QUY TRÌNH SƠN TĨNH ĐIỆN 7 BƯỚC: THÔNG SỐ VÀ CÁCH KIỂM TRA LỚP SƠN

Bàn thao tác, tủ điện hay giá kệ bong sơn chỉ sau vài tháng thường không do bột sơn kém mà do khâu làm trước khi phun. Bài viết đi qua quy trình sơn tĩnh điện 7 bước kèm thông số từng công đoạn, cách chọn bột và độ dày theo môi trường, cách đo lớp sơn thành phẩm và các lỗi hay gặp để bạn đánh giá được hàng nhận về.

1. Sơn tĩnh điện là gì, hoạt động theo nguyên lý nào

Sơn tĩnh điện (powder coating) là cách phủ bột sơn khô lên kim loại nhờ lực hút giữa hai điện tích trái dấu, sau đó nung cho bột chảy và đóng rắn thành màng liền. Bột không chứa dung môi, bột rơi vãi được thu hồi dùng lại, và một lần phun đã đạt độ dày mà sơn ướt phải phủ 2 đến 3 lớp.

1.1. Nguyên lý tích điện và hai kiểu súng phun

Chi tiết cần sơn được nối đất, hạt bột được nạp điện khi đi qua súng. Hạt bột bay theo điện trường và bám cả lên mặt sau chi tiết. Có hai kiểu súng phổ biến:

• Súng corona: điện cực ở đầu súng tạo điện áp cao (thường vài chục kV) để nạp điện cho bột. Đây là loại thông dụng nhất, phun nhanh, hợp với tấm phẳng và hàng số lượng lớn. Nhược điểm là dễ bị hiệu ứng lồng Faraday ở góc trong.

• Súng tribo: bột tự tích điện do ma sát với thành ống nhựa trong súng, không có điện trường mạnh ở đầu súng. Bột vào góc sâu tốt hơn, nhưng chỉ dùng được với loại bột tương thích và phun chậm hơn.

1.2. Dây chuyền sơn tĩnh điện gồm những thiết bị gì

Để chạy đủ quy trình sơn tĩnh điện, một dây chuyền cần: hệ bể hoặc buồng phun xử lý bề mặt, lò sấy ẩm, buồng phun có hệ hút và lọc thu hồi bột, lò nung đóng rắn, và băng chuyền treo nối các khâu.

Xưởng nhỏ thường chạy kiểu thủ công theo mẻ: nhúng bể bằng palăng, phun súng tay, đẩy xe treo vào lò. Nhà máy lớn chạy dây chuyền tự động liên tục: băng chuyền treo đi qua buồng phun hóa chất, súng tự động gắn trên trục nâng hạ, lò nung dạng đường hầm. Kiểu tự động cho màng đều hơn giữa các lô, kiểu thủ công linh hoạt hơn với hàng kích thước lớn, số lượng ít.

2. Quy trình sơn tĩnh điện chuẩn công nghiệp gồm 7 bước

Nhiều bài viết chỉ chia 4 bước: xử lý bề mặt, phun, sấy, kiểm tra. Trên dây chuyền thật, xử lý bề mặt được tách thành nhiều bể, vì đây là khâu quyết định độ bám và khả năng chống gỉ. Bảng dưới tóm tắt 7 bước với thông số tham khảo cho thép cán nguội.

Đây là khoảng phổ biến trong ngành. Nồng độ, nhiệt độ và thời gian chính xác luôn theo bảng dữ liệu kỹ thuật (TDS) của nhà cung cấp hóa chất và bột sơn.

2.1. Bước 1: Tẩy dầu mỡ

Thép tấm về xưởng luôn có dầu chống gỉ. Sau cắt laser và chấn gấp, bề mặt dính thêm dầu máy và bụi kim loại. Chi tiết được ngâm hoặc phun dung dịch tẩy dầu gốc kiềm, sau đó rửa nước sạch.

Cách kiểm nhanh là thử nước loang: nước phủ kín thành màng liền là sạch dầu, nước co thành giọt là còn dầu. Bể tẩy dầu cũng cần được kiểm nồng độ và hớt váng dầu định kỳ. Bể đã “no dầu” vẫn cho chi tiết trông sạch nhưng thực tế còn màng dầu mỏng, đủ làm lớp sơn bong theo mảng.

2.2. Bước 2: Tẩy gỉ bằng axit hoặc phun bi

Ngâm axit loãng hợp với chi tiết tấm mỏng, hình dạng phức tạp. Phun bi hợp với kết cấu dày, nhiều vảy cán, đồng thời tạo độ nhám giúp bột bám tốt hơn.

Với phun bi, mức sạch thường yêu cầu là Sa 2½ theo ISO 8501-1:2007, tức gần như sạch hết gỉ và vảy cán. Sau tẩy axit phải rửa kỹ, vì axit sót trong khe chấn, mối ghép chồng sẽ làm sơn phồng rộp về sau. Thép tấm mới, ít gỉ thường có thể bỏ qua bước này hoặc chỉ tẩy nhẹ, nhưng xỉ hàn và vảy ôxy hóa ở mép cắt vẫn phải xử lý.

2.3. Bước 3: Định hình bề mặt và phốt phát hóa

Bể định hình (thường gốc muối titan) giúp tinh thể phốt phát ở bước sau mọc nhỏ và dày đặc. Sau đó chi tiết vào bể phốt phát để tạo lớp chuyển hóa mỏng bám chặt vào thép.

Phốt phát sắt cho lớp mỏng, khối lượng màng tham khảo khoảng 0,2 đến 0,8 g/m², chi phí thấp, đủ dùng cho thiết bị trong nhà khô ráo. Phốt phát kẽm cho lớp dày hơn, khoảng 1,5 đến 3 g/m², chống gỉ dưới màng tốt hơn rõ rệt, nên dùng cho hàng chịu ẩm, tiếp xúc hóa chất hoặc đặt ngoài trời. Lớp phốt phát đạt có màu xám đều, không loang, không có bột trắng bám tay.

Đây là bước xưởng nhỏ hay cắt để giảm giá, và là lý do vết xước trên sơn lan gỉ nhanh. Một số dây chuyền mới dùng lớp chuyển hóa gốc zirconium thay phốt phát để giảm bùn thải; cách này vẫn đạt nếu nhà cung cấp hóa chất xác nhận tương thích với bột sơn.

2.4. Bước 4: Rửa, thụ động hóa và sấy khô ẩm

Chi tiết được rửa để loại muối dư, rồi qua bể thụ động hóa để khóa lớp phốt phát. Lần rửa cuối nên dùng nước ít khoáng, vì cặn khoáng khô lại sẽ thành điểm bong.

Sau đó chi tiết vào lò sấy ẩm khoảng 100 đến 120°C trong 10 đến 15 phút. Nước đọng trong ống hộp, lỗ mù hay khe chấn kép là chỗ hay bị sót, nên chi tiết cần treo nghiêng để thoát nước trước khi vào lò. Hàng đã sấy cần được phun sớm, để lâu trong xưởng ẩm sẽ gỉ lại.

2.5. Bước 5: Phun sơn tĩnh điện

Móc treo phải sạch sơn cũ để chi tiết tiếp đất tốt; tiếp đất kém là nguyên nhân thường gặp khiến bột bám mỏng, không đều. Thợ giữ súng vuông góc với bề mặt, cách khoảng 10 đến 15 cm với súng tay và 20 đến 25 cm với súng tự động.

Góc trong hộp, khe sâu khó lên sơn do hiệu ứng lồng Faraday: điện trường dồn ra mép ngoài nên bột ít vào góc. Thợ cần giảm điện áp súng và phun vào góc trước, sau đó mới phun mặt phẳng. Mối hàn phải mài phẳng, sạch xỉ trước khi phun. Đây cũng là lý do mối hàn MIG và hàn TIG cho bề mặt sau sơn khác nhau.

Khi đổi màu, buồng phun và súng phải vệ sinh sạch để tránh lẫn hạt màu cũ. Bột thu hồi chỉ trộn lại với bột mới cùng mã màu, theo tỷ lệ nhà sản xuất bột khuyến cáo.

An toàn buồng phun: bụi bột sơn lơ lửng có thể cháy nổ khi gặp tia lửa. Buồng phun cần hệ hút đủ lưu lượng, thiết bị nối đất đầy đủ, và thợ phun đeo khẩu trang lọc bụi, găng tay, quần áo chống tĩnh điện.

2.6. Bước 6: Sấy đóng rắn

Chi tiết vào lò nung khoảng 180 đến 200°C trong 10 đến 15 phút. Điểm hay bị hiểu sai: thời gian tính từ lúc kim loại đạt nhiệt, không phải lúc đưa vào lò. Khung thép dày 3 đến 5 mm cần làm nóng lâu hơn nhiều so với tấm 1 mm, nên một mẻ lò trộn lẫn tấm mỏng và khung dày sẽ có chi tiết nung thiếu.

Nung thiếu làm màng mềm, dễ trầy, kém chịu dung môi. Nung quá làm màu ngả vàng, rõ nhất ở màu trắng. Xưởng làm chuẩn đo đường nhiệt độ bằng đầu dò gắn vào chi tiết thay vì chỉ đọc nhiệt độ cài trên lò, và ghi lại cho từng loại sản phẩm.

2.7. Bước 7: Kiểm tra chất lượng và đóng gói

Sau khi nguội, chi tiết được kiểm tra màu, độ dày, độ bám và lỗi bề mặt. Hàng đạt được bọc màng PE, chèn góc để tránh trầy khi vận chuyển. Với hàng nhiều ngăn như tủ để dụng cụ, cần soi thêm mép ray và góc trong ngăn kéo, nơi hay thiếu sơn nhất.

>>> XEM THÊM: GIA CÔNG KIM LOẠI TẤM: PHƯƠNG PHÁP VÀ ỨNG DỤNG

3. Xử lý bề mặt khác nhau theo vật liệu nền

Không phải vật liệu nào cũng đi chung một dây chuyền xử lý. Chọn sai cách xử lý là nguyên nhân phổ biến của sơn bong.

• Thép cán nguội, thép kết cấu: thép SPCC và SS400 đi đủ 7 bước, đây là trường hợp phổ biến nhất trong thiết bị nhà xưởng.

• Thép mạ kẽm: lớp kẽm khó bám và dễ thoát khí khi nung, sinh rỗ kim. Cần hóa chất xử lý riêng cho kẽm hoặc phun quét nhẹ, nhiều xưởng còn nung sơ trước khi phun để khí thoát hết. Xem thêm đặc điểm thép mạ kẽm.

• Nhôm: dùng lớp chuyển hóa dành cho nhôm (crom hoặc không crom) thay cho phốt phát. Với nhôm 6061 gia công chính xác, cần tính độ dày màng vào dung sai lắp ghép.

• Inox: thường để mộc hoặc đánh xước. Khi bắt buộc sơn phải tạo nhám trước. Nếu đang phân vân giữa inox và thép sơn, xem cách phân biệt thép không gỉ và inox.

Một lưu ý về thiết kế: lớp sơn 60 đến 80 µm phủ cả hai mặt sẽ làm lỗ nhỏ lại và trục lớn lên khoảng 0,12 đến 0,16 mm. Với chi tiết lắp ghép, bản vẽ cần ghi rõ bề mặt nào sơn, bề mặt nào che.

4. Chọn loại bột và độ dày theo môi trường sử dụng

Trong quy trình sơn tĩnh điện, hai quyết định ảnh hưởng tuổi thọ lớp sơn nhiều nhất sau khâu xử lý bề mặt là gốc bột và độ dày màng.

4.1. Chọn gốc bột sơn

Bột sơn chia theo gốc nhựa, mỗi gốc hợp một môi trường. Chọn sai gốc, sơn vẫn đẹp lúc giao nhưng xuống cấp nhanh.

Thiết bị trong xưởng thường dùng bột epoxy vì tiếp xúc dầu, dung dịch làm mát và va đập. Cinvico công bố khung bàn thao tác sơn tĩnh điện epoxy dày từ 60 micron, màu RAL 9005 hoặc RAL 9010, kiểm tra bám dính theo ASTM D3359.

=> Sản phẩm: BÀN THAO TÁC CÔNG NGHIỆP

Ngược lại, hàng rào đặt ngoài trời nên dùng bột polyester để không bạc màu sau một hai mùa nắng. Ở khu vực ven biển hoặc gần khu xử lý hóa chất, nhiều dự án dùng hệ kép: thép mạ kẽm rồi mới sơn tĩnh điện, để vết trầy trên sơn không lan gỉ ngay.

=> Sản phẩm: HÀNG RÀO CÔNG NGHIỆP

4.2. Chọn độ dày màng theo mức ăn mòn môi trường

ISO 12944-2:2017 chia môi trường theo mức ăn mòn từ C1 đến CX. Đây là cách các dự án FDI thường dùng để ghi yêu cầu lớp phủ. Bảng dưới là cách quy đổi thực tế cho thiết bị nhà xưởng, mang tính tham khảo:

Sơn dày hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn: vượt quá khoảng 120 µm dễ sinh da cam và giảm độ bám ở mép. Nâng cấp xử lý bề mặt thường hiệu quả hơn là chỉ tăng độ dày.

5. Tiêu chuẩn kiểm tra lớp sơn tĩnh điện thành phẩm

Lớp sơn đạt hay không phải đo bằng số, không chỉ nhìn bằng mắt. Bảng dưới là các chỉ tiêu thường dùng khi nghiệm thu thiết bị.

Cách tự kiểm nhanh khi nhận hàng: đo độ dày ở ít nhất 5 điểm trên mỗi mặt lớn, gồm cả góc trong và mép, rồi lấy giá trị nhỏ nhất so với yêu cầu, không lấy trung bình. Thử cắt ô trên một chi tiết phụ hoặc tấm mẫu đi cùng lô, không cắt trên bề mặt sản phẩm chính.

Với đơn hàng thông thường, đo độ dày và cắt ô là đủ để biết xưởng sơn có làm đúng quy trình sơn tĩnh điện hay không. Thử sương muối tốn thời gian, thường chỉ yêu cầu với dự án ngoài trời hoặc khách FDI có tiêu chuẩn nội bộ.

6. Lỗi thường gặp trong quy trình sơn tĩnh điện và nguyên nhân

Phần lớn lỗi ở thành phẩm bắt nguồn từ một công đoạn cụ thể. Biết lỗi nằm ở đâu giúp bạn trao đổi với nhà cung cấp đúng trọng tâm.

Ba lỗi đầu không thể thấy lúc giao hàng. Chúng chỉ lộ ra sau vài tháng dùng trong xưởng ẩm, khi đó thiết bị đã vào sản xuất và việc bảo hành rất mất thời gian. Vì vậy nên yêu cầu biên bản cắt ô ngay từ lô đầu.

Vết trầy sau lắp đặt là chuyện khó tránh. Vết nhỏ có thể dặm bằng sơn dặm gốc tương thích cùng mã RAL sau khi làm sạch và đánh nhám nhẹ. Vết lớn lộ kim loại ở môi trường ẩm nên xử lý sớm, vì gỉ sẽ ăn ngầm dưới màng xung quanh.

7. Ưu, nhược điểm của sơn tĩnh điện so với sơn ướt và mạ kẽm

Sơn tĩnh điện không phải lựa chọn tốt nhất cho mọi trường hợp. Bảng dưới so sánh ba cách hoàn thiện bề mặt phổ biến cho thiết bị nhà xưởng.

Tóm lại, sơn tĩnh điện hợp nhất với thiết bị trong nhà xưởng cần màu đồng bộ, bề mặt sạch đẹp và chịu va chạm hằng ngày. Hàng ngoài trời khắc nghiệt nên cân nhắc hệ kép, còn kết cấu quá lớn không vào lò thì phải dùng sơn ướt.

8. Lưu ý khi đặt thiết bị nhà xưởng hoàn thiện sơn tĩnh điện

Khi đặt giá kệ, tủ, xe đẩy hàng hay khung máy theo bản vẽ, bạn nên ghi rõ 5 thông tin về lớp sơn trong đơn hàng:

1. Mã màu RAL cho từng chi tiết, kèm độ bóng (bóng, mờ, sần). Nhà máy áp dụng 5S thường quy định màu theo chức năng, nên thống nhất bảng màu trước khi đặt nhiều loại thiết bị.

2. Độ dày màng tối thiểu, ví dụ từ 60 µm cho hàng trong nhà, theo mức ăn mòn ở mục 4.2 cho hàng ngoài trời.

3. Gốc bột theo vị trí đặt: epoxy hoặc hybrid trong nhà, polyester ngoài trời.

4. Yêu cầu xử lý bề mặt, tối thiểu là tẩy dầu và phốt phát với thép.

5. Biên bản kiểm tra độ dày và cắt ô cho lô hàng, kèm TDS của bột nếu dự án cần hồ sơ.

Năm dòng này giúp các báo giá so được trên cùng một chuẩn, điều phòng mua hàng cần khi trình duyệt. Báo giá thấp hơn hẳn thường đến từ việc bỏ bước phốt phát hoặc phun mỏng, và chênh lệch đó sẽ quay lại thành chi phí sơn lại sau một hai năm.

=> Sản phẩm: GIÁ ĐỂ HÀNG CÔNG NGHIỆP

Với tủ điện và khung máy, hãy dặn thêm vị trí cần che sơn như lỗ ren, điểm tiếp địa, mặt lắp ghép chính xác. Sơn phủ vào lỗ ren làm bu lông không vặn được, phủ vào điểm tiếp địa làm mất nối đất của vỏ tủ.

Kết luận

Quy trình sơn tĩnh điện đạt chuẩn được quyết định ở ba điểm: xử lý bề mặt đủ bể, nung đủ nhiệt tính theo kim loại, và nghiệm thu bằng số đo thay vì bằng mắt. Khi đặt thiết bị, ghi rõ mã RAL, độ dày theo môi trường, gốc bột và yêu cầu biên bản là cách nhanh nhất để nhận lớp sơn bền như mong đợi.

Cinvico sản xuất bàn thao tác, tủ dụng cụ, giá kệ, xe đẩy, khung máy và tủ điện theo kích thước xưởng của bạn, hoàn thiện sơn tĩnh điện theo mã RAL thống nhất. Gửi bản vẽ hoặc kích thước qua Zalo 0981.244.688 để kỹ sư Cinvico tư vấn cấu hình và lớp phủ phù hợp với môi trường đặt thiết bị.

=> Xem các dòng sản phẩm: THIẾT BỊ KIM LOẠI TẤM CINVICO