静电喷涂技术.doc

1、静电喷涂技术近年来，静电喷涂广泛应用于生产，并获得良好的效果。静电喷涂是现代喷涂中的一项新技术，它与普通刷漆、喷漆或机械喷涂相比有许多优点。普通喷涂一般采用涂刷或喷涂方法进行施工，但这几种施工方法均存在效率低、浪费油漆太多和严重影响人体健康等缺点，而静电喷涂大大地改善了工人的劳动环境，不会或很少有漆雾飞扬在空气中去，保证了工人的身体健康，而且还能节省油漆和缩短操作时间。静电喷涂的原理静电喷涂是根据电泳的物理现象，使雾化了的油漆微粒在直流高压电场中带上负电荷，并在静电场的作用下，定向地被流向带正电荷的工件表面，被中和沉积成一层均匀附着牢固的薄膜的涂装方法称为静电喷涂法。静电喷涂分为空气雾化式喷涂

2、和旋杯雾化式喷涂两种。2.1 空气雾化式喷涂此喷枪和普通所用压缩空气喷枪喷涂相似，但其结构形式是截然不同的，整个喷枪除手柄、喷漆嘴和极针为金属外，其它全部为尼龙制品，负高压就接通在喷漆嘴和极针上，油漆在压缩空气的作用下，呈雾化状态，由喷漆嘴射出，射至喷漆嘴口及极针处，电场的油漆雾化粒子，又受到不均匀强电场的分裂作用，而进一步的雾化并带电，成为“离子漆粒群”。“离子漆粒群”在电场力压缩空气喷射力(同一方向)的同时作用下，向导极性工件表面吸附中和，这就构成了空气雾化式静电喷涂。.2 旋杯雾化式喷涂旋杯式静电喷涂是利用一个具有锐利边缘高速旋转的金属杯，并在旋杯轴上接通负高压静电，则旋杯的内壁，由于旋

3、转，油漆受离心力的作用，向四周扩散，而抹成均匀的薄膜状态，并向旋杯口流甩，流甩至旋杯口的油漆，又受到强电场力的分裂作用，进一步雾化为油漆微粒子。与此同时，油漆微粒亦获得了电荷，成为负电荷漆粒，在电场力的作用下漆粒子群迅速向导极性工件吸附中和，于是油漆便均匀地牢固吸附在工件表面上，这样就形成了静电喷涂。3、静电喷涂的特点静电喷涂与空气喷涂相比有如下特点： 涂料利用率大幅提高一般空气喷涂时涂料的利用率仅为 30%50%，对多孔或网状结构工件，涂料利用率还低于 30%。而采用静电喷涂，涂料粒子受电场作用力被吸附于工件表面，显著减少了飞溅及回弹，涂料损耗大大减少，利用率提高 1 倍2 倍。 提高劳动生

4、产率静电喷涂适用于大批量生产，可多支喷枪同时喷涂，易于实现自动化流水作业，生产效率比空气喷涂提高 1 倍3 倍。 提高涂装产品质量由于带电涂料微粒受电场力作用在工件上放电沉积，并依据电力线分布产生环抱效应。通过对喷枪的配置和喷涂参数的调节，可以获得均匀、平整、光滑、丰满的涂层，提高涂层的防护和装饰效果。 改善涂装作业环境空气喷涂漆雾飞溅严重，作业环境很差。而静电喷涂产生的漆雾飞溅很少，并且在喷漆室中进行，劳动条件大大改善。 存在尖端效应由于静电场的尖端效应，对抗凹部分产生屏蔽，形成涂层较薄，而尖端、锐边则涂层较厚。一般要用手工补喷，以弥补缺陷。 不适于非导体工件对塑料、木材、橡胶、玻璃等非导体

5、工件，必须要经过特殊处理使之导电后，才能进行静电喷涂，否则不适用。铝及铝合金表面处理无论采用何种方法加工的铝材及制品，表面上都会不同程度地存在着污垢和缺陷，如灰尘、金属氧化物（天然的或高温下形成的氧化铝薄膜） 、残留油污、沥青标志、人工搬运手印（主要成分是脂肪酸和含氮的化合物） 、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属毛刺、轻微的划擦伤等。因此在氧化处理之前，用化学和物理的方法对制品表面进行必要的清洗，使其裸露纯净的金属基体，以利氧化着色顺利进行，从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求且具有最佳耐蚀、耐磨、耐侯等良好性能的人工膜。（一）脱脂铝及铝合金表面脱脂有有机溶剂脱脂、表面活性剂脱脂、碱性溶液脱

6、脂、酸性溶液脱脂、电解脱脂、乳化脱脂。几种脱脂方法及主要工艺列于表-1。在这些方法中，以碱性溶液特别是热氢氧化钠溶液的脱脂最为有效。表-1 脱脂及主要工艺脱脂方法溶液组成 用量g/L温度/度时间min后处理 备注有机溶剂汽油、四氯化碳、三氯乙烯等适量 常温或蒸汽适当 无浸蚀表面活性剂肥皂、合成洗涤剂适量 常温-80适当. 水清洗 无浸蚀NaOH 50-200 40-80 0.5-3 水洗后用100-500g/L硝酸溶液中和及除挂灰脱脂兼腐蚀除去自然氧化，硝酸可用稀硫酸+铬酸代替十二水磷酸钠NaOH硅酸钠40-608-1225-3060-70 3-5 水清洗 NaOH 可用 40-50g/L 碳

7、酸钠代替，总碱度按NaOH 计算为1.6%-2.5%碱性溶液多聚磷酸钠碳酸钠磷酸钠15.64.84.860 12-15 水清洗 使用前搅拌 4 个小时一水硼酸钠葡萄糖酸液体润湿剂4.80.3ml0.1ml十二水磷酸钠硅酸钠液体肥皂50-7025-353-575-85 3-5 水清洗 碳酸钠磷酸钠25-4025-4075-85 适当 水清洗 磷酸钠碳酸钠NaOH2010645-65 3-5 水清洗 强碱阻化除油剂40-60 70 5 水清洗 除油不净可延长处理时间硫酸 50-300 60-80 1-3 水清洗 硝酸 162-354常温 3-5 水清洗 松化处理磷酸硫酸表面活性剂307550-60

8、 5-6 水清洗 酸性溶液磷酸（85% ）丁醇异丙醇水100%40%30%20%常温 5-10 水清洗 溶液组成以体积记阳极氧化用电解质常温 适当 交流电或阴极电流电解电解溶液NaOH 100-200常温 0.5-3 水清洗后中和铝制品为阴极，电流密度为 4-8A/dm2乳化溶液石蜡三乙醇胺油酸松油水8.0%0.25%0.5%2.25%89%常温 适当 水清洗 溶液组成以体积记有机溶剂是利用油脂易溶于有机溶剂的特点进行脱脂，常用的溶剂有汽油、煤油、乙醇、乙酸异戊脂、丙酮、四氯化碳、三氯乙烯等。有机溶剂仅用于小批量小型的或极污秽的制品脱脂处理。表面活性剂是一些在很低的浓度下，能显著降低液体表面张

9、力的物质。常用于脱脂的表面活性剂有肥皂、合成洗涤剂、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠等。碱性脱脂溶液的配方非常多，传统工艺采用磷酸钠、氢氧化钠和硅酸钠，其中磷酸钠和硅酸钠有缓蚀、润湿、稳定作用，溶液加热和搅拌有助于获得最好的脱脂效果。油脂在酸的存在下也能进行水解反应生成甘油和相应的高级脂肪酸。电解脱脂可用阳极电流、阴极电流或交流电。在碱性溶液中阴极电流脱脂，阳极最好为镀镍钢板。其在铝及铝合金表面处理中不常用。乳化脱脂所用的溶液为互不溶解的水与有机溶剂组成的两相或多相溶液，并添加有降低表面张力及对各相均有亲和力的去污剂。（二）碱蚀剂碱蚀剂是铝制品在添加或不添加其他物质的氢氧化钠溶液中进行表面清洗

10、的过程，通常也称为碱腐蚀或碱洗。其作用是作为制品经某些脱脂方法脱脂后的补充处理，以便进一步清理表面附着的油污赃物；清除制品表面的自然氧化膜及轻微的划擦伤。从而使制品露出纯净的金属基体，利于阳极膜的生成并获得较高质量的膜层。此外，通过改变溶液的组成、温度、处理时间及其他操作条件，可得到平滑或缎面无光或光泽等不同状态的蚀洗表面。蚀洗溶液的基本组成是氢氧化钠，另外还添加调节剂（NaF 、硝酸钠） ，结垢抑制剂、 （葡萄糖酸盐、庚酸盐、酒石酸盐、阿拉伯胶、糊精等） 、多价螯合剂（多磷酸盐） 、去污剂。碱洗溶液组成往往依铝制品的用途来确定几种碱洗方法列于表-2。表-2 碱蚀洗溶液组成及工艺溶液组成 用量

11、% 温度/度 时间 min 备注NaOH 3.5-9 50-70 3-10 腐蚀量 10-55g/m2，铝离子含量30-80g/LNaOH葡萄糖酸钠或柠檬酸钠4.5-5.50.15551 8-10 腐蚀量 20m，铝含量 5-25g/LNaOH庚酸钠润湿剂50.10.255-70 1-10 通常清洗用NaOHNaF多聚磷酸钠润湿剂1020.20.255-70 1-10 表面无光浸蚀NaOH硝酸钠庚酸钠540.155-60 1-10 表面平滑清洗NaOH磷酸钠3-7.55-10常温 适当 加入氟化钠获光泽白色表面（三）中和和水清洗铝制品蚀洗后表面附着的灰色或黑色挂灰在冷的或热的清水洗中都不溶解，

12、但却能溶于酸性溶液中，所以经热碱溶液蚀洗的制品都得进行旨在除去挂灰和残留碱液，以露出光亮基本金属表面的酸浸清洗，这种过程称为中和、光泽或出光处理。其工艺过程是制品在 300-400g/L 硝酸（1420kg/ 立方米）溶液中，室温下浸洗，浸洗时间随金属组成的不同而有差异，一般浸洗时间 3-5 分钟。含硅或锰的铝合金制品上的挂灰，可用硝酸和氢氟酸体积比为 3:1 的混合液，于室温下处理 5-15 秒。中和处理还可以在含硝酸300-400g/L 和氧化铬 5-15g/L 的溶液或氧化铬 100g/L 加硫酸（1840kg/立方米）10ml/L 溶液中于室温下进行。各道工序间的水清洗，目的在于彻底除

13、去制品表面的残留液和可溶于水的反应产物，使下道工序槽液免遭污染，确保处理效率和质量。清洗大多采用一次冷水清洗。但碱蚀后的制品普遍采用热水紧接着是冷水的二重清洗。热水的温度为 40-60 度。中和处理后的制品经水清洗就可以进行氧化处理，所以这道清洗应特别认真，以防止清洁的表面受污染。否则前几道工序的有效处理可能会因最后的清洗不当而前功尽弃。经中和、水清洗后的制品应与上进行氧化处理。在空气中停留的时间不宜过长，如停留 30-40 分钟，制品就需要重新蚀洗和中和。阳极氧化着色封孔处理阳极氧化着色封孔处理 铝的阳极氧化膜有大量孔洞，其表面吸附性很强，手触摸有黏手的感觉。为提高氧化膜的防污染和抗腐蚀性能

14、，封孔是必不可少的步骤。铝材阳极氧化膜的封孔主要有热封孔和冷封孔两种，目前我国基本上使用冷封孔。随着膜厚增加和封孔质量提高。每吨铝型材的冷封孔剂消耗从 0.81.2kg 增加到1.52.0kg。氟化镍是目前冷封孔剂的主要成分，因此氟化镍质量决定了冷封孔剂质量。氟化镍中铁、锌、铜等杂质，在新配槽液中影响不明显，但生产一段时间后，封孔质量就很难保证。冷封孔的 pH 值 以前认为以 5.56.5 为宜，实际上还应根据冷封孔剂的配方特点确定。新配槽液 pH 值一般在 5.37.0 都可以成功，但对于用氟化铵或氟化氢铵调节氟离子的旧槽，由于铵离子的影响，pH 值应控制在 6.57.1 最佳。此时封孔速度

15、快，氟消耗少，也不出现“白头”现象。封孔槽中铵离子比钠离子不易起粉，但封孔速度较慢。为保证封孔质量，工艺操作要点如下：（1）阳极氧化温度一般小于 23，温度过高，冷封孔剂消耗大，表面“发绿” 。（2）阳极氧化之后应及时水洗，停留在氧化槽中会影响以后的封孔。洗不干净易造成窜液污染，增加封孔槽的氟消耗。（3）脱落在封孔槽中的铝材和铝丝应及时取出，不然会加快 pH 上升和氟的消耗。（4）用氟化铵调氟的封孔槽，每立方米通过 20t 铝材后，应倒槽清底一次。（5）用氢氟酸调氟的封孔槽，添加之后应经过 510min 才生产，最好以 10%稀溶液的形式加入。（6）为提高封孔质量并加快干燥速度，冷封孔后，推荐

16、 555热水洗 1015min，也称冷封孔后处理。硬质阳极氧化硬质阳极氧化膜技术数据：1、硬质氧化膜层处观呈灰色或古铜色，根据材料而定。2、硬质氧化膜厚度达到 30-150 微米，膜层可承受精密磨床磨削加工。3、硬质氧化膜层硬度，显微镜硬度，450-550。4、硬质氧化膜层耐磨性能；连续运转 1100000 转膜无痕迹。5、硬质氧化膜绝缘性能；磨层厚度 80-100 微米耐压 1500-2000 伏。6、硬质氧化膜层抗盐雾性能；磨层优 0-100 微米耐热 1000-1300 度，抗盐雾86000-8000 度。硬质阳极氧化具有膜层厚，硬度高，搞腐蚀，耐高温，高压和优良的耐磨性待特点而受到了广泛的重视。它特别适应于在各种恶劣环境下使用的高速运转发动机活塞和航空、航天、光电子产业、汽车工业、海洋舰船、医疗卫生等高科技尖端铝及铝合金产品。该工艺使用于各种铝及铝合金，硬铝合金（如LY12、 ADC-12、LC4 等） ，硅铝合金压铸件，汽车活塞，化油器等材料的硬质氧化。膜层无龟裂，表面光滑。铝合金硬质阳极氧化膜厚度可达 25200 微米，阳极氧化后的铝或其合金，提高了其硬度和耐磨性可达 250500 千克/平方毫米，良好的耐热性。硬质阳极氧化膜熔点高达 2320K，优良的绝缘性，耐击穿电压高达 2000V，增强了抗腐蚀性能，最高的硬度可达 HV550 左右，在盐雾中经几千小时不腐蚀。