消光复合电泳铝型材的生产技术与实践.pdf

第6 3 卷第2 期 20l1 年5 月 有色金属 N o n f e r m u sM e t a J s V 0 1 ．6 3 ．N o ．2 M a v2Oll D o I l O ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 l 一0 2 1 1 ．2 0 1 1 ．0 2 ．0 2 3 消光复合电泳铝型材的生产技术与实践 罗士炷1 ，陈俭1 ，何家金1 ，王小兵2 1 ．广东坚美铝型材厂有限公司，广东佛山5 2 8 2 3 1 ； 2 ．广东新合铝业有限公司，广东佛山5 2 8 2 2 6 摘 要通过生产实践，考查消光复合电泳铝合金型材生产工艺参数对产品颜色的影响。在严格控制消光复合电泳生产工 艺技术参数的条件下，产业化生产消光复合电泳铝合金犁材是完全可行的。 关键词金属材料；铝合金型材；消光复合电泳；表面处理 中图分类号T c l 4 6 ．2 l文献标识码A文章编号l o o l 0 2 l l 2 0 1 1 0 2 一0 0 9 6 一0 4 铝型材表面处理的电泳技术首创于2 0 世纪6 0 年代，后来又发明了消光电泳漆。电泳涂漆技术促 进了消光漆工业生产的发展。上世纪末出现了新型 彩色消光电泳漆和消光复合电泳铝型材产品。我国 于2 l 世纪初期开始引进类似生产线，目前国内彩色 电泳铝型材生产线已有十多条，所采用的涂料和设 备档次差别较大，生产的彩色电泳铝型材产品档次 高低不同。 1 有色消光复合电泳原理及产品特性 有色消光复合电泳是基于普通阳极透明电泳基 础上的进一步发展。其原理是以铝型材作为阳极， 在直流电的作用下，进行阳极电泳。带电荷的涂料 粒子附带颜料粒子在电场作用下，向被涂型材移动， 使电泳涂料中树脂的胶体粒子沉积在铝型材表面， 形成一层有色的漆膜。 消光电泳漆一般由丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂、 颜料、溶剂、中和剂及添加剂等组成，通过胶体粒子 内架桥法，应用热流平抑制性，得到外观平滑、均匀 的涂层，析出时微观凹凸不平的涂膜在烘烤过程中 基本上没有变化，而形成半透明的消光涂膜。消光 程度可通过调整高光漆和消光漆的比例获得。由于 涂膜的半透明性，产品的最终颜色取决于型材的底 色和漆膜颜色的复合。 铝型材经消光复合电泳后，形成膜厚度为1 5 ～ 收稿日期2 0 l O 一0 7 一1 6 ． 作者简介罗士往 1 9 8 3 一 。男，江西泰和县人，助理T 程师，主要 从事化学工艺与工程、铝合金型材表血处理技术等方面 的研究。 2 0 斗m 的有色有机覆盖层，消光复合电泳铝型材是 一种高新技术产品，整个工艺流程较长，较为复杂的 电化学和胶体化过程，产品具有优良特性。 1 型 材表面能够消除强烈的镜面反射光线，除吸收一部 分光线外，其余光线均以漫反射形式反射到四周，不 产生对环境的光污染。 2 型材颜色为涂膜本身与 基材电解着色的复合色，产品的外观颜色丰富，不仅 可以生产着色本色的型材产品，还可以通过改变着 色颜色，搭配不同电泳涂层膜厚，使最终产品的颜色 多姿多彩。另外，还可以根据装饰装修的需要确定 色调，而满足各种装饰的需求，且外观沉稳庄重，富 丽而不失典雅。 3 型材的漆膜厚度较有光电泳型 材高，由于颜料的填充作用，漆膜的硬度及耐磨性都 有较大的提高。 2 有色消光复合电泳型材生产工艺流程 消光复合电泳铝型材的原始材料为挤压后经过 人工时效处理的铝型材，经前处理采用A C 酸性脱 脂剂脱脂、碱洗或酸洗、硫酸中和。铝型材氧化着色 处理，采用硫酸阳极氧化及单镍盐直流反向电解着 色，生产工艺流程如图l 所示。 3 工艺过程技术条件 3 ．1 前处理工艺 与常规铝型材表面处理方法相同，包括脱脂、碱 蚀、中和。碱蚀时间可根据型材表面状况及槽液温 度确定。碱蚀槽液含游离N a O H5 0 5 5 9 ／L ，铝离子 4 5 ～7 0 9 ／L 。中和槽含游离硫酸1 8 0 一2 2 0 9 ／L ． 3 ．2 阳极氧化工艺 采用硫酸电解液直流电阳极氧化。电解液含硫 万方数据 第2 期罗士炷等消光复合电泳铝型材的生产技术与实践 名H 材卜架 硫酸阳极氧化 I 强』x l 吹干lIR I 呓水洗l l 热纯水洗l滴千l l 纯水洗2l 烘烤l 纯水洗1 l冷却l 镍盐电解着色产I u IF 架 检验 千 l 纯水洗ll 覆膜l 水洗lI 包装l 图l有色消光复合电泳型材生产工艺流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fm a t te l e c t r o p h o r e 8 i 8 a l u m i n u mp m f i l e 8 酸1 6 5 1 8 5 9 ／L 、三价铝离子1 2 一1 8 9 ／L ，电解液温 度2 l 2 ℃，电流密度1 2 0 ～1 4 0 A ／m 2 ，直流电压1 5 一1 7 V ，氧化时间3 0 一6 0 m i n 。 氧化膜厚度的变化会引起后续电泳漆膜厚度的 变化，从而产生产品颜色的差异，常用控制电流密度 的方式进行氧化，氧化膜厚度一般控制在1 0 一 1 2 斗m ，膜厚差在2 ．5 斗m 内对颜色无明显影响。后 道工序着黑色生产蓝灰色消光电泳型材时，氧化膜 厚度应适当提高到1 5 一1 7 斗m ，否则难以着色成真 正的黑色。 3 ．3 电解着色工艺 电解着色颜色深浅，对最终产品的颜色起着决 定作用，因而在生产过程中应尽量减少着色色差。 采用镍盐直流反向电解着色工艺，可改变传统单镍 盐的着色槽液分散能力差和着色不均匀等缺陷。表 l 着色槽的工艺技术参数如表l 所示。 表1着色槽的工艺技术参数 T a b l el T e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r so fp i g m e n t a t i o nt r o u g h 3 ．4 热纯水洗工艺 热纯水洗的目的是去除氧化膜微孔中残留的硫 酸根和其他杂质离子，防止污染电泳槽液。水洗温 度一般控制在6 5 8 0 ℃。时间2 8 m i n ，水温高可适 当缩短水洗时间，电导率控制在3 0 一8 0 斗s ／c m ，p H 控制在4 ．0 6 ．0 。 3 ．5 消光电泳工艺 电泳的工艺参数为电压1 2 0 1 8 0 V ；电流密度 1 0 1 5 A ／m 2 ；槽液温度2 0 一2 5 ℃；槽液含固量l O ％ 一1 3 ％；时间2 5 m i n ；电泳漆膜厚度1 5 2 0 斗m 。 电泳漆膜的厚度会影响到最终复合色的深浅， 因而漆膜厚度尽量控制在一个较小的范围内，一般 允许在2 “m 的范围内波动。 3 ．6 干燥和烘烤工艺 铝型材进烘烤炉前将要其表面的水晾干，否则 型材烘烤时，表面的水珠挥发后，会留下水滴斑痕， 一般需滴干1 5 2 0 m i n 。滴干水后的型材进入烘 烤，其烘烤温度为1 6 0 一1 9 0 ℃，时间3 0 4 0 m i n ，炉 温低时可适当延长烘烤时间，反之亦然。 4 试验结果与讨论 4 ．1 试验结果 按照工艺技术条件，试验结果如图2 4 所示。 ＼＼／ 。 ／＼ ‰ 7 ’～ j ／， ． 一一I r 一 。 5 l 5 1 ．5s 2s 2 ．5s 3 翳．55 45 4 ．55 5 型材电导率I A c s ％ 图2 导电率对产品颜色的影响 F i g ．2 E f b c to fc o n d u c t i v i t yo np r o d u c tc o l o ； V V - 电压K 图3 着色波形示意 F i g ．3 S c h e m eo fc o l o r i n go s c i l l o g m m 雌工械工觥工蝴工抛工忡工||| 避日寸 0 O O O O 0 O O O 8 7 6 5 4 3 2 l O m 5 m 5 m 5 m 5 m n 加 铀 ∞ ∞ 僻 矾 ∞ 酊 堙．7 万方数据 有色金属第6 3 卷 铝 型 材 电泳初期 图4 不安定层形成示意 F i g ．4 S c h e m eo fu n s t e a d yc o a tf 0 彻i n g 4 ．2 讨论 1 挤压的铝型材经过时效后的坯料，其导电 率差异在1 ．5 ％I A c s 以上，对产品颜色的均一性有 较大的影响，如试验结果图2 所示。因此，必须控制 好时效条件，炉内温度的误差应在1 0 ℃以内，即 5 ℃。 2 镍盐直流反向电解着色工艺采用定电压， 其着色波形如图3 。其单排处理面积的差异，在同 一电压下，着色电流密度不一致。其中着色负电压 V 2 下的电流密度与正电压V l 下的电流密度比例 调整控制应在0 ．8 0 ．9 l ，这样，可提高着色的均 一性。 3 如试验结果图4 所示，消光电泳槽液中因 含颜料及固性成分较多，在电泳后期，在电的作用下 泳动到阳极，致使型材表面附近的槽液浓度及粘性 增大，易产生不安定层。通常控制好电泳后的水洗 条件，可以除去不安定层。消光电泳后设有后浸泡 时间3 0 6 0 s ，除去不安定层的效果更理想。 4 在底材着色为同一颜色的条件下，消光复 合电泳产品的颜色受电泳漆膜厚度的影响。随着电 泳漆膜厚度增加，产品颜色指数L 值加大，即产品 参考文献 颜色略为转白。电泳漆膜厚度越小，产品颜色越深。 漆膜的控制方式采用定库仑量管理，且库仑计 的调整精度为A M ，可减少漆膜的波动性，实现对型 材漆膜厚度的精确控制。 5 在电泳工作时，消光电泳槽液循环泵的频 率较不电泳时有所下降，有利提高漆膜的稳定性。 6 关于电泳型材品质控制。 a 每日测定电 泳槽及R 0 l 水洗槽和R 0 2 水洗槽的p H 、电导率及 固体含量，并及时调整。由于溶剂的挥发，造成溶剂 含量下降，会商接影响到成膜能力，需适时进行溶剂 补充。 b 消光电泳漆含有色浆成分，短时停产时 应不能停止槽循环，以免色浆沉淀。不生产时，槽液 温度需控制在2 7 ℃以下。 c 补充涂料时，要充分 搅拌均匀后再向加料槽添加。 d 日常生产中应检 查确认产品的光泽度变化趋势，并及时给予调整。 e 涂料保管要注意贮存温度，一般应控制在5 3 5 ℃，以及涂料贮存期限要坚持先进仓先使用，后进 仓后使用的原则。对酸碱类物质，不要与涂料混放， 应分别存放保管。 f 有条件的地方应对每道工序 的质量情况进行监控，至少应控制三点，即前处理后 进电泳槽前工件表面状况、电泳水洗后人烘烤炉前 的涂膜情况、烘烤后成品涂膜质量情况。 5结语 ． 由于彩色消光电泳涂漆铝型材具有漆膜硬度 高、耐腐蚀性能好，特别强的耐候性，自沽能力强，光 污染少，色彩多样化等优点，适应广大市场用户的需 要。彩色消光电泳涂漆铝型材在国外已有较高的市 场占有率，产销量已呈逐年上升的趋势。可以预测， 彩色消光电泳涂漆铝合金建筑型材的消费，将成为 铝型材市场的一个重要发展方向，发展前景十分广 阔。 [ 1 ] 吴锡坤，刘静安，周家荣，等．铝型材加工实用技术手册[ M ] ．长沙中南大学出版社，2 ∞6 9 2 4 9 5 9 ． [ 2 】余泉和．铝型材彩色消光清漆电泳工艺[ J ] ．电镀与精饰，2 0 0 3 ，2 5 3 7 9 ． 【3 ] 吕萍英．铝材及铝制品的电解抛光处理[ J ] ．轻金属，1 9 9 2 2 5 8 6 3 ． [ 4 ] 朱祖芳．铝型材表面处理技术发展之过去和未来十年[ J ] ．电镀与涂饰，2 ∞2 ，2 l 2 “一5 0 ． [ 5 ] 黄建祯，杨成忠．消光材颜色控制[ c ] ／／L w 2 ∞7 铝型材技术 国际 论坛文集，2 ∞7 6 7 6 6 7 9 ． [ 6 ] 史宏伟．铝型材消光电泳[ c ] ／／L w 2 0 0 7 铝型材技术 国际 论坛文集，2 ∞7 6 7 4 6 7 5 ． 万方数据 第2 期罗士炷等消光复合电泳铝型材的生产技术与实践 9 9 P r O d u c t i o nT e c h n o l o g ya n dP r a c t i c eO fM a t tE l e c t r o p h o r e s i sA I u m i n u mP r o n I e s ￡￡，DS l I l i ．埘e f l ，C H E ．『v ．，f 口n 1 ，ⅣE ．，缸访n ’，形A ．J 、r GX i 口D ．6 i ，1 9 2 1 ．G “口，l g 如粥以口n m “ Z Ⅱm i n “mP 哪如几c t o 可c o ．厶d ．，乃s 口n5 2 8 2 31 ，G “口昭d o 增，C _ I l f 厅口； 2 ．G u 口增d D 略X f n 船 Z “m i n “mc o ． J 已t d ．，n 5 l I l 口n5 2 8 2 2 6 ，G Ⅱ仰g 如昭，C ，I Z n 口 A b s t r a c t T h ee f k c t 8o ft h et e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e ro ft h em a t te l e c t r o p h o r e s i 8a l u m i n u mp r o f i l e 8 p r o d u c ta r ei n V e s t i g a t e db yt h ep m d u c t i o np n c t i c e ． I ti 8c o m p l e t e l yf e a s i b l et op r o d u c tt h e a l u m i n u mp r o f i l e si nb a t c hp r o c e 8 8w i t ht h es t r i c t l yc o n t r o l l e dt e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r ． K e y w o r d s m e t a lm a t e r i a l ；a l u m i n u mp r o f i l e s ；m a t te l e c t r o p h o r e s i s ；s u d - a c et r e a t m e n t 上接第8 9 页，C o n t i n u e df m mP 8 9 o nt h ee o l o ro ft h e m a t te l e c t r o p h o r e s i 8 责任编辑张振健 E f f b c to fp Ho nC o p p e rN a n o p a r t i c I eP r e p a r a t i o nb yE I e c t r o c h e m i c a lM e t h o d X ￡，肋n ．Z i n l ，C 胍Ⅳ以．幽，培2 ，y A ，v GS l I l u - | I l n 口1 1 ．口S t 口捃研k 6 0 m l o 哆旷钿脚Ⅱ 幽肌c e d ⅣD n 母肿m | | I ，e l n Z ，口t e 口b ， 6 研如6 0 m t o 哆o ，ⅣD n 母r r o 淞 ，e I 口Z 舢咖口蒯尸r o 删s i 增。7 ‰| | I ，i n 厶l 哆o ，刖眦口砌乃，肠n 小o H 踟沁H 毋旷n 吐∞研，h n 咖“7 3 0 0 5 0 ，傩舰； 2 ．鼽口仳i 昭7 e s t i n g 肺l “H 阳o ，口∞Z 盼n c n 幻口Zs 印e 删b 函n ，s b “i 喈3 1 2 0 1 7 ，z k 洳，l g 。铂i M A b s l | r a c t T h ec o p p e rn a n o p a r t i c l e 8a r ep r e p a r e db ye l e c t r o c h e m i c a lm e t h o di ne m u l s i o nc o n t a i n i n gs o d i u md o d e c y l s u l f a t e ，t w e e n 8 0 ，d o d e c y lm e r c a p t a na n dC u S 0 4 5H 2O ． T h er e s u l t i n gc o p p e rn a n o p a r t i c l e sa r ec h a r a c t e r i z 6 db y X R D ，T E Ma n dF T I R ． T h er e 8 u l t ss h o wt h a tt h en a n o p a n i c l e8 i z e ，d i 8 p e r 8 i b i l i t ya n dd i s t r i b u t i o no fp a r t i c l es i z e h a v ea no b v i o u sc h a n g ew i t ht h ei n c r e a s eo fp Hv a l u e ． I tc a nb ef o u n dt h a tt h ec o p p e rn a n o p a r t i c l ew i t h m a Us i z e ， w e Ud i s p e r 8 i b i l i t ya n dn a r r o wd i 8 t r i b u t i o no fp a r t i c l e8 i z ec a nb eo b t a i n e du n d e rt h ep HV a l u eo f0 ．5 ．T h ed i a m e t e r o ft h en a n o p a r t i c l ei 8i n c r e a 8 e dw i t ht h ei n c r e a s eo fp HV a l u e ． K e y w o r d s m e t a lm a t e r i a l ；c o p p e rn a n o p a n i c l e ；e l e c t r o c h e m i c a lp m c e s 8 ；p H 责任编辑张振健 万方数据