CN101462106B - 汽车配件表面常压等离子体预处理方法 - Google Patents

汽车配件表面常压等离子体预处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车配件表面处理技术领域，特别涉及汽车配件表面常压等离子体预处理方法；其过程是将工件置于常压等离子体处理设备的工作台面上；喷枪在距离工件表面3～40mm的位置匀速移动，将常压下由空气离解成的等离子束喷射至工件表面，进行常压等离子体处理；工件表面经处理后，污染物和灰尘即被清除，节省了打磨和高压冲洗等工序，简化了工艺流程，；且等离子体所具有的能量使工件表面的分子与空气中的氧及氮发生反应，形成新的活性官能基团，显著提高了对涂料的粘合力，不再需要底涂，降低了成本，提高了产品优良率。

Description

汽车配件表面常压等离子体预处理方法
技术领域：
本发明涉及汽车配件表面处理技术领域，特别涉及汽车配件表面常压等离子体预处理方法。
背景技术：
一些如塑料、三元乙丙橡胶(EPDM)型材、铝材之类的材料制成的汽车配件，如安全气囊盖、方向盘等，在进行涂装工序之前，为了保证涂装效果，需要先对工件表面进行预处理，其目的是去除工件表面的油污、尘渣、有机物污染物等污渍，清洁工件表面，同时提高工件表面的张力和粘着力，以免在涂装过程中产生气泡、涂料粘着不稳等缺陷。
目前对上述类型工件进行涂装前预处理的方法一般包括打磨、高压冲洗等环节，以清洁工件表面，同时，由于水基环保型涂料在汽车配件涂装中大量应用，这种水基型涂料需要工件表面有较强的张力(＞50mN/m)，才能很好地附着在工件表面，形成稳定的喷涂层，而塑胶材料的工件，其表面张力较差，一般低于35mN/m，所以在打磨完工件表面后，还需要进行底涂，从而避免水基型涂料直接涂装在工件表面。这种方法工序繁琐，生产效率低下，成本较高，而且处理一些表面造型复杂的工件时易产生涂装不合格的现象而造成产品不良率。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种汽车配件表面常压等离子体预处理方法，适用于塑胶或铝材等惰性材料的工件，该方法具有增强工件表面张力，从而实现稳定的喷涂效果的优点，同时具有简化工艺流程，提高生产效率，降低生产成本，提高成品优良率的优点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
将待处理的工件放置于常压等离子体处理设备的工作台面上；所述常压等离子体处理设备的喷枪在距离工件表面3mm～40mm的位置相对工件匀速移动，将常压下由空气离解成的等离子束喷射至工件表面，对工件表面进行常压等离子体处理。
其中，所述喷枪相对工件的移动速度为20mm/s～2000mm/s，较好的是60mm/s～800mm/s。
其中，所述喷枪包括固定式喷枪和旋转式喷枪；所述固定式喷枪底端设置有一个喷嘴，用于处理工件表面的槽体、孔壁、台阶、弯角、凸起处；所述旋转式喷枪底端设置有多个喷嘴，该旋转式喷枪的底端可相对所述喷枪的轴心旋转，所述旋转式喷枪用于处理工件的平缓表面。
其中，所述常压等离子体处理设备的输入电压为10V～420V。
其中，进行常压等离子体处理的环境温度为0℃～40℃。
其中，完成了常压等离子体处理的工件等待涂装的时间不超过8小时。
其中，所述工件等待涂装的空间环境温度为18℃～30℃，相对湿度为50％～80％。
其中，车间的空间洁净度不低于10万级。
其中，可以对所述工件的单面或双面进行常压等离子体处理。
其中，所述工件为塑料、橡胶或铝质材料的工件。
本发明有益效果为：汽车配件表面常压等离子体预处理方法，其过程是将待处理的工件放置于常压等离子体处理设备的工作台面上；所述常压等离子体处理设备的喷枪在距离工件表面3mm～40mm的位置相对工件匀速移动，将常压下由空气离解成的等离子束喷射至工件表面，对工件表面进行常压等离子体处理；工件表面经常压等离子体处理后，污染物和灰尘即被清除掉，从而节省了打磨和高压冲洗等工序，简化了工艺流程，提高了生产效率；且工件表面的化学结构发生变化，等离子体所具有的能量使工件表面的分子与空气中的氧及氮发生反应，形成新的活性官能基团，这种活性官能基团使工件表面的张力大大增强，显著提高了对涂料的粘合力，处理完后的工件可直接进行涂装，不再需要底涂，从而降低了生产成本，提高了产品的优良率。
具体实施方式：
下面对本发明作进一步的说明：
将待处理的工件放置于常压等离子体处理设备的工作台面上；所述常压等离子体处理设备的喷枪在距离工件表面3mm～40mm的位置相对工件匀速移动，将常压下由空气离解成的等离子束喷射至工件表面，对工件表面进行常压等离子体处理。
等离子体又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质；普通气体温度升高时，气体粒子的热运动加剧，使粒子之间发生强烈碰撞，大量原子或分子中的电子被撞掉，从而使气体产生电离，气体电离后，在空间不仅有原子，还有正离子和自由电子，即形成等离子体。等离子体形成的电浆束喷射到工件表面后，将吹拂掉工件表面的污染物和灰尘，同时使工件表面的化学结构发生变化，等离子体所具有的能量使工件表面的分子与空气中的氧及氮发生反应，形成新的活性官能基团，这种活性官能基团使工件表面的张力大大增强，能显著提高了基材对涂料的粘合力。
本实施例节省了打磨和高压冲洗等工序，简化了工艺流程，提高了生产效率；而且由于经处理后，所述工件表面对涂料的粘合力显著提高了，所以处理完后的工件可直接进行涂装，不再需要底涂，同时，本实施例仅需空气和电力，无额外原材料，从而降低了生产成本。
本实施例所使用的等离子体是由常压下的普通空气，经过滤后电离产生的。
本实施例所述喷枪相对工件的移动速度为20mm/s～2000mm/s，较好的是60mm/s～800mm/s，这是因为，若喷枪移动速度过快，则工件表面得不到充分的处理，而如果所述喷枪移动速度过慢，则会造成工件表面的材料分子链断裂，这反而会降低材料的本体强度，同时会影响材料间的粘接效果，所以本实施例根据工件表面的材料不同，选用的速度为60mm/s～800mm/s。
本实施例所述喷枪包括固定式喷枪和旋转式喷枪；所述固定式喷枪底端固定设置有一个喷嘴，用于处理工件表面的槽体、孔壁、台阶、弯角、凸起处，这些部位空间结构起伏不平，在处理时容易被漏过，因此需要选用喷射方向易于变换的固定式喷枪，在处理过程中，所述固定式喷枪的喷嘴从不同方向对上述部位进行等离子束喷射处理；所述旋转式喷枪底端设置有多个喷嘴，该旋转式喷枪的底端可相对所述喷枪的轴心旋转，所述旋转式喷枪用于处理工件的平缓表面，所述旋转式喷枪可以较大范围且均匀地处理工件表面，在提高处理效率的同时，获得稳定的处理效果。
本实施例所述的固定式喷枪和旋转式喷枪均连接在作三维运动的机械臂上，所述机械臂的空间动作由预先设置好的程序控制，这样既保护了操作人员不受等离子束的伤害，又实现了处理过程的自动化。
本实施例所述常压等离子体处理设备的输入电压为10V～420V，优选的，所使用的输入电压为400V±20V，而所述常压等离子体处理设备的等离子体发生器的功率为2KW，输出频率为16～20KHz，这样获得的等离子束较为适宜处理所述工件。
其中，进行常压等离子体处理时，处理车间的环境温度为0℃～40℃。
经测试表明，聚烯烃热塑性弹性体材质的工件在没有前处理前表面张力只有38mN/m到40mN/m之间的低表面张力；而按照公知技术，只有当表面张力≥50mN/m时候，才具备形成良好附着性的张力。通过本实施例所述的常压等离子体预处理后，工件表面张力大大提高，甚至能够达到72mN/m的峰值，具备了形成良好附着性的张力。
本实施例所述工件经等离子体处理之后，应尽快进行涂装，以免因环境或工艺流程中对工件表面造成二次污染影响，本实施例中，完成了常压等离子体处理的工件等待涂装的时间不超过8小时，最好控制在4小时之内；所述工件等待涂装的空间环境温度为18℃～30℃，相对湿度为50％～80％；车间的空间洁净度不低于10万级，并以1万级或更高的空间洁净度为宜。
本实施例中，可以对所述工件的单面或双面进行常压等离子体处理。
本实施例所述工件为塑料、橡胶等惰性材料或和铝质的工件。经测试表明，对于难以粘合的材料，比如聚丙烯(即PP)或者氟塑料，经过等离子体处理后，其粘合能力都得到了明显的提高；测试数据见表1，其中所使用的涂料为双组分环氧树脂，涂装环境为80℃，2小时固化：
表1
Figure G2008102202604D00061
从表1可以看出，经常压等离子体处理后，使材料与涂料分离的剥离强度大为提高，亦即是说，材料与涂料的粘接能力显著提高。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (8)

1.汽车配件表面常压等离子体预处理方法，其特征在于：将待处理的工件放置于常压等离子体处理设备的工作台面上；所述常压等离子体处理设备的喷枪在距离工件表面3～40mm的位置相对工件匀速移动，将常压下由空气离解成的等离子束喷射至工件表面，对工件表面进行常压等离子体处理；所述喷枪相对工件的移动速度为20mm/s～2000mm/s；所述喷枪包括固定式喷枪和旋转式喷枪；所述固定式喷枪底端设置有一个喷嘴，用于处理工件表面的槽体、孔壁、台阶、弯角、凸起处；所述旋转式喷枪底端设置有多个喷嘴，该旋转式喷枪的底端可绕底端中心旋转，所述旋转式喷枪用于处理工件的平缓表面。
2.根据权利要求1所述的汽车配件表面常压等离子体预处理方法，其特征在于：所述常压等离子体处理设备的输入电压为10V～420V。
3.根据权利要求1所述的汽车配件表面常压等离子体预处理方法，其特征在于：进行常压等离子体处理的环境温度为0℃～40℃。
4.根据权利要求1所述的汽车配件表面常压等离子体预处理方法，其特征在于：对工件表面进行常压等离子体处理之后，工件等待涂装的时间不超过8小时。
5.根据权利要求4所述的汽车配件表面常压等离子体预处理方法，其特征在于：所述工件等待涂装的空间环境温度为18℃～30℃，相对湿度为50％～80％。
6.根据权利要求1所述的汽车配件表面常压等离子体预处理方法，其特征在于：汽车配件表面常压等离子体预处理的环境空间洁净度不低于10万级。
7.根据权利要求1所述的汽车配件表面常压等离子体预处理方法，其特征在于：所述喷枪对所述工件的单面或双面进行常压等离子体处理。
8.根据权利要求1所述的汽车配件表面常压等离子体预处理方法，其特征在于：所述工件为塑料、橡胶或铝质材料的工件。
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