鋁型材電泳涂裝工藝專題(鋁型材表面處理專題)

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鋁型材電泳涂裝工藝的歷史：

　　自1930年的電泳涂料在福特汽車公司車輪涂裝線上使用以來，其應(yīng)用得到了飛速發(fā)展。透明的、具耐候性的丙烯酸類和聚氨酯類電泳涂料自70年代開始已成功用于金屬表面的裝飾和保護，如銅字招牌保護，不銹鋼及電鍍制品的裝飾和保護，作為最終保護裝飾層的最具代表性的就是建筑鋁型材的電泳涂裝。

　　鋁型材散熱器在傳統(tǒng)的表面處理工藝是氧化、著色及封閉處理，這種鋁材的轉(zhuǎn)化膜在戶外長期使用時，特別是在酸雨或海洋環(huán)境中時，容易腐蝕，耐久性差，因此自70年代開始，人們嘗試用涂料涂裝的方法來提高建筑用鋁型材的裝飾性能及使用年限，目前，已工業(yè)化成功使用的有電泳涂漆、粉末涂裝和氟碳噴涂。由于電泳涂料是水性涂料，鋁材經(jīng)前處理水洗后可直接電泳，電泳涂層透明度高，既具有高裝飾性又可突出鋁型材本身的金屬光澤，因此在建筑鋁型材上已越來越多地使用電泳涂裝。

　　電泳涂裝法和其它涂裝方法相比有以下優(yōu)點：

　�、乓讓崿F(xiàn)自動化生產(chǎn)。由于電泳涂裝在水性電泳槽中進行，與陽極氧化、電解著色工藝類似，處理時間短，容易實現(xiàn)整個工藝的流水線作業(yè)。

　�、仆磕ぞ鶆蛑旅�。由于電泳涂料的高泳透力，可使復(fù)雜形狀的型材亦獲得均勻的涂膜，同時通過調(diào)整電量可控制膜厚。

　　⑶涂料的利用率高。由于粘度低，工件帶出較少，而且電泳工件可用水洗，回收裝置的利用使電泳涂裝的涂料利用率高達95%以上。

　�、劝踩院铜h(huán)保性。由于電泳涂料的水稀釋，固體份低，溶劑含量少是環(huán)保型涂料，且免除了火災(zāi)的危險，工人健康也有保障。

　�、赏磕べ|(zhì)量好。丙烯酸樹脂用氨基樹脂固化，保證了涂膜的高裝飾及高耐腐蝕性，同時由于樹脂高度透明，有效地突出了金屬質(zhì)感，根據(jù)需要還可得到亞光、沙面、珠光等裝飾效果。

　�、屎屯ǔ５碾娊庵饪坠に囅啾�，具有省時，節(jié)省人力的特點，電泳涂膜無需封孔，避免了由于封孔不好帶來的裂紋等毛病。

　�、丝勺杂煽刂仆磕さ暮穸龋瑖鴥�(nèi)外通�？刂�7μm和12μm兩檔。

　�、逃捎陔娪緦油该鞴饬�，因此要求鋁鑄錠質(zhì)量高，擠壓材表面平滑，機械缺陷少，對氧化著色工藝要求管理嚴(yán)格，因為任何微小的缺陷和沾污都會在透明漆下暴露無遺。

　�、蛯﹄娪竟に嚬芾硪蟾�，以提高成品率。

　　電泳涂裝的原理

　　以陽極電泳為例，圖2－4－1說明了陽極電泳的過程，此時工件為鋁型材作陽極。

　　涂料狀態(tài)（乳化狀態(tài)）：含羧基的丙烯酸樹脂，中和劑為氫氧化鉀，或有機胺，固化劑為三聚氰胺甲醛樹脂。

　　pH值：7．8～8．5之間。

　　電沉積：在pH值下降時析出

　　電極反應(yīng)：陽極（鋁型材）

　　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）

　　陰極（極板）

　　2H2O＋2e→2OH－＋H2↑

　　電泳時在工件表面涂膜沉積，陽極有氧氣產(chǎn)生，可以促進成膜，但氧氣產(chǎn)生過多會造成涂膜外觀光亮度差，因此電泳過程中要對電導(dǎo)率進行控制，另外要控制液的pH值，它與涂膜的沉積密切相關(guān)，陽極電泳時有金屬離子溶出，它參與成膜，鋁型材電泳時的金屬離子溶出和鋼鐵件不同，對顏色的影響甚微。

　　鋁型材用陽極電泳涂料的特性

　　1.陽極電泳涂料的品種

　　由于丙烯酸樹脂具有優(yōu)異的耐候性，耐磨性；樹脂無色透明，可通過配方調(diào)節(jié)涂料性能，具有優(yōu)異的裝飾性和性能可調(diào)性，且這類樹脂主鏈由碳－碳鍵組成，抗化學(xué)性高，配成堿性的大量含水的電泳漆也不會分解，具有良好的穩(wěn)定性，因此丙烯酸類型的陽極電泳涂料占據(jù)了鋁型材電泳涂料的主流。

　　目前還有一類為有色的聚氨酯電泳漆，性能較好，工藝簡單，因為采用有色聚氨酯電泳漆，則可取消陽極氧化、著色、封閉工藝。有利于節(jié)約成本。此外為滿足各種產(chǎn)品的不同需求，功能性的抗菌、絕緣、自潤滑電泳涂料，及裝飾性的亞光、消光、珠光電泳涂料也已經(jīng)得到應(yīng)用。

　　2.電泳涂料的制造

　　陽極電泳涂料是指將鋁型材工件作為陽極，故陽極電泳涂料是陰離子型樹脂，最常用的是水可稀釋的帶羧基的丙烯酸樹脂，用三聚氨胺甲醛樹脂作為交聯(lián)劑固化，引入丙烯酸單體越多，則樹脂水溶性越好。

　　如配方：

　　MMA：BA：HEMA：AA＝45：38：10：7

　　其中MMA為甲基丙烯酸甲酯是硬單體，聚合物的主體；BA是丙烯酸丁酯，是軟單體，用來調(diào)節(jié)玻璃化溫度，提供鏈的柔性；HEMA是甲基丙烯酸β－羥乙酯，它提供自由的羥基，與氨基樹脂起交聯(lián)反應(yīng)，同時還增強樹脂的親水性，AA是丙烯酸提供羧基，基含量越高，親水性愈好，一般電泳涂料中用5%～10%，聚合在共溶劑丙二醇丁醚中進行，濃度為70%左右，引發(fā)劑可用過氧化苯甲酯（BPO），但以偶氧二異丁腈為好。反應(yīng)溫度為100℃左右，聚合完成后，用二甲基乙醇胺中和，然后用水稀釋，固體含量一般為60%左右，pH值為7．5～8．5，在水性涂料中要用到溶劑，有時稱共溶劑，多為親水性醇類，如丙醇、丁醇、乙二醇（或丙二醇）的單醚，主要依據(jù)揮發(fā)性能、毒性、價格來選擇，中和劑作用在于中和丙烯酸樹脂鏈上的羧基，保護樹脂水溶性，多為有機胺或氫氧化鈉，用有機胺，如三乙胺，二甲基乙醇胺，特別是三級胺有益于樹脂穩(wěn)定。

　　電泳的工藝及設(shè)備

　　1.電泳的工藝流程

　　以陽極電泳為例，通常按如下工藝進行

　　脫脂→水洗→水洗→中和→水洗→陽極氧化→水洗→電解著色→熱水洗→水洗→電泳→水洗→干燥

　　2.電泳的工藝條件

　�、烹娪静垡旱臈l件

　　固體份：7%～9%

　　溫度：20～25℃

　　pH：8．0～8．8

　　電阻率/Ω·cm（20℃）：1500～2500

　�、齐娪镜墓に噮�(shù)

　　電壓：80～250V（DC）