분체 도장: 전처리, 경화와 결함 원인 조사

실물 사진: 절곡 플랜지 부근의 분체 도장 질감이 더 거친 이유

사진의 분체 도장 부품은 인접한 넓은 면보다 플랜지 부근의 질감이 뚜렷하게 거칩니다. 원인을 정하기 전에 국부적인 질감 거칠어짐으로 기록합니다. 평활한 마감이 요구되면 오렌지필이나 레벨링 불량을 조사하고, 질감형 분체라면 승인 샘플과 균일성을 비교합니다. 두 면의 조명 각도가 다르므로 밝기로 막 두께를 판단하거나 인접 면을 합격 기준으로 삼을 수는 없습니다.

거친 부분이 플랜지를 따라 나타나면 먼저 국부 부착량과 겹치는 분사 경로를 확인합니다. 넓은 면과 플랜지를 각각 분사하면 같은 띠에 두 번 쌓일 수 있습니다. 방향을 바꿀 때 멈추거나 반복 보충 도장하는 경우에도 부착량이 늘고, 돌출 가장자리의 우선 부착이 차이를 키울 수 있습니다. 높은 도막 형성량이 테두리 같은 거친 외관을 만들 수 있지만 위치별 두께 측정으로 확인해야 합니다.[11]

역이온화도 조사합니다. 부착층의 과도한 전하가 국부 방전을 일으켜 분체층을 교란하고 작은 함몰이나 거친 외관을 남길 수 있습니다. 짧은 건 거리, 과도한 대전, 불량한 접지, 두꺼운 분체층이 관련될 수 있습니다. 소부 후 외관에만 의존하지 말고 입로 전 층의 별 모양 교란, 작은 패임, 분체 반발을 관찰하며 실제 분사 전류를 기록합니다.[4]

사진은 거친 질감의 위치를 보여 줄 뿐 역이온화, 도막을 관통하는 핀홀 또는 경화 부족을 입증하지 않습니다. 모재, 분체 제품, 막 두께와 실제 부품 온도 기록이 더 필요합니다. 무도장 부품의 절곡 바깥쪽에 이미 거친 띠가 있으면 성형과 표면 준비도 조사합니다.

모재와 형상에 맞는 측정기와 프로브를 사용합니다. 날카로운 가장자리, 곡면, 거친 면은 측정값에 영향을 줄 수 있으므로 기기 및 방법 요건을 확인합니다. 전체 평균이 적정해도 플랜지 국부 두께의 적합성을 입증하지는 못합니다.[6] 너무 두껍거나 얇아도 레벨링에 영향을 주므로 토출량을 줄이기 전에 측정합니다.[12]

도장 조건을 논의하기 전에 분말 체계를 선정합니다

“정전 분체 도장”은 대전된 마른 분말을 부품으로 전달하는 방법을 뜻합니다. 수지, 용도 또는 경화 요구를 정의하지는 않습니다. 열경화성 분말은 가열 시 비가역적인 가교 반응을 거칩니다. 열가소성 분말은 주로 용융과 냉각으로 도막을 형성하므로 같은 화학적 경화 개념으로 평가하지 않습니다. 이 글은 금속 외함과 브래킷에 흔히 쓰이는 열경화성 분말의 정전 도장을 중심으로 설명합니다.[1]

에폭시, 폴리에스터, 에폭시·폴리에스터 하이브리드 등의 이름은 후보 재료 선정에 도움이 되지만 사용 수명을 직접 결정하지는 않습니다. 일반적인 에폭시 체계를 장기간 햇빛에 노출되는 위치에서 사용한다면 백악화와 외관 변화를 평가해야 합니다. 옥외에서 색상과 광택 유지가 중요하다면 적합한 내후성 폴리에스터 제품 등의 선택지를 논의할 수 있습니다. 그래도 구체적인 배합, 안료, 내후성 등급과 전체 도장 체계를 확인해야 합니다. “폴리에스터”라는 이름만으로 모든 옥외 요구를 충족했다고 판단할 수는 없습니다.[1][2]

공정을 개발할 때는 실제 제품의 기술자료(TDS)를 확보합니다. 적합한 모재, 전처리, 권장 도막 두께, 외관, 허용 경화 조건과 프라이머 또는 기존 도막과의 적합성을 확인합니다. 같은 검정 색상 코드라도 광택, 질감과 가열 조건이 다른 제품일 수 있습니다. 색상표는 제품 식별을 대신할 수 없습니다.

아직 공정을 비교하고 있다면 먼저 분체 도장, 전기도금과 양극산화 비교를 읽어 보세요. 이 글은 분말을 선정한 후 합격 가능한 도막을 만드는 방법을 설명합니다.

• 분체 도장, 전기도금과 양극산화 비교

공정 단계와 검사 위치를 함께 계획합니다

도막 결함의 원인은 스프레이 건이 작동하기 전부터 존재할 수 있습니다. 공정 기록에는 마지막 건 압력이나 오븐 온도만 남기지 말고 부품 로트, 분말 로트, 걸이 위치와 문제를 발견한 시점을 식별할 수 있어야 합니다.

플랜지, 용접 너트와 접지 스터드가 있는 외함은 먼저 넓은 외관면, 플랜지 안쪽, 구멍 입구, 용접부 주변, 걸이점과 전기 접촉면을 도면에 표시합니다. 그러면 시험 도장 사진, 도막 두께 기록과 조립 문제를 같은 위치에 연결할 수 있습니다.

공정 허용 범위는 분말, 전처리와 설비에 따라 달라집니다. 모든 부품에 적합한 보편적인 건 거리, 전압, 도막 두께 또는 오븐 온도·시간 설정은 없습니다. 실제 조건을 기록하고 대표 샘플로 검증합니다.

전처리는 도막 아래의 문제를 해결합니다

분말은 모재를 덮지만 프레스 오일, 녹, 밀 스케일, 용접 슬래그 또는 세척 잔류물을 자동으로 제거하지는 않습니다. 전처리는 실제 표면을 선택한 도장 체계에 적합하게 만들고, 필요한 경우 호환되는 화성 피막을 형성한 후 헹구고 건조해야 합니다. 강철, 아연도금강과 알루미늄은 표면 상태가 다릅니다. 모두 전기가 통한다는 이유로 완전히 같은 전처리 공정을 적용해서는 안 됩니다.[2]

판금 부품은 넓은 평면 외에 다음 세 종류의 위치를 검사합니다.

• 절단면과 용접부. 느슨한 산화물, 버와 용접 스패터가 도막 아래에 남을 수 있습니다. 특히 산소 보조 레이저 절단으로 형성되는 가장자리 산화막을 평가합니다. 모든 레이저 절단면에 같은 연마 방법이 필요하다는 뜻은 아닙니다.[2]
• 플랜지, 용접 이음부와 액체가 고이는 곳. 평면이 말랐다고 해서 좁은 틈에 물이나 처리액이 없다는 뜻은 아닙니다. 걸이 방향, 배수 경로와 건조를 함께 확인합니다.[2][5]
• 세척 후 취급하는 위치. 지문, 스패터 방지제, 압축 공기의 기름·물과 주변 작업의 오염물이 세척된 표면을 다시 오염시킬 수 있습니다.[3][10]

연마나 블라스팅을 할 때는 무엇을 제거하고 이후 어떤 표면 상태를 허용할지 정의한 다음 잔류물을 제거합니다. 거칠기를 높이는 것으로 탈지를 대체할 수는 없습니다. 지나친 거칠기는 완성 외관에 드러나거나 국부적으로 완전한 피복을 어렵게 만들 수 있습니다.[2]

건조 오븐과 경화 오븐은 역할이 다릅니다. 전자는 전처리에서 남은 물을 제거하고 후자는 분말 도막을 형성합니다. 젖은 부품을 도장 부스에 넣고 마지막 가열에서 해결되기를 기대하면 도막이 형성되는 동안 수증기와 잔류물이 나올 수 있습니다.[2][5]

정전기 부착: 바깥은 두꺼운데 깊은 홈은 얇은 이유

분말은 스프레이 건에서 대전된 후 기류와 전기장의 작용으로 접지된 부품에 도달합니다. 후크와 걸이 치구에서 부품까지의 접촉 경로가 확실해야 합니다. 오래된 도막, 기름 또는 느슨한 접촉은 분말 부착에 영향을 줄 수 있습니다. 모재가 전도성 금속이라고 해서 걸린 부품의 접지 경로가 유효하다는 증거는 아닙니다.[3]

정전기 인력은 용융 전 분말을 일시적으로 유지합니다. 이는 경화된 도막이 하부 표면에서 떨어지는 것을 견디는 성질과 다른 단계입니다. 분말이 오븐에 들어가기 전에 떨어진다면 먼저 접지, 분말 공급, 기류와 취급 중 진동을 확인합니다. 완성 도막이 벗겨진다면 파손 계면과 경화도 조사합니다. 두 문제를 모두 “부착 불량”이라고 부르면 단계 차이가 불명확해집니다.[2][3]

깊은 플랜지, 슬롯 입구와 오목한 공간에서는 패러데이 케이지 효과가 흔히 나타납니다. 바깥 가장자리에는 분말이 더 쉽게 쌓이지만 깊은 내부에서는 유효한 부착이 약해집니다. 더 오래 분사해도 입구 근처에 계속 쌓일 뿐 내부 부착량이 같은 속도로 늘지 않을 수 있습니다. 실제 형상에 맞춰 걸이 방식, 분사 각도, 노즐, 분말 운반 기류, 전압 및 전류 제어를 함께 평가합니다.[3][10]

먼저 분말이 필요한 위치까지 갈 수 있는 적절한 경로가 있는지 확인한 다음 도장 조건을 조정합니다. 기류가 지나치면 내부 모서리의 분말을 날려 버릴 수 있고, 부족하면 분말을 해당 위치에 전달하지 못할 수 있습니다. 설비의 허용 운전 범위 안에서 시험하고, 단일 설정값만 추구하지 말고 깊은 곳, 바깥 가장자리와 넓은 면의 도막 두께를 비교합니다.[3]

역전리 현상은 다른 문제입니다. 분말층이 두꺼워지고 전하가 축적되면 국부 전기장이 작은 방전을 일으켜 분말층을 흐트러뜨리고, 최종적으로 움푹한 자국이나 거친 외관을 만들 수 있습니다. 과도한 대전, 부적절한 건 거리, 접지 불량과 지나치게 두꺼운 분말층이 원인에 관여할 수 있습니다. 이는 처음부터 도장이 어려운 깊은 홈과 다릅니다. 하나의 움푹한 자국 사진만으로 오염을 배제할 수도 없습니다.[4]

용융, 유동과 가교가 완성 도막을 만드는 과정

열경화성 분말이 가열되면 입자가 연화·용융되고 서로 연결되어 연속적인 막을 형성합니다. 용융물이 아직 흐를 수 있는 동안 표면의 요철을 줄입니다. 가교가 진행될수록 이 유동이 제한되고 최종적으로 경화된 도막이 됩니다. 이 과정들은 서로 겹치므로 독립적인 세 개의 스위치로 이해해서는 안 됩니다.[1][5]

외관은 유동할 수 있는 시간이 초기 분말층에 맞는지에 따라 달라집니다. 노화하거나 일부 반응이 진행된 분말, 국부적으로 너무 두껍거나 얇은 도막, 부적절한 가열은 모두 최종 질감을 바꿀 수 있습니다. 온도를 높이면 한 조건은 개선되더라도 유동할 시간을 단축하거나 변색을 일으킬 수 있습니다. 먼저 분말 제품, 보관 상태, 도막 두께와 온도 이력을 확인합니다.[2][10]

질감용 분말은 의도적으로 고르지 않은 표면을 만들 수 있습니다. 오렌지 필을 결함으로 분류하기 전에 승인 샘플로 요구 마감이 매끄러운 표면인지, 미세한 질감인지, 거친 질감인지 정합니다. 합의한 조명에서 비교해야 하며, 모든 불균일한 표면이 같은 결함은 아닙니다.

오렌지 필, 크레이터와 핀홀을 구분합니다

결함 이름은 원인을 제안하기 전에 관찰한 현상을 설명하는 데 사용합니다. 도장 부스, 오븐 진입 또는 냉각 후 중 언제 처음 나타났는지, 어떤 면, 모재와 걸이 위치에 발생했는지 기록합니다. 곧바로 전체 로트의 분말을 바꾸는 것보다 유용한 증거가 됩니다.

이 표는 조사 방향을 제시하는 것으로, 관찰 현상과 원인이 일대일로 대응하는 표가 아닙니다.[2][3][4][5][10]

조건을 통제한 비교로 원인을 찾고 실제 부품에서 검증합니다

각 비교는 원래 조건을 유지하면서 하나의 질문에 답해야 합니다. 예를 들어 깊은 홈의 피복이 걸이 방향에 좌우되는지 조사하려면 같은 부품, 같은 분말 로트와 비교 가능한 다른 조건에서 걸이 방식을 비교합니다. 안쪽 피복이 개선되는지 볼 때 바깥 가장자리가 두꺼워지거나 두께 편차가 커지는지도 확인합니다.

경화 부족이 의심되면 먼저 실제 온도 이력을 확보한 뒤 제품 허용 범위 안에서 가열 방식을 비교하고 기계적 성능과 외관을 다시 평가합니다. 핀홀이 모재 가스 방출에서 비롯될 가능성이 있으면 같은 분말로 모재 준비 공정을 비교하고 각 위치의 열 반응을 기록합니다. 평판과 복잡한 부품은 가열이 다를 수 있으므로 그 차이를 분말 문제로 잘못 판단하지 않습니다.

각 시험에서 수리하지 않은 결함 부품, 합격 부품, 로트 정보와 공정 기록을 보존합니다. 분말, 건 경로, 두께와 오븐 온도를 동시에 바꾸면 외관이 개선되어도 어떤 변화가 효과적이었는지 알기 어렵습니다. 반복 샘플과 실제 부품 형상에서 진단을 확인합니다.

합격 판정은 외관, 피복과 조립을 포함해야 합니다

완성 부품의 합격 판정은 최소한 검사 위치, 방법과 기준을 정의해야 합니다. 하나의 평판 색상 샘플만으로 외함 플랜지 내부의 도막 두께, 용접 너트 맞춤이나 접지 스터드의 전기 경로를 확인할 수는 없습니다.

자기식 또는 와전류식 두께 측정은 계측기와 적용 방법에 따라 교정, 검증과 조정을 확인합니다. 가장자리, 곡면, 작은 구멍과 거친 표면은 측정값에 영향을 줄 수 있습니다. 단일 측정값이나 전체 평균으로 중요 위치의 결과를 대신할 수는 없습니다.[6]

분체 도막은 맞춤 공간을 차지합니다. 구멍 양쪽에 실제 도막이 형성된다면 양쪽 경화 도막 두께의 합으로 구멍 지름 감소량을 추정할 수 있습니다. 그러나 이 기하 관계만으로 나사의 합격 여부를 판단할 수는 없습니다. 필요한 게이지나 조립 조건으로 완성 부품을 검사합니다. 마스킹이 필요한 구멍, 밀봉면과 접지 위치는 도면과 공정에서 서로 대응시킵니다.

일반적인 유기 분체 도막을 신뢰할 수 있는 전기 접촉면으로 취급해서는 안 됩니다. 접촉 영역을 남기거나 국부 처리를 지정한 뒤 최종 체결 조건에서 전기 경로를 검증하고 노출 영역의 보호를 고려합니다. 도장 중 걸이 치구의 접지가 양호하다고 해서 완성 조립품의 접지가 합격한 것은 아닙니다.[3][5]

적용 가능한 부착성 시험 방법을 선택합니다. ASTM D3359의 절개·테이프 시험 등급은 계면 파괴력의 절대값을 제공하지 않으며 ISO 2409와 기술적으로 동등한 방법도 아닙니다. 다층 체계는 층 사이에서 파손될 수 있으므로 보고서에는 실제 분리 위치를 명시해야 합니다.[7]

내식성과 내후성은 용도에 맞게 별도로 평가합니다. 염수 분무는 통제된 환경에서 비교하는 방법입니다. ASTM B117은 특정 제품의 노출 시간이나 합격 기준을 자동으로 정하지 않으며, 단독 염수 분무 결과를 옥외 사용 연수로 환산할 수는 없습니다.[9]

재작업 전에 남길 수 있는 층을 결정합니다

국부 외관 수리, 보수 도장, 분체 재도장, 기존 도막 제거 후 재도장은 서로 다른 문제를 해결합니다. 기존 도막을 남길 수 있는지는 결함 깊이, 계면 상태, 적합성과 사용 요구에 따라 달라집니다. 움푹한 곳을 덮었다고 해서 그 아래 오염이나 기공이 제거된 것은 아닙니다.

경화된 도막 위에 다시 분말을 적용할 때는 기존 층의 절연성과 정전기적 거동에도 영향을 받으므로 무도장 부품의 설정을 그대로 사용할 수는 없습니다.[2] 재도장에서는 세척, 필요한 표면 준비, 누적 두께와 추가 가열을 확인합니다. 국부 수리에서는 색상, 보호 성능과 관련 기능을 다시 평가합니다.

넓은 박리, 층간 파손 또는 도막 아래 부식이 있다면 먼저 제거 범위를 정의한 다음 모재, 금속 피막과 치수를 계속 사용할 수 있는지 평가합니다. 더 자세한 조사는 금속 소부 도장 박리 및 부착성 가이드를 참고하세요. 재작업 부품은 원래 로트, 재작업 횟수와 재검사 결과를 보존합니다.

• 금속 소부 도장의 박리 및 부착성 원인 조사

용도와 도면에서 요구를 정합니다

도면, 스케치 또는 사진과 함께 재료, 용도, 예상 수량, 외관면, 깊은 홈, 맞춤 구멍, 나사, 밀봉과 전기 접촉 위치를 보내세요. 기존 결함이 있다면 발견 단계와 수리 전 사진을 포함합니다. 정하지 않은 분말, 두께 또는 시험 요구는 “확인 필요”로 표시하면 실제 부품을 바탕으로 샘플, 검사와 견적을 논의할 수 있습니다.

• 도면, 스케치 또는 사진 보내기