铝合金及型材的生产原理-涂装.doc

有机高聚物涂装工艺-电泳、喷涂 有机高分子材料通过一定的工艺方法产生交联聚合而在工件表面上形成一定厚度涂层的工艺过程。涂层的作用：保护性、装饰性及其他方面。W三种涂装方法及其所得的高聚物涂层性能比较项目静电粉末涂装法阳极电泳涂装法液相静电喷涂法常用涂料聚酯/TGIC粉末涂料聚丙烯酸树脂电泳涂层聚偏二氟乙稀氟碳涂料涂装电压 V60-80K90-13060-90K烘烤温度 OC180180230涂层厚度 um40-12010-2540-50一、电泳涂装1.原理电泳涂料在水中溶解后即发生离解生成带电微粒，在外电场的作用下向反极性方向的工件运动而沉积于工件表面。目前，在铝合金材料尤其是在建筑铝合金型材表面处理工程中主要采用阳极电泳涂装工艺。涂料的好坏：稳定性、泳透力和库仑效率、漆膜的性能。铝型材电泳涂装所使用的漆属于阴离子电泳漆，是带羧基的聚丙烯酸酯与有机胺中和而形成高分子胺盐，在有机溶剂的作用下，将其溶于水中就成为了电泳槽液。有光溶剂型原漆主要成分：丙烯酸树脂20%-55%，氨基树脂10-25%，水+助剂5-45%，有机溶剂15-40%。由于聚丙酸树脂在酸性环境下不溶于水阳极电泳涂装用的水溶性树脂是一种高价的羧酸铵盐，在水溶液中离解：RCOONH4=RCOO-+NH4+ ， 在直流电场的作用下，主要发生电泳，电解，电沉积和电渗四个同时进行的过程。1.1 电泳： 通电 NH4+ 向阴极移动吸收电子还原成氨RCOO- 向阳极工件移动RCOO-+H+RCOOH1.2 电解：H2O=H+OH- 阳极2OH-=O2+2H+4e阴极2H+2e=H2电泳液中杂质含量越高，电导率愈高，水的电解作用愈剧烈，将产生氧气在阳极工件表面逸出，使涂层产生针孔及表面粗糙等缺陷。1.3电沉积：被涂工件上 RCOO-+H+RCOOH1.4 电渗：分散介质向着电泳粒子泳动相反方向运动的现象称为电渗。吸附于阳极上涂层中的水化合离子，在阳极电场的作用下，产生向负极运动的内渗力，而使其穿透沉积的涂层，使沉积涂层中的含水量显著减少，可直接进行烘烤而得致密、平整光滑的涂层。除上述电化学反应外，还伴随着阳极氧化膜厚阻挡层的生成反应。如涂装在着色膜上进行，则还会发生着色膜孔中沉积金属的阳极溶解反应，导致着色膜的颜色变浅。2.电泳涂装工艺上排脱酯水洗碱洗水洗水洗中和水洗水洗阳极氧化水洗水洗电解着色水洗水洗纯水洗热纯水洗纯水洗电泳涂装RO1循环水洗RO2循环水洗滴干烘烤冷却下排检查包装入库 电泳有关槽液及指标指标槽液纯水洗热纯水洗纯水洗RO1循环水洗RO2循环水洗PH值5.5-76-7.56-78-98.2-9.5温度（度）常温60-80常温常温常温电导率 u20030-100时间 min1-23-51-322热纯水洗的作用：阳极氧化膜孔扩张，有利于彻底清洗，避免杂质（尤其是硫酸根离子）污染槽液，也有一定的封孔作用。纯水洗的作用：清洗，降温，稳定电泳槽液。纯水洗槽中的水质PH值和电导率超出一定范围就要更换纯水。 电泳槽前面三道水洗槽全都是纯水槽，它们的PH值对电漆工序的影响主要体现在水槽槽液通过铝材带入电漆主漆槽中，进而影响到电漆主漆槽的PH值。以上三道工序的工艺参数控制方法为：PH值可用PH值调整剂（弱碱性的有机胺）进行调整，机械杂质由过滤设备滤除，电导率的控制可用使用流动纯水清洗或更换槽液的方法。3.影响电泳涂装的因素槽液固体分、PH值、电泳温度、电导率、电泳电压、电泳时间、助溶剂（异丙醇、乙二醇丁醚）含量、极间距离和阴阳面积之比、烘烤温度等。3.1.槽液固体分固体分太低，涂层薄，易产生针孔；而固体分过高，则涂层易产生粗糙、橘皮等缺陷，一般控制5-8%，最低限可到4%。3.2.PH值.PH值过低，树脂的水溶性差，而使树脂液变浑浊或树脂析出，涂层变得粗糙。PH值过高，水的电解加剧而析出大量气泡，使涂层再溶解，外观质量变差，易产生针孔。阳极电泳，氨离子会不断积聚在电泳液中，PH值及电导率将升高，可用精制设备调整。一般控制在7.5-8.0。3.3.温度电流电压施加于槽液中，槽液温度有上升的趋势，温度升高，电泳树脂粒子的运动速度加快，水解加剧，涂层表面变差。一般指标18-23OC，最高26 OC。3.4电导率 电导率与固体份，NH4，杂质离子含量有关。NH4+，杂质离子（硫酸镍离子）带入使电导率升高，电压下降，泳透力降低，涂层表面变粗糙，易产生针孔等缺陷。漆液的电导过低，漆膜不易形成。因此，预处理水洗水的洁净度要高，对已进入电泳液中的杂质离子，可通过离子交换原理的精练设备去除。根据电泳漆液的要求，一般取450-1000ucm。3.5酸值，胺值酸值：50-60，胺值：20-30 3.6电压电压不得超过涂层的击穿电压，否则易引起涂层粗糙、橘皮或针孔。电压太低，泳动速度降低，成膜慢，成膜慢于溶解速度则无法成膜。一般取90-130V。3.7电泳时间 电漆漆膜的厚度一般是随着电漆时间的增加而增加，但是，当电泳时间到达一定点后，漆膜厚度就不再增加，其原因就是漆膜在达到一定厚度时产生绝缘，故采用延长电泳时间使漆膜增厚是行不通的，而且由于耗电增加，在经济上是不合理的。一般2-3min趋于饱和（厚度），软启动时间为30S左右，电泳结束要尽量缩短工件出槽时间，以避免在溶解影响涂层质量。3.8溶剂溶剂（异丙醇1-2%、乙二醇丁醚1-3%）含量低影响树脂的溶解。异丙醇(IPA)具有消泡作用，减少水的表面张力，同时能提高漆膜干燥速度。乙二醇丁醚(BC称为溶剂B)主要起助溶（溶解树脂、）湿润、流平作用，乙二醇丁醚含量低成膜速度慢、膜厚不均匀且影响涂膜的光泽，但乙二醇丁醚含量高涂膜外观易发生轻微桔皮。溶剂A（异丙醇）具有很强的挥发性，需要通过加漆或直接补加，补加量与生产量关系和固体份高低的关系。生产量800t/月，原漆含有20%溶剂，需补加挥发部分，按生产量添加（0.5kg/t）生产量500t/月，需补加，按生产量添加（1.0kg/t）生产量300t/月，需补加，按生产量添加（2.0kg/t） 根据漆液的固体份溶剂的控制范围如下：序号固体份%标准溶剂A剂量g/l标准溶剂B剂量g/l1412-1425-2824.514-1628-323515-1830-3645.517-2034-405620-2240-4466.521-2342-46注：用气相色谱3.9 RO1、RO2水洗RO1、RO2水洗是为了洗去型材表面的浮漆，如果洗不干净，电沉积层易出现花斑、粗糙、流痕等。漆膜在水中长时间放置，易产生漆膜的再溶解而引起光泽不均。3.10极间距离和阴阳面积之比极间距离500-700mm。 极比：阴极面积与被涂工件表面积之比，一般取0.8-1.0。3.11烘烤温度 一般为180-190 OC，时间20-30分钟，温度过高膜易发黄(漆膜太厚也易变黄)、变脆，温度过低烘烤不透膜发粘。并要注意烘烤炉内的清洁度。4.电泳涂装主要设备4.1直流电源装置4.2电泳槽体主槽(30-35m3)和付槽(10m3)，循环系统(泵、管道)、过滤系统（过滤器）。4.3精致设备阴、阳离子交换塔。除去电泳漆液中前道工序带来的杂质离子，空气中飘浮的溶解在槽液中的碱雾和酸雾，以及电泳过程中漆液本身的电解产物。用离子交换树脂法把杂质去除，并对槽液PH值进行调整。电导率高，PH高，同时 开阴、阳床；电导率高，PH低，只开阴床；严禁只开阳床不开阴床。阴离子交换树脂用NaOH（30-40%）溶液再生，阳离子交换树脂清洗过程用氨水，再生过程用盐酸。浓液浸泡一般为20分钟。再生前、后及氨水改盐酸前都必须用洗水清洗干净。纯水洗水质PH=6-7.5，电导率2ucm。4.4回收设备RO（反渗透）回收系统。回收电泳漆液回付槽，分离出的水回RO2槽。4.5涂料补给装置 电泳漆（每桶漆可加入20-40公斤混合溶剂）与电泳槽液1：1左右在搅拌桶内充分搅拌和乳化后，补入电泳副槽。4.6温度控制系统 热水槽热水温度由槽中的换热管用蒸气加热，电泳槽液温度用板式换热器进行冷热交换控制。二、粉末喷涂1.主要工艺流程：1.1前处理工艺流程： 提料检料扎料水洗除油水洗水洗铬化水洗水洗滴干烘干下料1.2静电粉末喷涂工艺流程： 挂料吹风喷粉固化检验下料包装入库2.除油：2.1目的：除尽铝型材表面油污及自然氧化层，保持型材表面的原有光泽，为铬化打好基础。2.2除油工艺参数：高效除油剂由多种缓蚀剂、表面活性剂及高效助剂复合而成。高效除油剂工作点：80-120 (换算成硫酸含量为19.6-29.4g/l)温度：常温时间：3-5分钟2.3.除油后水洗：把除油后干净的型材按工艺要求经两次水洗后，送铬化槽，滴水时间以不出现线状为准。水洗工艺：PH：5-7 温度：室温 时间：1-3分钟 补水量：1-2M3/h3.铬化： 原理：铬化膜是目前耐蚀性最佳的铝化学转化膜，它不仅常用于铝合金有机涂层的有效底层，也可以作为铝合金最终涂层直接使用。铬化剂配方举例：铬酐（CrO3） 3.5-4.0g/l 重铬酸钾（Na2Cr2O 7） 3.0-3.5g/l 氟化钠（NaF） 0.8g/l PH 1.2-1.8 促进剂少量 （如KFe（CN）6：0.5-0.7 g/l）。温度 常温时间3-8min铝和铬化剂反应生成铬化膜，其主要成分为：碱式铬酸铬Cr（OH）2HCrO448-70%铁氰化铬CrFe（CN）614-18%碱式氧化铝AlOOH16-30%下一配方也适用于涂料底层，提高涂层与基体接合强度：铬酐（CrO3） 5g/L硅酸钠（Na2SiO3） 5g/L温度室温时间5-10 min3.1铬化工艺参数PH：1.7-2.0 温度：10-350C 时间：1-3分钟 工作点：6-9 （相当于Cr6+=2.08-3.12g/l）3.2槽液维护：PH用硝酸调整。每日分析一次槽液成分，及时补加铬化剂，药品消耗：3Kg/T铝材（约450平方米）。每年清槽一次。3.3质量标准：经除油活化的型材不应有油污和挂灰，表面平整光滑，无氧化物，经水洗后表面能完全被水浸润和不挂水珠，铬化正常的型材表面有一层金黄色的膜。模厚重量为200-1300mg/m2。3.4操作要点：把铬化正常的型材经二次水洗，送滴液处吹干。烘干炉内温度控制60-800；烘干时间一般为15-20分钟。4.粉末喷涂：原理：静电粉末喷涂是利用高压静电电晕电场原理。4.1喷涂操作：设定枪速、链速、枪距、电流、电压、气压等，所有设定必须在工艺范围内。4.2静电粉末喷涂工艺技术参数：4.2.1自动静电粉末喷枪喷涂工艺技术参数：喷房供气气压0.7Mpa 粉泵气压0.5-0.6 Mpa 流化气压0.2-0.25 Mpa电极清洗空气0.2-1m3/h 出粉量10-80%总气量3-7 m3/h喷粉枪电压60-90KV电流30-50uA链速2.5-3m/min喷粉枪和工件的距离一般150-250mm喷粉枪的升降速度一般10-15次/分钟喷粉枪的喷粉质量以100-300克/分钟为宜涂装的环境温度和湿度对涂膜厚度的影响也不可忽略，一般情况下，当温度在20-30度，湿度在60-80%时，着粉率最好。当涂装环境的温度分别为15、20、350C时其适宜的相对湿度分别为60-80%、40-60%、25-40%。4.2.2手动静电粉末喷枪喷涂工艺技术参数：输入电压5V 输出电压60-80KV 最大输出电流30-50uA4.2.3 涂层厚度40um-120um，装饰面不允许透底，非装饰面允许有轻微的透底（或根据客户的要求）。5.固化：进炉口的设定温度必须高于炉中设定温度5-150C。固化炉炉温：190-2100C（或根据供粉厂家提供的要求）； 固化时间：15-20分钟6.粉末涂层常见缺陷的成因6.1.缩孔：粉末吸潮；工件有油污或水分；压缩空气有油污或水分。6.2橘皮、橘纹：粉末配方不合理；粉末颗粒大小分布不均匀；涂层不均匀；固化升温太慢。6.3涂层附着力不好：被涂工件表面预处理不好；涂料质量有问题；固化温度太低或时间不足。6.4涂层流挂：涂料熔融黏度太低；涂层太厚；预热升温过快；固化温度过高；烘烤固化前