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                铝型材的电泳涂▓装工艺

                发布时间:2011/03/02

                  我国铝型材业经过20年的发展,已形成一个完整的工业体系,成为国民经济的支柱产业之一。原铝产量∏已达到250万吨以上,占世界第三位,拥有铝加工企业1000多家,生产能力已达到350万吨/年,铝型材产量已达100万吨/年。目前◆已进入高档发展时期,铝型材的表面↙处理技术发展迅速,由单一的古铜料发展到拥有粉末涂装、喷涂氟碳涂料、有机和无机染呼色、电泳涂装、机械和化学抛光等∑工艺手段,新一代的木纹化处理技术,三段电解多色着色如果有必要以及微弧氧化着色技术也在试产中,铝型材的外观有钛√金、金黄、香槟、仿不锈钢及各种色彩,还有显示镜㊣ 面、沙石、亚光、珠光等特殊效果的。在众多的表面处理技术中,电泳涂装是最具发展方向的适用技术。铝型材经阳极化和电解着色后↓再进行电泳涂装,有双层保护。具有高透明,高度金属质感,高耐蚀々及高耐候性,比喷漆、粉末喷涂更具装①饰性,深受用户喜爱,已广泛进入家庭装修,潜在市场极大。其二,工☉艺容易实施,只↑要在原生产线上增加几个槽与铝氧化着色形成流水攻擊线生产,水溶性电泳涂装安全,可以实现闭路循环◥,有利于环保。其三,更∴重要的是电泳型材更具魅力,是高档、豪华型材的典范。拥有电泳涂装线成为铝型材厂综合技术水平的重要标志。

                  2.4.2铝型材的电泳涂装

                  2.4.2.1电泳涂装的特点

                  自20世纪30年代电泳涂料在福特汽车公你司车轮涂装线上使用以来,其应用得到了飞速发展。透明的、具耐候性的丙烯酸类∩和聚氨酯类电泳涂料自70年代开始已成功用于金∑ 属表面的装饰和保护,如铜字招牌保护不由驚訝開口道,不锈钢及电镀制品的装饰和保护,作为最终保护装饰层的最具代表性的就☆是建筑铝型材的电泳涂装。

                  铝材型材传统的表面处理工艺是氧化、着色及封闭处理,这种铝材的转化膜在户外长期使ζ用时,特别是在酸雨或海洋环境中时,容易腐蚀,耐久性差,因此自70年代开始,人们〖尝试用涂料涂装的方法来提高建筑用铝型材的装饰性能及◢使用年限,目前,已工业化成功使用的有电泳涂漆、粉末涂装ω 和氟碳喷涂。由于电泳涂料是水性涂料,铝材经前处理水洗后可直接电泳,电泳涂层透明度高,既具有高装饰性又可突出铝型材本身的金属光泽,因此在※建筑铝型材上已越来越多地使用电泳涂装。

                  电泳涂装法和其它涂装方法相○比有以下优点:

                  ⑴易实现自动化生产。由于电泳涂装在水性电泳槽中进行,与阳极氧化、电解着色【工艺类似,处理时间短,容易实现整个工艺的流水线作业。

                  ⑵涂膜均匀致密。由于电泳涂料的高」泳透力,可使复杂形状的型材亦获得均匀的涂膜,同时通◤过调整电量可控制膜厚。

                  ⑶涂料的利用率高。由于粘度低,工件带出较少,而且▆电泳工件可用水洗,回收装置的利用使电泳涂装的涂料利用率數十名仙君高达95%以上。

                  ⑷安全性和环保性。由于电泳涂料的水稀释,固体份低,溶剂含量少是环△保型涂料,且免除了火灾的危险,工人健康也有保ㄨ障。

                  ⑸涂膜质量好。丙烯酸树脂用氨基树脂固化,保证了涂膜的高装饰及高□ 耐腐蚀性,同时由于树脂高度透明,有效地突出了金属质感,根据需要还可得到亚光、沙面、珠光等◆装饰效果。

                  ⑹和通常的电解着色封孔工艺相比,具有省时,节省人力◎的特点,电泳涂膜无需封孔,避免了由于封孔不好带来的裂纹等毛病。

                  ⑺可自由控制涂膜的厚度,国¤内外通常控制7μm和12μm两档。

                  ⑻由于电泳层透明光亮,因此要求铝铸锭质量高,挤压材表面平滑,机械缺陷少,对氧化着色工艺要求管理严格卐,因为任何微小的缺陷和沾污都会在透々明漆下暴露无遗。

                  ⑼对电泳工艺管理要求高,以提高成品率。

                  2.4.2.2电泳涂装的原理

                  以阳极电泳◥为例,图2-4-1说明了阳极电泳的过程,此时工件为铝型材作阳极。

                  涂料状态(乳化状态):含羧基的丙烯▼酸树脂,中和剂」为氢氧化钾,或有机胺,固化剂为三聚氰胺甲醛树脂。

                  pH值:7.8~8.5之间。

                  电沉积:在pH值下降时析出

                  电极反应:阳极(铝型材

                  2H2O→4H++4e-+O2↑

                  R-COO-+H+→R-COOH

                  水溶性水不溶(涂膜)

                  Me→Men++ne

                  RCOO-+Men+→(R-COO)nMe(析出)

                  阴极(极板)

                  2H2O+2e→2OH-+H2↑

                  电泳时在工件表面涂膜沉积,阳极有←氧气产生,可以促进成膜,但水元波氧气产生过多会造成涂膜外观光亮度差,因此电泳过程中要对电导率进行控制,另外要控制液的】pH值,它与涂膜的沉积密切相关,阳极电泳时有金属混蛋离子溶出,它参与成膜,铝型材电泳时的金属离子溶〓出和钢铁件不同,对颜色的影响甚微。

                  2.4.2.3铝型材用阳极№电泳↓↓涂料的特性

                  2.4.2.3.1阳极电泳涂料的品种

                  由于丙烯酸树脂具有优异的耐候性,耐磨性;树脂无色透明,可通过配〗方调节涂料性能,具有优异的装饰性◆和性能可调性,且这类妖異女子一愣树脂主链由碳-碳键组成,抗化学性高,配成碱性的大量含水的电泳漆也不会分解,具有良好的稳定性,因此丙烯酸类型★的阳极电泳涂料占据了铝型材电泳涂料的主流。

                  目前还有一类为有色的聚氨酯电泳漆,性能较好,工艺简单,因为采用有色聚氨酯电泳漆,则可取消阳极氧化、着色、封闭工艺。有利于节约成本。此外为■满足各种产品的不同需求,功能性的抗菌、绝缘、自润滑电泳 第四百八十八涂料,及装饰性的亚光、消光、珠光电泳涂料也已经得到应※用。

                  2.4.2.3.2电泳涂料的制造

                  阳极电泳涂料是指将铝型材工件作为阳极,故阳≡极电泳涂料是阴离子型树脂,最常用的是水可稀释的带羧基的丙烯酸树脂,用三聚氨胺甲醛树脂作为交♂联剂固化,引入丙烯酸⊙单体越多,则树脂水溶性越好。

                  如配方:

                  MMA:BA:HEMA:AA=45:38:10:7

                  其中MMA为甲基丙烯酸甲酯是硬单体,聚合物的主体;BA是丙烯〖酸丁酯,是软单体,用来调节玻璃化▂温度,提供链的柔性;HEMA是甲王家和董家基丙烯酸β-羟乙酯,它提供自由的羟基,与氨基树脂@起交联反应,同时还增强树脂的亲水性,AA是丙烯酸提供羧一條巨大無比基,基含量越高,亲水性愈○好,一般电泳涂料中用5%~10%,聚合在共溶剂丙二醇丁醚中进行,浓度为70%左右,引发@ 剂可用过氧化苯甲酯(BPO),但以偶氧二异丁腈为好。反应温度为100℃左右,聚合完成后,用♀二小唯跟何林也直直甲基乙醇胺中和,然后用一陣水之力水稀释,固体含量一般为60%左右,pH值为7.5~8.5,在水性涂料中要用到□溶剂,有时称共溶剂,多为亲水性︻醇类,如丙醇、丁醇、乙二醇(或丙二醇)的单醚,主要依据挥发性能、毒性、价格来选择,中和剂作用在于中和丙烯酸树脂链上的羧基,保护树脂水〇溶性,多为有机胺或氢氧化钠,用有机胺,如三乙胺,二甲基乙醇胺,特别是三级胺有益于树脂稳定。

                  2.4.3电泳的№工艺及设备

                  2.4.3.1电泳的工艺流程

                  以阳极▃电泳为例,通常按如下工艺进行

                  脱脂→水洗→水洗→中和→水洗→阳极氧化→水洗→电解着色→热水洗→水洗→电泳→水洗→干燥

                  2.4.3.2电泳的工艺条件

                  ⑴电泳槽液的条件

                  固体份:7%~9%

                  温度:20~25℃

                  pH:8.0~8.8

                  电阻率/Ω·cm(20℃):1500~2500

                  ⑵电泳的工艺参数▲▲

                  电压:80~250V(DC)

                  电泳时间:1~3min

                  电流密度:15~50A/㎡

                  具体工艺规范依产品的要求进行。

                  涂膜厚度:7~12μm

                  2.4.3.3铝型材电泳工艺所需设备

                  ⑴电泳槽。铝型材电泳槽多设计为长方形矩形』槽,基内部大小取决于装→挂吊的尺寸,槽体用4~6mm,钢板内衬用聚丙烯或环氧玻璃钢,需设置溢流槽。

                  ⑵电源。直流要求0~250A任意可调,电流大小五行靈體根据50A/㎡计算,约2000A/槽。电源的波纹因素一定要小于6%,其值愈大,电泳涂膜产生孔隙▓的几率愈大。

                  ⑶电极。在阳极电泳时,铝型材作为阳极,阴极板采只不過用不锈钢板或铝板,阴极面积为工件总面积的1倍。板隔膜∮采用聚丙烯纤维布。

                  ⑷热交换系统。可保证槽液温︼度稳定。

                  ⑸预配槽及自动〓添加系统。预配槽可完成电泳槽液的配制,以保证达到正常参数;自动添加系统,可保证补充每槽铝型材所消耗的电泳漆的量,保证电泳槽固体份在工艺范围之内,以确保膜厚的均◥一。

                  ⑹离子◢交换处理(IR)系统。阳极电泳时,阴极pH值会不断增加,采用离子交换树脂系统可去除槽液中的杂质,阴、阳离子使槽↑液pH值稳定,若再加上反渗透装置(RO)则可实现闭清水星和袁星路系统。