CN102337540A - 替代电镀的涂装方法 - Google Patents

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骆剑
贾伟
郑建宾
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Abstract

一种替代电镀的涂装方法，金属工件涂装前预处理，喷涂底漆，涂覆预膜，化学喷镀金属镜面镀层，纯水清洗，喷镀抗变色剂-交联剂，脱水干燥，喷涂面漆，化学喷镀采用双组份喷枪喷镀。本发明的优点是：1)金属工件在喷涂底漆前进行纳米级硅烷化学转化膜处理，确保底漆以共价键结构提高基体附着力；2)底漆上化学喷镀的金属光亮镀层，反射率达95～100％；3)在化学喷涂的镀层上喷涂一层金属络合彩色涂层，高度透明，硬度为3～4H；4)含交联剂有机涂层与金属镀层之间构成分子桥结构，将金属镀层与有机涂层以共价键方式偶联在一起；5)本工艺过程能方便于配置废水、废气净化装置，达到零排放的环保要求。

Description

替代电镀的涂装方法
技术领域
本发明涉及一种涂装方法，特别涉及一种替代电镀的涂装方法。
背景技术
电镀是在电池被发明以后才出现的技术，英国科学家法拉弟1833年发现了电化学当量定律，奠基了电镀工业化理论基础。英国的G.ELKington &H.ELKingtond 1840年提出的氰化镀银工艺被认为电镀工业的开始。通常电镀方法分成三类：1)装饰性；2)防护性；3)功能性。前二种类型占电镀行业80％左右，该镀层通常根据技术要求是由多种镀层组合而成，一般分为三层：底层是铜，中间层镍，面层为铬，称为铜/镍/铬多层镀种。近几年电镀装饰性贵金属(如镀金、银)等和仿金镀层应用更广。主要镀种有铜/锡合金、铜/锌合金、铜/锡/锌合金、锡/镍合金等，构成工艺十分复杂。ABS塑料仿金镀一般需要30道工序才能完成。电镀过程中能耗高，废水中存在大量的贵重金属，回收困难，有机络合物(废水)处理困难，对环境带来很大危害。
据统计中国有10000家电镀厂，年生产能力2.5～3.0亿平方米，产值达100多亿人民币。每年排放大量的污染物，包括4亿吨含重金属铬、镍、铜、锌、镉等氰化物废水，5万吨固体废物和3000万立方米酸性气体。虽然有70～80％电镀厂建立了污染控制设施，但与清洁生产要求还有很大差距。实现电镀清洁生产，达到废水、废气零排放是人们所期盼的。
为了用涂装方法代替电镀方法，表面工程技术人员已经发明许多新的方法，如CN 200610140828.2提供的纳米镜面镀层，CN200910110379.0提供的一种纳米喷镀加工工艺，CN200910038606.3提供的一种表面涂装加工工艺，CN200710301440.0提供的银镜纳米喷镀，CN201110037243.9提供的一种钠米镜面喷镀方法，CN201010112195.0提供的镜面纳米喷镀方法。
上述方法均建立在一种有机涂层底漆表面应用银镜反应还原置换一层光亮的金属银。上述专利技术中没有解决有机涂层与金属银层(无机)及面漆上之间交联(偶联)技术问题造成镀层与有机涂层附着力不强，易剥离现象，以及银镜还原光亮镀层十分容易变色，实现产业化十分困难，成品率低等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种替代电镀的涂装方法，采用涂装方法避免电镀产生废气废水给环境造成的污染，电镀废水中存在大量的贵重金属回收困难，废水中有机络合物对环境有很大的危害；在金属工件或非金属工件的底漆上化学喷镀100～300纳米厚度的铜层、镍层、银层中任意一种光亮的金属镀层，反射率达到95～100％，在金属镀层上喷镀抗变色剂和交联剂，确保光亮的金属镀层亮度稳定不变色，使镀层附着牢固。
一种替代电镀的涂装方法，其特征在于采用如下步骤：
1)金属工件涂装前预处理：采用磷化处理，锆化处理，硅烷处理中的一种；
2)喷涂底漆：在预处理后工件表面喷涂一层底漆，底漆原料为环氧，聚氨脂，氟碳涂料中的一种，涂层厚度为15～25微米；
3)喷涂预膜：在烘干后底漆上喷涂一层预膜，预膜组份为氯化钯0.2～0.5g/L，氯化亚锡8～24g/L，盐酸10～15g/L，氯化钠180g/L的混合物，在温度为30～40℃下喷涂1分钟后用电导率小于0.1μs/cm的纯水在常温下清洗0.5分钟；
4)化学喷镀金属镜面镀层：在清洗后的底漆上采用双组份喷枪化学喷镀形成金属镜面镀层；当化学喷镀铜镜面层时，双组份喷枪喷出的一个组份Al为硫酸铜5g/L，酒石酸甲钠45g/L，氢氧化钠9g/L，氯化镍1g/L的水溶液，另一个组份B1为甲醛15g/L水溶液，混合组份的pH值为12～13，在常温下喷镀0.5～1.0分钟，A1组份与B1组份的质量比为1∶1.0～1∶2.0；当化学喷镀镍镜面镀层时，双组份喷枪喷出一个组份A2为硫酸镍20g/L和柠檬酸钠10g/L的水溶液，另一个组份B2是次磷酸钠30g/L水溶液，在温度不超过40℃的条件下喷镀0.5～1.0分钟，混合组份的pH值为9～10，组份A2与组份B2的质量比为1∶1.5；当化学喷镀银镜面镀层时，双组份喷枪喷出的一个组份A3为硝酸银3.0g/L和氢氧化铵0.5～1.0g/L的水溶液，另一个组份B3为甲醛1.2g/L的水溶液，在常温下喷镀0.5～1.0分钟，组份A3与组份B3的质量比为1∶1；
5)纯水清洗：采用电导率小于0.1μs/cm的纯水对金属镜面镀层进行清洗，在常温下清洗0.5分钟；
6)喷镀抗变色剂-交联剂：在清洗后的金属镜面镀层上喷镀抗变色剂1-苯基5-巯基四氮唑0.5g/L和交联剂1，2——双(三乙氧基硅基)乙烷硅烷混合物。pH值为5～6，在常温下喷涂0.5～1.0分钟；
7)脱水干燥：经过喷镀抗变色剂+交联剂后的工件置于恒湿控温的循环热风系统中，该系统中温度为70～80℃，湿度≤50％。
8)喷涂面漆：采用金属络合彩色面漆喷涂，涂层厚度为15～25μm，烘干温度为100～150℃。双组份喷漆枪在化学喷镀时采用组份比例可调的双组份喷枪喷镀。
同现有技术比较，本发明的突出优点是：1)金属工件在喷涂底漆前进行纳米级硅烷化学转化膜处理，确保底漆有足够的附着力；2)底漆上化学喷镀的金属光亮镀层，镀层厚度为100～300纳米，反射率达95～100％；3)在化学喷涂的镀层上喷涂一层金属络合彩色涂层，厚度为15～25微米，高度透明，硬度为3～4H；4)含交联剂有机涂层与金属镀层之间构成分子桥结构，将金属镀层与有机涂层以共价键方式偶联在一起；5)本工艺过程能方便于配置废水、废气净化装置，达到零排放的环保要求。
具体实施方式：
实施例1：
一种替代电镀的涂装方法，其特征在于采用如下步骤：
1)金属工件涂装前预处理：采用磷化处理，锆化处理，硅烷处理中的一种；
2)喷涂底漆：在预处理后工件表面喷涂一层底漆，底漆原料为环氧，聚氨脂，氟碳涂料中的一种，涂层厚度为15微米；
3)喷涂预膜：在烘干后底漆上喷涂一层预膜，预膜组份为氯化钯0.2g/L，氯化亚锡8g/L，盐酸10g/L，氯化钠180g/L的混合物，在温度为40℃下涂覆1分钟后用电导率小于0.1μs/cm的纯水在常温下清洗0.5分钟；
4)化学喷镀金属镜面镀层：在清洗后的底漆上采用双组份喷枪化学喷镀形成金属镜面镀层；当化学喷镀铜镜面层时，双组份喷枪喷出的一个组份A1为硫酸铜5g/L，酒石酸甲钠45g/L，氢氧化钠9g/L，氯化镍1g/L的水溶液，另一个组份B1为甲醛15g/L水溶液，混合组份的pH值为12，在常温下喷镀0.5分钟，A1组份与B1组份的质量比为1∶1.0；当化学喷镀镍镜面镀层时，双组份喷枪喷出一个组份A2为硫酸镍20g/L和柠檬酸钠10g/L的水溶液，另一个组份B2是次磷酸钠30g/L水溶液，在温度不超过40℃的条件下喷镀1.0分钟，混合组份的pH值为9，组份A2与组份B2的质量比为1∶1.5；当化学喷镀银镜面镀层时，双组份喷枪喷出的一个组份A3为硝酸银3.0g/L和氢氧化铵0.5g/L的水溶液，另一个组份B3为甲醛1.2g/L的水溶液，在常温下喷镀1.0分钟，组份A3与组份B3的质量比为1∶1；
5)纯水清洗：采用电导率小于0.1μs/cm的纯水对金属镜面镀层进行清洗，在常温下清洗0.5分钟；
6)喷镀抗变色剂-交联剂：在清洗后的金属镜面镀层上喷镀抗变色剂1-苯基5-巯基四氮唑0.5g/L和交联剂1，2——双(三乙氧基硅基)乙烷硅烷混合物。pH值为5，在常温下喷涂1.0分钟；
7)脱水干燥：经过喷镀抗变色剂+交联剂后的工件置于恒湿控温的循环热风系统中，该系统中温度为80℃，湿度≤50％。
8)喷涂面漆：采用金属络合彩色面漆喷涂，涂层厚度为15μm，烘干温度为150℃。双组份喷漆枪在化学喷镀时采用组份比例可调的双组份喷枪喷镀。
实施例2：
一种替代电镀的涂装方法，其特征在于采用如下步骤：
1)金属工件涂装前预处理：采用磷化处理，锆化处理，硅烷处理中的一种；
2)喷涂底漆：在预处理后工件表面喷涂一层底漆，底漆原料为环氧，聚氨脂，氟碳涂料中的一种，涂层厚度为25微米；
3)涂覆预膜：在烘干后底漆上涂覆一层预膜，预膜组份为氯化钯0.5g/L，氯化亚锡24g/L，盐酸15g/L，氯化钠180g/L的混合物，在温度为30℃下涂覆1分钟后用电导率小于0.1μs/cm的纯水在常温下清洗0.5分钟；
4)化学喷镀金属镜面镀层：在清洗后的底漆上采用双组份喷枪化学喷镀形成金属镜面镀层；当化学喷镀铜镜面层时，双组份喷枪喷出的一个组份A1为硫酸铜5g/L，酒石酸甲钠45g/L，氢氧化钠9g/L，氯化镍1g/L的水溶液，另一个组份B1为甲醛15g/L水溶液，混合组份的pH值为13，在常温下喷镀0.5分钟，A1组份与B1组份的质量比为1∶2.0；当化学喷镀镍镜面镀层时，双组份喷枪喷出一个组份A2为硫酸镍20g/L和柠檬酸钠10g/L的水溶液，另一个组份B2是次磷酸钠30g/L水溶液，在温度不超过40℃的条件下喷镀0.1分钟，混合组份的pH值为10，组份A2与组份B2的质量比为1∶1.5；当化学喷镀银镜面镀层时，双组份喷枪喷出的一个组份A3为硝酸银3.0g/L和氢氧化铵1.0g/L的水溶液，另一个组份B3为甲醛1.2g/L的水溶液，在常温下喷镀0.5分钟，组份A3与组份B3的质量比为1∶1；
5)纯水清洗：采用电导率小于0.1μs/cm的纯水对金属镜面镀层进行清洗，在常温下清洗0.5分钟；
6)喷镀抗变色剂-交联剂：在清洗后的金属镜面镀层上喷镀抗变色剂1-苯基5-巯基四氮唑0.5g/L和交联剂1，2——双(三乙氧基硅基)乙烷硅烷混合物。pH值为6，在常温下喷涂0.5分钟；
7)脱水干燥：经过喷镀抗变色剂+交联剂后的工件置于恒湿控温的循环热风系统中，该系统中温度为70℃，湿度≤50％。
8)喷涂面漆：采用金属络合彩色面漆喷涂，涂层厚度为25μm，烘干温度为100℃。双组份喷漆枪在化学喷镀时采用组份比例可调的双组份喷枪喷镀。
实施例3：
一种替代电镀的涂装方法，其特征在于采用如下步骤：
1)金属工件涂装前预处理：采用磷化处理，锆化处理，硅烷处理中的一种；
2)喷涂底漆：在预处理后工件表面喷涂一层底漆，底漆原料为环氧，聚氨脂，氟碳涂料中的一种，涂层厚度为20微米；
3)涂覆预膜：在烘干后底漆上涂覆一层预膜，预膜组份为氯化钯0.3g/L，氯化亚锡16g/L，盐酸13g/L，氯化钠180g/L的混合物，在温度为35℃下涂覆1分钟后用电导率小于0.1μs/cm的纯水在常温下清洗0.5分钟；
4)化学喷镀金属镜面镀层：在清洗后的底漆上采用双组份喷枪化学喷镀形成金属镜面镀层；当化学喷镀铜镜面层时，双组份喷枪喷出的一个组份A1为硫酸铜5g/L，酒石酸甲钠45g/L，氢氧化钠9g/L，氯化镍1g/L的水溶液，另一个组份B1为甲醛15g/L水溶液，混合组份的pH值为12，在常温下喷镀0.8分钟，A1组份与B1组份的质量比为1∶1.5；当化学喷镀镍镜面镀层时，双组份喷枪喷出一个组份A2为硫酸镍20g/L和柠檬酸钠10g/L的水溶液，另一个组份B2是次磷酸钠30g/L水溶液，在温度不超过40℃的条件下喷镀0.5分钟，混合组份的pH值为10，组份A2与组份B2的质量比为1∶1.5；当化学喷镀银镜面镀层时，双组份喷枪喷出的一个组份A3为硝酸银3.0g/L和氢氧化铵0.8g/L的水溶液，另一个组份B3为甲醛1.2g/L的水溶液，在常温下喷镀0.8分钟，组份A3与组份B3的质量比为1∶1；
5)纯水清洗：采用电导率小于0.1μs/cm的纯水对金属镜面镀层进行清洗，在常温下清洗0.5分钟；
6)喷镀抗变色剂-交联剂：在清洗后的金属镜面镀层上喷镀抗变色剂1-苯基5-巯基四氮唑0.5g/L和交联剂1，2——双(三乙氧基硅基)乙烷硅烷混合物。pH值为6，在常温下喷涂0.8分钟；
7)脱水干燥：经过喷镀抗变色剂+交联剂后的工件置于恒湿控温的循环热风系统中，该系统中温度为75℃，湿度≤50％。
8)喷涂面漆：采用金属络合彩色面漆喷涂，涂层厚度为20μm，烘干温度为130℃。双组份喷漆枪在化学喷镀时采用组份比例可调的双组份喷枪喷镀。

Claims (2)

1.一种替代电镀的涂装方法，其特征在于采用如下步骤：
1)金属工件涂装前预处理：采用磷化处理，锆化处理，硅烷处理中的一种；
2)喷涂底漆：在预处理后工件表面喷涂一层底漆，底漆原料为环氧，聚氨脂，氟碳涂料中的一种，涂层厚度为15～25微米；
3)喷涂预膜：在烘干后底漆上喷涂一层预膜，预膜组份为氯化钯0.2～0.5g/L，氯化亚锡8～24g/L，盐酸10～15g/L，氯化钠180g/L的混合物，在温度为30～40℃下涂覆0.5～1.0分钟后用电导率小于0.1μs/cm的纯水在常温下清洗0.5分钟；
4)化学喷镀金属镜面镀层：在清洗后的底漆上采用双组份喷枪化学喷镀形成金属镜面镀层；当化学喷镀铜镜面层时，双组份喷枪喷出的一个组份A1为硫酸铜5g/L，酒石酸甲钠45g/L，氢氧化钠9g/L，氯化镍1g/L的水溶液，另一个组份B1为甲醛15g/L水溶液，混合组份的pH值为12～13，在常温下喷镀0.5～1.0分钟，A1组份与B1组份的质量比为1∶1.0～1∶2.0；当化学喷镀镍镜面镀层时，双组份喷枪喷出一个组份A2为硫酸镍20g/L和柠檬酸钠10g/L的水溶液，另一个组份B2是次磷酸钠30g/L水溶液，在温度不超过40℃的条件下喷镀0.5～1.0分钟，混合组份的pH值为9～10，组份A2与组份B2的质量比为1∶1.5；当化学喷镀银镜面镀层时，双组份喷枪喷出的一个组份A3为硝酸银3.0g/L和氢氧化铵0.5～1.0g/L的水溶液，另一个组份B3为甲醛1.2g/L的水溶液，在常温下喷镀0.5～1.0分钟，组份A3与组份B3的质量比为1∶1；
5)纯水清洗：采用电导率小于0.1μs/cm的纯水对金属镜面镀层进行清洗，在常温下清洗0.5分钟；
6)喷涂抗变色剂-交联剂：在清洗后的金属镜面镀层上喷镀抗变色剂1-苯基5-巯基四氮唑0.5g/L和交联剂1，2——双(三乙氧基硅基)乙烷硅烷混合物，pH值为5～6，在常温下喷涂0.5～1.0分钟；
7)脱水干燥：经过喷镀抗变色剂+交联剂后的工件置于恒湿控温的循环热风系统中，该系统中温度为70～80℃，湿度≤50％；
8)喷涂面漆：采用金属络合彩色面漆喷涂，涂层厚度为15～25μm，烘干温度为100～150℃。
2.根据权利要求1所述的涂装方法，其特征在于：双组份喷漆枪在化学喷镀时采用组份比例可调的双组份喷枪喷镀。
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