澤和流平；
              
     擠出機的功率，螺桿的長(cháng)徑比、橫截面積、螺紋深度、轉速等對物料的分散均勻有著(zhù)影響；


 
     研究測試選用了長(cháng)涇比為24：1的螺桿，采用不同規格，不同擠出機螺桿對涂膜的光澤、流平影響結果見(jiàn)表6。


  
      研究表明，增加螺桿長(cháng)度、螺紋深度，對介質(zhì)粉的外觀(guān)改良可以達到目的；采用二次重復擠出，可以解決批次之間的兼容性問(wèn)題。

4、結論

      通過(guò)對原材料的特性進(jìn)行分析，所用原料軟化點(diǎn)、黏度等差異比較大，介質(zhì)粉涂膜要求的零缺陷，造成介質(zhì)粉的生產(chǎn)工藝相較于普通粉末涂料，存在著(zhù)生產(chǎn)難度大、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品成品率低的問(wèn)題。研究通過(guò)對生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度保證，擠出機螺桿的選擇，二次擠出，保證充分均一分散混合，粉末中雜質(zhì)的杜絕。檢驗方式和檢驗環(huán)境能夠保證品質(zhì)問(wèn)題能夠及時(shí)發(fā)現和反饋，使得介質(zhì)粉的品質(zhì)得到提升，獲得更加高效的生產(chǎn)率，提高了成品率，保證了外觀(guān)合格和品質(zhì)穩定性。