一種丙烯酸陰極電泳漆真空鍍膜複合塗層裝置的製作方法
2023-09-15 02:26:05
本實用新型屬於金屬裝飾性表面處理技術領域，尤其涉及一種丙烯酸陰極電泳漆真空鍍膜複合塗層裝置。
背景技術：
目前，金屬裝飾性表面處理方法有電鍍、塗裝、氧化著色、電解拋光等方法，這些方法已廣泛應用於工業、民用、國防、航空等科技領域，和我們的生活息息相關。但這些金屬裝飾性處理往往要先進行打磨、拋光得到光亮的基材表面，這些機械處理方法會產生大量粉塵，對人體健康、環境有害；表面處理需要用到化工原料，生產中會產生大量含重金屬、氰化物、酸鹼、有機物、有機揮發溶劑等對人體有害的廢水、廢渣和廢氣，雖然「三廢」處理技術越來越先進，環保管理執法越來越嚴格，但要徹底根治卻非常困難，嚴重影響了人們的身體健康。電鍍在裝飾性領域應用也非常廣泛，能得到鏡面光亮的高裝飾性外觀，金屬質感強，外觀顏色主要有銀白、金黃、槍黑三種，色彩品種顯得單一，難以滿足當今人們追求多種色彩、個性化的需求。電泳漆、真空電鍍等裝飾性綠色環保金屬表面處理新工藝已得到越來越多的應用。電泳漆彩色品種齊全，外觀透明光亮，但缺乏金屬質感，一般是先電鍍再上電泳漆，才能達到具金屬質感的高裝飾性要求，這樣一來仍然離不開電鍍，環保問題同樣得不到解決。真空電鍍鍍層薄，對金屬表面起不到填平、光亮作用，真空電鍍前必需精拋光，為了得到結合力良好的光亮真空鍍層，還必須先噴塗一層底漆，真空電鍍後再噴塗一層面漆，起到保護鍍層和上色作用，但噴塗材料利用率低成本高，需高溫固化，產生大量的VOC有毒氣體，工人操作環境差，不節能不環保。
綜上所述，現有的金屬裝飾性處理方法存在產生大量粉塵，對人體健康、環境有害；色彩品種顯得單一，缺乏金屬質感，利用率低，成本高，不節能不環保的問題。
技術實現要素：
本實用新型為解決現有的金屬裝飾性處理方法存在產生大量粉塵，對人體健康、環境有害；色彩品種顯得單一，缺乏金屬質感，利用率低，成本高，不節能不環保的問題而提供一種結構簡單、安裝使用方便、提高工作效率的丙烯酸陰極電泳漆真空鍍膜複合塗層裝置。
本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是：
本實用新型實施例的丙烯酸陰極電泳漆真空鍍膜複合塗層裝置，所述丙烯酸陰極電泳漆真空鍍膜複合塗層裝置設置有電泳前去離子水清洗槽、陰極電泳槽、第一噴淋槽、清洗槽、第二噴淋槽、去離子水清洗槽、脫水清洗槽、預烘爐、LED-UV固化爐、真空電鍍輻照室、真空電鍍鍍膜室、真空電鍍冷卻室、轉掛室；
所述電泳前去離子水清洗槽、陰極電泳槽、第一噴淋槽、清洗槽、第二噴淋槽、去離子水清洗槽、脫水清洗槽、預烘爐、LED-UV固化爐、真空電鍍輻照室、真空電鍍鍍膜室、真空電鍍冷卻室、轉掛室依次通過生產輸送線鏈條連接在一起。
進一步，所述陰極電泳槽設有溢流槽，採用不鏽鋼做陽極。
進一步，所述真空電鍍鍍膜室上安裝有掛件轉動裝置。
進一步，所述真空電鍍冷卻室、轉掛室之間設置有插板閥。
進一步，所述轉掛室的右側安裝有翻板閥。
本實用新型具有的優點和積極效果是：由於本實用新型將金屬經過除油、除鏽簡單前處理上一層電泳漆，在電泳底漆上再真空電鍍一層薄的金屬膜，面層仍採用透明電泳漆保護，金屬經這樣處理能得到光亮、防腐耐磨、結合力良好、具金屬質感的複合塗層，外觀、性能能達到金屬裝飾電鍍的效果，可以直接替代金屬裝飾電鍍，可廣泛應用於數碼、相機、手機、燈飾、衛浴、五金等裝飾性領域。本實用新型工藝電泳打底漆採用LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳工藝，該工藝電泳漆採用專用配方，電泳漆流平性好，泳透力高，對基材的遮蓋力強，和基材結合力好，所得膜層柔韌性特別好，非常適合後續的真空電鍍。真空電鍍採用脈衝磁控濺射真空鍍膜方法，優選了高純鋁作為靶材，成本低，沉積速度快，膜層銀白色，可以達到鏡面光亮，金屬質感強，鍍膜層厚度1～2um，鍍層均勻無漏鍍現象，導電性能好，為後續二次電泳打下良好基礎。面層電泳漆工藝仍然採用LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳工藝，但工藝配方和工藝參數更加注重塗層外觀性能，和底層附著力好，硬度高、光亮度好，耐磨性、耐水性、耐溶劑性好，防腐性能優良；面層電泳漆無色透明，如在電泳漆中加入彩色色漿，可以得到五彩炫麗的多色彩外觀，解決了裝飾性電鍍色彩單一的問題。電泳漆工藝簡單、材料利用率高成本低，幾乎沒有VOC揮發，廢水帶出量也很少，可以達到零排放，LED-UV固化溫度低、固化速度快，能適用多種金屬基材，既節能又環保。本實用新型採用電泳漆加真空電鍍工藝方法，工藝先進，不僅解決了電泳漆真空電鍍複合塗層生產中存在的附著力不好、開裂、黃變、外觀金屬質感不強等難題，極大地提高了產品質量和生產效率，成本也大有降低，同時也極大地改善了工人的操作條件和生活環境，大量減少電鍍對人們身體健康帶來的危害和對環境造成的汙染，為實現金屬工件電泳漆真空電鍍複合塗層批量化連續生產，全面替代裝飾性電鍍奠定了堅實的基礎。
附圖說明
圖1是本實用新型實施例提供的丙烯酸陰極電泳漆真空鍍膜複合塗層裝置結構示意圖；
圖中：1、電泳前去離子水清洗槽；2、陰極電泳槽；3、第一噴淋槽；4、清洗槽；5、第二噴淋槽；6、去離子水清洗槽；7、脫水清洗槽；8、預烘爐；9、LED-UV固化爐；10、真空電鍍輻照室；11、真空電鍍鍍膜室；12、真空電鍍冷卻室；13、轉掛室。
具體實施方式
為能進一步了解本實用新型的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下。
下面結合附圖對本實用新型的結構作詳細的描述。
如圖1所示，本實用新型實施例的丙烯酸陰極電泳漆真空鍍膜複合塗層裝置包括：電泳前去離子水清洗槽1、陰極電泳槽2、第一噴淋槽3、清洗槽4、第二噴淋槽5、去離子水清洗槽6、脫水清洗槽7、預烘爐8、LED-UV固化爐9、真空電鍍輻照室10、真空電鍍鍍膜室11、真空電鍍冷卻室12、轉掛室13。
電泳前去離子水清洗槽1、陰極電泳槽2、第一噴淋槽3、清洗槽4、第二噴淋槽5、去離子水清洗槽6、脫水清洗槽7、預烘爐8、LED-UV固化爐9、真空電鍍輻照室10、真空電鍍鍍膜室11、真空電鍍冷卻室12、轉掛室13依次通過生產輸送線鏈條連接在一起。
真空電鍍鍍膜室11上安裝有掛件轉動裝置；真空電鍍冷卻室12、轉掛室13之間設置有插板閥；轉掛室13的右側安裝有翻板閥。
下面結合附圖對本實用新型的應用原理作進一步的描述。
如圖1所示，本實用新型實施例提供的丙烯酸陰極電泳漆真空鍍膜複合塗層的裝置包括電泳前去離子水清洗槽、陰極電泳槽、噴淋槽、清洗槽、去離子水清洗槽、脫水清洗槽、預烘爐、LED-UV固化爐、真空電鍍輻照室、真空電鍍鍍膜室、真空電鍍冷卻室、轉掛室，陰極電泳槽設有溢流槽，用不鏽鋼做陽極，有循環過濾、超濾、降溫裝置，配有0～150v可調直流電源，陰極電泳採用LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳工藝，LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳漆合成樹脂基礎配方為：10％～20％的N-甲基二乙醇胺、20％～30％的季戊四醇三丙烯酸酯、15％～25％的甲基丙烯酸-β-羥乙酯和15％～30％的丙烯酸丁酯；LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳漆由40％～60％丙烯酸合成樹脂、15％～20％固化劑、15％～20％助溶劑、2％～6％光引發劑、2％～7％的中和劑、0.01％～1％的流平劑以及10％～15％去離子水組成，所述固化劑為異佛爾酮二異氰酸酯，助溶劑為乙酸乙酯或乙酸丁酯，光引發劑採用1173和184復配，中和劑為乳酸或冰醋酸，流平劑為聚丙酸酯類或改性磷酸酯類；陰極電泳漆採用的固含量為8％～12％，pH值為4.0～5.0(25℃)，槽液電導率300～900us/cm，槽液溫度26～30℃，施工電壓30～80v，電泳時間30～60s。電泳漆加真空電鍍是一種全新的金屬表面處理新工藝，很好地解決了以上技術難點。金屬經過除油、除鏽簡單前處理上一層電泳漆，在電泳底漆上再真空電鍍一層薄的金屬膜，面層仍採用透明電泳漆保護，金屬經這樣處理能得到光亮、防腐耐磨、結合力良好、具金屬質感的複合塗層，外觀、性能能達到金屬裝飾電鍍的效果，可以直接替代金屬裝飾電鍍，可廣泛應用於數碼、相機、手機、燈飾、衛浴、五金等裝飾性領域。本實用新型工藝電泳打底漆採用LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳工藝，該工藝電泳漆採用專用配方，電泳漆流平性好，泳透力高，對基材的遮蓋力強，和基材結合力好，所得膜層柔韌性特別好，非常適合後續的真空電鍍。真空電鍍採用脈衝磁控濺射真空鍍膜方法，優選了高純鋁作為靶材，成本低，沉積速度快，膜層銀白色，可以達到鏡面光亮，金屬質感強，鍍膜層厚度1～2um，鍍層均勻無漏鍍現象，導電性能好，為後續二次電泳打下良好基礎。面層電泳漆工藝仍然採用LED-UV固化陽離子型丙烯酸陰極電泳工藝，但工藝配方和工藝參數更加注重塗層外觀性能，和底層附著力好，硬度高、光亮度好，耐磨性、耐水性、耐溶劑性好，防腐性能優良；面層電泳漆無色透明，如在電泳漆中加入彩色色漿，可以得到五彩炫麗的多色彩外觀，解決了裝飾性電鍍色彩單一的問題。電泳漆工藝簡單、材料利用率高成本低，幾乎沒有VOC揮發，廢水帶出量也很少，可以達到零排放，LED-UV固化溫度低、固化速度快，能適用多種金屬基材，既節能又環保。本實用新型採用電泳漆加真空電鍍工藝方法，工藝先進，不僅解決了結合力、開裂、漏鍍、變色等問題，電泳漆、真空電鍍也實現了批量化連續生產，替代裝飾性電鍍,極大地改善了工人的操作條件和生活環境，大量減少電鍍對人們身體健康帶來的危害和對環境造成的汙染。
1、主要工藝流程
金屬件→前處理→去離子水清洗→陰極電泳(底漆)→噴淋→清洗→噴淋→去離子水清洗→脫水清洗劑清洗→預烘→LED-UV固化→等離子體輻照→脈衝磁控濺射真空鍍膜→冷卻→下掛→去離子水清洗→陰極電泳(面漆)→噴淋→清洗→噴淋→去離子水清洗→脫水清洗劑清洗→預烘→LED-UV固化→成品
2、詳細工藝步驟
(1)前處理
根據不同基材和材料表面狀況進行不同的前處理，主要包括簡單機械清理、除油、除鏽、浸蝕、水洗等。
(2)去離子水清洗
去離子水清洗，要求去離子水電導率小於5us/cm，時間：10～20s。
(3)陰極電泳(底漆)
電泳漆成分：
其中丙烯酸合成樹脂基礎配方：
所述固化劑為封閉異佛爾酮二異氰酸酯，助溶劑為乙酸乙酯或乙酸丁酯，光引發劑為1173、184復配，中和劑為乳酸、冰醋酸等有機酸，流平劑為聚丙烯酸酯類或者改性磷酸酯類。
電泳漆施工工藝參數：
UV固化丙烯酸陰極電泳工藝參數及工作條件
底漆膜層厚度10～20um，可以完全遮蓋基材砂眼、針孔和輕微擦、劃傷痕，得到平整光滑、柔韌性好的表面，為真空電鍍打下堅實的基礎。
(4)LED-UV固化
採用LED-UV固化爐固化，輻射照度控制在3～4W/cm2,輻射能量3000～5000mj/cm2，輻照時間：40～60s，輻照高度：10～30cm。
(5)等離子體輻照
離子體輻照處理所用氣體為Ar/O2混合氣，流量50～400SCCM，體積比95:5～50:50，真空鍍1～5×102Pa，等離子輻照功率不高於1Kw，輻照時間10～15min。
(6)脈衝磁控濺射真空鍍膜
抽真空室真空度至3×10-4Pa，進行脈衝磁控濺射鍍金屬膜，採用的靶材有鋁、鈦、鋅、鉻或其合金，工作氣體為高純Ar氣，氣體流量60～300SCCM，脈衝電源頻率10～18KHz，佔空比30％～50％，功率小於9Kw，靶基距5～8cm，施鍍時間10min。
真空電鍍膜層厚度為1～2um，鍍層結晶精細、緻密，達到鏡面光亮，熱膨脹能與底漆很好地匹配，基材表面溫度也不高，不易產生黃變和開裂，很好地解決了附著力的問題，也為面層電泳打下了良好的基礎，使複合膜層有高裝飾性金屬質感。
(7)陰極電泳(面漆)
同(3)。但在膜層厚度、硬度、柔韌性、光亮度等方面工藝控制參數有所調整，確保面層外觀、性能達到使用要求。配製有色色漿加入無色電泳漆槽液中，可以電泳得到彩色電泳漆透明膜層，顏色主要有金色、黃色、紫色、藍色，還可以做成仿古色，花色品種遠多於裝飾電鍍，滿足裝飾性領域人們個性化的需求。
金屬工件經前處理除油除鏽，進入去離子水清洗槽清洗乾淨表面殘留的金屬雜質、鹽類、固體懸浮顆粒等物質，裸露出金屬新鮮的表面進行陰極電泳，陰極電泳槽電泳漆固含量為8％～12％，pH為4.0～5.0，電導率為300～900us/cm，槽液溫度為26～30℃，電泳電壓30～80v，電泳時間為15～60s，電泳漆膜層厚度控制在10～20um。工件經第一噴淋槽、清洗槽、第二噴淋槽、去離子水清洗槽，清洗乾淨表面殘留泡沫、樹脂、溶劑、鹽類物質，進入脫水清洗劑清洗槽清洗，脫幹工件表面殘留水分，將工件轉掛到上掛預烘真空鍍掛架上，打開翻板閥，將掛架與推送裝置相關聯，關閉翻板閥，在溫度為80℃環境條件下烘烤20分鐘；打開插板閥，將掛架推送入LED-UV固化，關閉插板閥，用機械泵抽真空至小於10Pa，再向腔室內充入淨化空氣，啟動轉動裝置，掛架轉速5轉/分鐘，在強度為3200mj/cm2的LED-UV固化機照射2min，完成打底層固化；打開插板閥，將掛架推送到等離子體輻照室，關閉插板閥，用機械泵、羅茨泵，迅速恢復等離子輻照腔室的真空度到3×10-1Pa，再向等離子輻照腔室充入Ar/O2混合氣，Ar/O2體積比為95：5，氣體流量為200SCCM，調節真空度至100Pa，採用直流輝光方法產生等離子體，施加電壓1500V，工件進行等離子體輻照時間為10分鐘；停止等離子體輻照室進氣後，恢復真空至3×10-1Pa，打開插板閥，將掛架推送至脈衝磁控濺射真空鍍膜室，關閉插板閥，用機械泵、羅茨泵、分子泵組抽真空至3×10-4Pa，向磁控濺射沉積腔室內通入高純Ar氣，流量為60SCCM，調節真空度至2Pa，進行脈衝磁控濺射鍍鋁，鋁靶純度99.99％，靶到工件表面直線距離5cm，電源功率3千瓦，頻率15kHz，佔空比30％，施鍍5分鐘；停止磁控濺射沉積腔室進氣，恢復真空至3×10-4Pa，同時，冷卻室用機械泵、羅茨泵、分子泵抽真空至3×10-4Pa。此時打開插板閥，將掛架推送入冷卻腔室，關閉插板閥，暫存產品進行充分冷卻；將下掛取樣腔室抽真空至3×10-1Pa，待工件充分冷卻後，打開翻板閥，將掛架推送入下掛取樣腔室，關閉插板閥，恢復冷卻腔室真空至3×10-4Pa，同時下掛取件室停止抽真空操作，充入空氣，腔室內外壓力平衡時打開翻板閥即可取工件。工件完成真空鍍膜工序後轉掛至陰極電泳(面漆)線進行二次電泳，根據產品外觀顏色要求在電泳槽液中加入有色色漿和填料，面漆厚度控制在10～15um，電泳後清洗、固化同陰極電泳(底漆)。
以上所述僅是對本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬於本實用新型技術方案的範圍內。