CN1087958A - 对金属(特别是铝及合金)罐体表面处理的方法及其装置和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对金属罐体进行表面处理的方 法及其设备，适用于包装工业。对金属特别是铝及其 合金罐体的涂覆处理及/或清洁处理，而罐体是由拉 制、拉制及平整或冲挤生产的罐体。本发明的装置至 少包括以下部件：由导电材料如石墨或不锈钢制成的 喷嘴(23)；使罐体在垂直方向易于位移的导向装置 (6)；形成电接点、位于罐体底部的上方的电极(11)。 本方法包括将存放罐的篮从清洁工位送至冲洗工位， 然后再送至涂覆工位，最后送至冲洗工位的输送装 置。

Description

本发明涉及一种方法、一种装置及一种设备，用以进行表面处理，如对金属特别是铝及其合金的罐体进行清洁处理及/或涂覆处理，而罐体更具体一点，是由拉制、拉制及平整或冲挤生产的罐体。

这些金属罐在最后装入产品前，一般的准备工作是对其内表面及/或外表面进行清洁处理以除去在前道成形工序中所留下的各种污染物质（如润滑剂的残余物），并进行涂覆处理，涂层通常为有机物质。抵挡以后罐装的产品及罐外环境对罐的物理、化学浸蚀。

这些金属罐的生产方式的特点是高生产率，每分钟约生产2000只罐，这就意味着清洁及涂覆工序是以连续工艺（一个罐跟着一个罐）或以非连续工艺（以成批的罐投入），均必需做到其生产速度不致成为整个生产的薄弱环节。

在现有技术中一般采取的解决办法是单个处理金属罐，并以多工位连续进行，在每个工位持续的时间很短，典型值是1秒;因此，从一个工位到另一工位需要自动控制系统，以适应快速传送，如转盘传送带型（例如US-A-3，969，136或US-A-4，883，578中所公开的）。另外，关于通常以电泳沉积的有机涂层;以罐作为一种极性的电极，具有相反极性的电极必须位于被涂罐表面的邻近处，这要求一种与被涂罐的尺寸大小有关的专用装置，包括相应需要增加的工具。参见GB-A-2，485，474或US-A-4，400，251。

为此待解决的问题就是要寻得一种方法、一种装置和一种设备，以给金属罐清洁及涂覆，使能同时或连续地大量处理各种几何形状的罐，从而避免上面所提及的那些不利情况及限制。

按照本发明的装置至少包括以下部位：

-一个由导电材料如石墨或不锈钢制成的喷嘴，该喷嘴位在基本垂直的方向，中心开有轴向孔，待处理的罐以其罐口朝下覆盖在喷嘴上;喷嘴与直流或交流电源的一电极连接，并有处理液供应给喷嘴。

-导向装置，该装置可使罐体容易地在基本垂直的方向上位移。

-形成电接点的一个电极，该电极位于罐体底部的上方，并能与电源的另一电极接通。

本装置还包括有一些辅助电极，这些电极位于罐体的外部或内部并能与电源电极之一接通。

本发明的装置可用于批量处理罐的设备内，也可用于转盘传送带式的连续多工位处理的设备内;此外，在处理前，不需要缩颈及/或制出法兰部分。

因此，在具有电解性质（清洁）或电泳性质（涂覆）的表面处理装置内，按照本发明的方法，包括：

a）将每个罐体的开口朝下垂直对准放置在喷射液体（电解液或电泳悬浮液）的喷嘴处，则处于液体喷射的每个罐的底部由于垂直向上位移与电极接触因而形成电接点;

b）引入液体用以覆没罐体（罐处于高处位置时）;

c）接通电流然后切断电流;

d）停止液体循环。

在不需电流的清洁操作或中间冲洗操作情况下，将省掉操作c）。

熟悉这方面技术的人们都知道，所选清洁液、涂覆液及冲洗液的性质应取决于成形方法并针对罐体随后的需要，实例在这方面可提供指示，但本发明的范围不受这些实例的限制。

采用一股或多股气流进入清洁或冲洗槽以完成清洁或冲洗操作，上述气流增加清洗中的湍流，并提高清洁动作（或冲洗动作）的效果。

另一种不同方法，该方法包含罐的批量处理，具有以下操作：

a）一批罐体开口朝下置放在篮中;

b）将上述篮运送进清洁工位，每只罐体垂直对准清洁液体的喷嘴，将罐垂直向上位移，使每个罐底在喷射清洁液时与上部的电极接触。

c）清洁液进入;

d）假如清洁操作属于电解作用，则将电流接通并随即切断;

e）清洁液停止供应;

f）将篮运进下一道冲洗工位，该工位与前述结构近似，但无馈电装置或提供有不供电流的馈电装置;

g）冲洗液进入，然后停止;

h）将篮运送入随后的涂覆工位，该工位与清洁工位的结构近似;

i）电泳悬浮液进入;

j）直流电接通，喷嘴为负极;

k）将电流及电泳流量切断;

l）将篮运送入下一道冲洗工位，此冲洗工位与（f）的冲洗工位相似或相同。

已产生的涂层经干燥及烘焙后，一般情况下所有的操作即告完成。

就批量处理罐的过程而言，按照本发明的装置由多数部位组成，其中至少包括：一清洁工位，一冲洗工位，一涂覆工位及一可移动的篮，该篮装有被清洁、冲洗或涂覆的罐体，从一个工位送至另一个工位。

由塑料包复的金属丝类的绝缘材料制成的篮，具有带孔的底部及由垂直构架构成的许多存罐处，这些存罐处以有规则的排列配置分布在篮的全部底表面。这些存罐处一般为具有多边形底面的正棱柱形，最好用常规形状，如正方形或六边形，形成系列分布在全部篮的底表面上，由构架部分构成其侧边，它们的横向尺寸可以内接待处理罐圆的最大直径为准。这些存罐处的侧壁由被塑料包复的垂直构架部分构成。

篮须用与所用清洁液、冲洗液或涂覆液不发生化学反应的材料制成。此外，最好在篮的垂直构架之间，位于构架的较低高度（或多个较低高度）处，配备有一位（或多位）绝缘材料环，其外缘嵌入由塑料包复的构架部分周边的槽内，环的内径略大于被处理的罐的外径，正如将在下文各实施例中见到，当处理不同尺寸的罐时，这个环或这些环对罐的上升运动起到导向作用。

清洁工位主要由平行六面体的槽形成，该槽有底及侧边，上部开口，另有一与它相配的盖。穿过槽的底部配置有一些喷嘴，这些喷嘴基本上位于相对应的篮中各存罐处的中心，槽的底部还装有一些电极。

设有一套适当的管道系统连接排列的喷嘴，凭借水位差效果或泵的作用与贮液连通（清洁液、冲洗液或涂覆液）;溢流液经过滤清或超滤后，由排液管送回贮液器。

上述槽还在较低位置处设有开口并以阀或塞排放液体。槽的材料应与所使用的液体不发生化学反应，最好是表面注塑料包复的金属容器。喷嘴为导电材料，如石墨或不锈钢。

在槽的底部也配置有一些垂直的电极，这些电极有规则地安排在篮内各存罐处的外部。在各电极上可配有绝缘套，以便有可能减少电极的作用表面积。这些电极作为辅助电极，其作用在于改善电泳层厚度的均匀度，并使罐的外部清洁工作更加有条不紊地进行。在篮就位时这些电极可起导向作用。另外一种结构是：这些电极不固定在槽上，而固定在篮上，这样它们就可以通用于清洁及涂覆操作。

上述电极与槽（或篮）绝缘并以开关与电源的一个电极连接。

举例来说，清洁工位的电极材料为石墨而涂覆工位的电极材料为金属（不锈钢）。

在每个存罐处中心的附近，盖上具有一个由导电部分组成的馈电装置，例如，涂覆操作用的导电部分是由金属制成（最好是不锈钢），而清洁操作用的是铝，它们的下端较大，形状像蘑菇（例如，像一元头螺栓，其元头朝下），该馈电装置在处理时与罐的底部接触。

所有的那些馈电装置均与电源的一个电极连接，例如，当清洁操作时提供交流电，当电泳涂覆时提供直流电（阳极），并附有起动及切断装置（开关），后者所供直流电最好是脉冲电流。

涂覆工位与上述清洁工位相同，只是所用液体种类不一样。

下面结合图1至4，对不连续处理的一个实施例进行详细叙述，以便对本发明可获得较好的了解。

图1为沿图2  Ⅳ-Ⅳ的水平剖面图，显示正处于清洁、冲洗、涂覆位置的篮的局部。

图2A为沿图1Ⅰ-Ⅰ的垂直剖面图。

图2B为沿图1Ⅱ-Ⅱ的垂直剖面图。

图3为沿图1Ⅲ-Ⅲ的垂直剖面图。

图4所示为罐体的位置;图4A为在电解液（或清洁液或冲洗液）环流之前或之后的情况，而图4B为正处于电解液（或清洁液或冲洗液）环流工作时的情况。

由塑料包复的金属构架1形成篮，该金属构架形成一个底部及多个带孔的侧壁。上述篮包括有20×20个存罐处，各存罐处的底面为正方形，如图中ABCD所示。位于正方形的各角为垂直的包复构架部分，在各存罐处金属罐2倒置并靠在篮的构架部分1上。存罐处的中心O基本上是在垂直方向与喷嘴24的中心线26对准。

电极3位于四边形BEFG的中心。在罐体2及构架部分1之间配置一塑料环，该塑料环被夹持或焊接在垂直构架部分上，塑料环的内径略大于罐体2的外径。

清洁工位由一平行六面体的塑料槽形成，它包括底部21及各侧壁，该槽上部开口可容纳上述的篮并与所使用的液体不起化学作用。

喷嘴23通过底部21，喷嘴由管24及底座25形成，并基本上位于各篮的中心轴线O上，各管24通过开口8插入罐体2内。

电极3以密封及与电绝缘方式穿过底部21。各电极3及各喷嘴23与电源电极P连接（图中未示出）。各电极通过它所处的各空间9进入篮中的各存罐处（见图1）。当将篮放在处理槽中应有的位置时，各电极3也作为篮的导向位。

每一个罐被八只电极包围，可以按要求调制电流围绕罐的分布。就电泳涂覆处理而言，可用绝缘套（图中未示出）掩盖电极3的部分外表面，以便优化电极的有用电导表面。

如上所述，各电极3可固定在盖10或篮1上而不固定在槽21的底部。

液槽还包括有溢流管及排液管。

涂覆槽与清洁槽具有相似的构造。冲洗槽也具有类似构造，但无馈电装置11或电极3。

槽上放有一个绝缘材料的盖10，该盖基本上处于存罐处的中心线O上，它包括一个不锈钢（用于涂覆操作）或石墨（用于清洁操作）的电流馈送装置11，该电流馈送装置有一圆柱体13，由一螺母及另一锁紧螺母使其定位，如图14所示，该电流馈送装置与另一电源电极P′连接（图中未示出）。

在此实施方案中，处理的罐为3104位，各罐具有以下尺寸：

外径φ＝65mm

总高：125mm

底部厚度：0.3mm

壁厚：0.17mm

有效高度（hB）：120mm

喷嘴高度hA为105mm，其直径为30mm，在电流馈送装置以下的高度hc为130mm。

在容量为20×20个存罐处的篮内，使罐的头部朝下装入400个罐体，将篮移至清洁工位（图4A）。喷嘴24及电流馈送装置11均与电压为15伏的交流发电机的接头连接。

电解液由磷酸溶液组成，其电导率在70-75℃时为70ms/m（毫西/米），然后以每个喷嘴每小时2立方米的流量由循环泵注入槽中，由于电解液的循环作用拾起罐体（见图4B），其底部受压与电流馈送装置（11）的头部接触，并排除原存在罐体内部的空气;槽内充满电解液至溢流水位30，见图4;此时电解液完全浸没罐体，罐体在最高位置于2-5秒内接通电流。

液泵停止后，各罐体落下处于最低位置（见图4A），由专门设置的排液系统将槽中的液体排空。

将篮取出并放在冲洗工位，在该处用水冲洗各罐体，显然，此时已不用电流。

然后将篮置入涂覆槽，同时使各喷嘴23、各电流馈送装置11以及可能还有各电极3与100-380伏，通常为220伏电压的直流电源接头接上。在此情况下即可放入电泳浴液，该浴液含有阴离子电泳环氧基清漆（在水中按10克/升比例），酸度pH为7.7。电导为1.76ms/m（毫西/米），温度保持在30℃，用喷嘴23喷入，进行一种相似于清洁循环的涂覆循环。只是，在采用脉冲直流电时（典型情况为：50ms有电流+20ms无电流），阴离子电泳处理时间是从2-15秒，可形成1-10μm（微米）的沉积层。

涂覆循环后，按照上述相同条位进行冲洗工序。

此外，从机械观点来看，上述设备均非常简单。

最后，在权利要求8所述工艺过程中，在清洁操作及涂覆操作间不需要任何干燥，这样就可大大简化，在能源与资金方面都能得到效益。

Claims (24)

1、一种用以清洁、冲洗或涂覆金属罐体的装置，它至少包括以下部件：

a)喷嘴(23)由导电材料，如石墨或不锈钢制成，位于基本垂直的方向，中心开有轴向孔，被处理的罐体以开口端朝下覆盖在喷嘴上；

b)导向装置(6)，可使罐体在垂直方向易于位移；

c)电极(11)作为一电接点，配置在罐体底部的上面。

2、按照权利要求1的装置，其特征在于，喷嘴（a）及电极（c）在电路中各与电源（交流或直流）的二电极（p，p′）中之各个电极连接。

3、按照权利要求1或2的装置，其特征在于，它包含有一些辅助电极（3），这些电极可与电源的各电极中（p）的一个电极连接。

4、按照权利要求3的装置，其特征在于，各电极（3）的部分外表面能以绝缘套遮蔽。

5、一种在一具有电解性质（清洁）或电泳性质（镀层）的装置中对金属，特别是铝及其合金的罐体进行表面处理的方法，其特征在于：

a）每个罐体倒置并垂直对准用以喷射液体（电解液或电泳悬浮液）的喷嘴，通过这种方式可使处于喷射的液体上面的每个罐底，在垂直向上位移时与电极接触;

b）液体以这种方式进入并复盖罐体（罐体处于上部位置）;

c）电流通入然后切断;

d）液流循环停止。

6、一种在清洁（无电流）及/或冲洗的装置中对金属、特别是铝及其合金的罐体进行表面处理的方法，其特征在于：

a）每个罐体倒置并垂直对准用以喷射清洁或冲洗液的喷嘴，通过这种方式可使处于喷射的液体上面的每个罐底，在垂直向上位移时与电极接触;

b）液体以这种方式进入并复盖罐体（罐体处于上部位置）;

c）液流循环停止。

7、按照权利要求5或6的方法，其特征在于：有一股或多股气流进入清洁或冲洗槽。

8、一种清洁、冲洗及涂覆金属（特别是铝及其含金）罐体的方法，其特征在于，包括有：

a）将一批罐体倒置在一个篮中;

b）将上述篮送入清洁工件，每个罐体垂直对准清洁液喷嘴，将罐垂直向上位移，使每个罐底在喷射清洁液时与上面的电极接触;

c）清洁液进入;

d）假如清洁操作是属于电解性质，则接通电流然后切断;

e）清洁液停止供应;

f）将篮运入接下来的冲洗工位，此工位与前一工位的结构近似，但无电流馈送装置或提供有不供电流的电流馈送装置;

g）冲洗液体进入，然后停止进入;

h）运送上述篮进入下一道工序涂覆工位，该工位结构类似清洁工位;

i）电泳悬浮液进入;

j）馈入直流电，喷嘴为负极;

k）切断电流及电泳流量;

l）运送上述篮进入下一道工序冲洗工位，此工位与冲洗工位（f）类似或相同;

m）从篮中取出各罐。

9、按照权利要求7或8中的罐体涂覆方法，其特征在于，在权利要求5中的步骤c）或权利要求8中的步骤j）时，给轴形电极（24）馈送电流。

10、按照权利要求5或8的罐体涂覆方法，其特征在于，在权利要求5的步骤c）或在权利要求8的步骤j）时，给中央电极（24）及各外电极（3）馈送电流。

11、按照权利要求8至10中任一个的方法，其特征在于，在步骤l）及m）之间插入下列步骤：将上述篮传送入一工作室，以便干燥镀层及/或烘焙镀层。

12、一种供清洁、涂覆及冲洗各金属罐体的装置，其特征在于，至少包括有一清洁工位，一冲洗工位，一镀层工位及一可移动的篮，该篮可从一个工位传送至另一工位，以便对其中所盛的各罐体进行清洁、冲洗或涂覆。

13、按照权利要求12的装置，其特征在于，可移动的篮（1）包括一具有多处开口（8、9）的底部及相接近的多个存罐处，每个存罐处可容纳一个罐体（2），各罐体开口朝下，有规则地分布在整个底部。

14、按照权利要求12或13中的装置，其特征在于，可移动的篮由包有塑料的金属构架构成。

15、按照权利要求14的装置，其特征在于，在各垂直构架之间，至少配置一个塑料材料的环（6），其内径略大于罐体（2）的外径。

16、按照权利要求12的装置，其特征在于，清洁或涂覆工位包括：一个槽和一些电极，槽的底部（21）有一些喷嘴（23）穿过，用以喷射液体（电解液、清洁液、电泳溶液）。

17、按照权利要求16的装置，其特征在于，每个喷嘴（23）由管状的圆筒部分（24）及一导电座（25）组成。

18、按照权利要求16或15的装置，其特征在于，上述槽备有溢流及排液装置。

19、按照权利要求16、17及18中任一个的装置，其特征在于：上述槽包括一盖（10），在邻近各存罐处中心O处的盖上装有电流馈送装置（11）。

20、按照权利要求19的装置，其特征在于，上述电流馈送装置（11）是导电的，其材料最佳为不锈钢或铝。

21、按照权利要求20的装置，其特征在于，电流馈送装置（11）扩大成蘑菇状（12）。

22、按照权利要求19的装置，其特征在于，电流馈送装置（11）与电源的电极（P′）中之一个电极连接。

23、按照权利要求16的装置，其特征在于，各喷嘴（23）及各电极（3）与电源的另一电极（P）连接。

24、按照权利要求12的冲洗装置，其特征在于，它类似清洁或涂覆工位（权利要求16-24），但无电流馈送装置（11）或电极（3）。

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