CN1093571C - 补色法电沉积制造彩色铝合金制品的方法 - Google Patents

Abstract

补色法电沉积制造彩色铝合金制品的方法，将颜料沉淀物研磨粉碎同时添加颜料分散剂得到颜料颗粒分散稳定的色漆，补加到过滤液中配制成涂料工作液循环使用，工艺合理，原材料消耗少，无污染，涂层结合力强，色彩丰富，颜色鲜艳，产品质量高，耐光性、耐候性、耐腐蚀性好，具有较大实施价值和社会经济效益。

Description

补色法电沉积制造彩色铝合金制品的方法

本发明属于电沉积制造彩色金属制品的方法，尤其是补色法电沉积制造彩色铝合金制品的方法，适用于补色法电沉积制造彩色铝合金制品的场合。

电沉积涂装工艺(亦称电泳涂装)，由于使用水溶性涂料，安全性好、污染小、生产自动化程度高。再加上电沉积制品性能优良，装饰性好，在国内外获得了广泛应用。

铝合金制品被大量用于建筑、商业、广告、家居、装璜等领域。随着人们经济水平的提高和装饰意识的更新，对彩色铝合金制品的要求也日益迫切，尤其是浅而鲜艳的红、绿、蓝、紫等颜色。但目前市场上还没有这类色彩的铝合金型材制品。

在本发明作出之前，现有生产彩色铝合金型材主要有四种方法。第一种是阳极氧化法。其原理是以硫酸等为电解液，通过电解反应，在工件(作为阳极)表面生成一薄层有很多微孔的氧化膜，然后将颜料微粒吸附入氧化膜微孔中，进行着色，再将微孔封闭。第二种是瓷质阳极氧化法，其原理是利用铝合金在铬酸或草酸的电解液中生成阳极氧化膜的同时，一些灰色物质被吸附在生长的氧化膜中，从而得到厚度为6-20μm的均匀光滑，有光泽的瓷质氧化膜。故其主要是较深的色彩。这二种方法突出的问题是受到工艺和原材料的影响，着色的局限性很大，故市场上只有古铜色、灰色等深色铝合金型材。而且这二种方法废液污染较严重。第三种方法是粉末喷涂法。其原理是在电场的作用下，粉末涂料粒子被均匀地喷涂在工件表面形成涂层，然后在固化炉中流平形成涂膜。这种方法优点是色彩丰富，可以获得各种颜色的制品。但主要的问题是涂膜与金属基体的结合力差、易脱落、保护性差。故限制了使用。第四种方法是电沉积涂装(即电泳涂装)。这种方法在电沉积前，先要将造漆厂生产的色漆加水稀释成电沉积水性有色涂料液。铝合金工件在电沉积槽内的涂液中作为一极(阳极或阴极)，通以直流电，进行电沉积处理，涂液中的树酯和颜料颗粒沉积到工件表面，再经清洗、烘烤固化后得到制品。涂层的结合力很强。这种方法，由于电泳色漆的颜色是由造漆厂预先用颜料配制好的。故可称为原色法电沉积工艺。

原色法最大的问题是色漆中的颜料在制造、贮存、运输、使用等过程中存在絮凝粗化和沉淀现象，故而影响其着色性。目前市场上电泳法生产的彩色铝合金型材，只有黑色、灰色、黄色几种单调的色彩，也影响了它的使用。

颜料是一种超细态晶体粉末微粒，其初级粒子的颗粒直径大多在0.1-100μm，故其表面能很高，因而颜料颗粒处于高能位状态，非常活跃。初级粒子有很大的聚集倾向，会形成二次粒子，并会进一步絮凝，变成凝聚体。如果凝聚严重，进一步粗化就会出现沉淀。

电沉积漆是水性涂料，其稀释后是一种胶体水溶液，高分子树酯胶体离子颗粒的大小在0.01-0.1μm。颜料颗粒悬浮其中，如果凝聚粗化，很容易产生沉淀和涂液的不均匀。这会使着色力、泳透力、沉积量，光泽度下降，严重影响制品的质量。故在生产过程中要对涂液不断地进行搅拌，以减少凝聚沉淀(停产时，也不能停止搅拌)。但并不能从根本上解决这个问题。尤其是对于铝合金型材这样的长型制品(标准长度为6米)，由于沉积槽也很长，这个问题就更为突出。

本发明的任务是克服现有技术的缺点，提供一种工艺合理、损耗少、无污染、色彩丰富、颜色鲜艳、产品质量高的补色法电沉积制造彩色铝合金制品的方法。

本发明的补色法电沉积制造彩色铝合金制品的方法，包括将工件经除油、清洗、碱洗、中和、清洗、去离子等预处理后，置于电沉积槽中的电沉积涂料工作液(由树脂胶体离子、颜料、水性介质等组成)中通电沉积，经加热固化得到制品，其特征是在涂料工作液循环过程中，进行沉淀、过滤，将颜料沉淀物进行研磨粉碎，使颜料颗粒粒径为10-20μm，同时添加聚电介质颜料分散剂，得到颜料颗粒分散稳定的色漆补加到过滤液中配制成电沉积涂料工作液循环使用。颜料采用酞菁系列颜料。

本发明的工作原理是：1、颜料在水性涂料工作液中分散稳定的机理是：高位能的颜料微粒会吸附水溶性涂料中的带电高分子树酯离子，形成双电层球团，而相同极性的颜料颗粒球团会互相排斥，起到分散的作用。同时长链状的高分子树酯离子吸附在颜料颗粒周围，形成的放射状球团，又具有空间屏蔽效应，也会相互排斥起到分散的作用。在颜料沉淀物研磨粉碎至颜料颗粒粒径为10-20μm后，要立即加过滤液，将其稀释，使颜料颗粒的分散性保持稳定。

为了进一步提高颜料的分散稳定性，本发明在配涂料时，还添加聚电介质类颜料分散剂，如聚丙酸酯类钠盐、铵盐等。聚电介质颜料分散剂具有双电层和空间屏蔽双重作用，可有效地稳定颜料分散颗粒。由于颜料分散剂混溶性好，分散稳定性高，能承受高剪切力，故少量添加即有显著效果。用量为颜料量的0.2-1％(重量％)。

本发明采用酞菁系列颜料。酞菁系列颜料色彩鲜艳，着色力强，耐光、耐候性、耐热性好。着色力95-105％，耐晒性7-8级，耐热性大于180℃。

2、涂料工作液循环过程中进行沉淀、过滤的机理是：涂料工作液循环过程中同时采用自重沉淀和离心沉淀的方法，可加速颜料沉淀物的沉淀速度，然后采用分级滤网和分级微孔法进行过滤，使过滤液中颜料颗粒粒径小于20μm。

现在参照可说明本发明方法的工艺流程图，举出实例来描述本发明。

1、调色：在调色槽5中加入少量去离子水1，再加入颜料3酞菁绿120克，酞白粉100克，填料4为100克及颜料分散剂2聚丙烯酸酯铵盐1克。

2、调漆；将1000克丙烯酸电泳清漆或环氧树酯电泳清漆7和调好的色浆6放入搅拌机8中进行搅拌，工作温度20±5℃。搅拌均匀后，放入研磨机9中进行研磨后得到补加色漆10。

3、调制电沉积工作液：在调液槽11中加入去离子水和补加色漆10进行搅拌稀释，得到固体分含量占10-15％的涂料工作液12。

4、循环分散补色：涂料工作液12在电沉积槽13中经工件电沉积处理一段时间后，循环进入沉淀过滤池中，进行沉淀过滤后，使过滤液15中颜料颗粒小于20μm，过滤液15可重复使用。将颜料沉淀物16放入搅拌机8中，再添加适量色浆6和清漆7搅匀后，加入研磨机中进行研磨粉碎至颜色颗粒粒径为10-20μm后得到补加色漆10。

5、调工作液：将过滤液15送入调液槽11中再加入补加色漆10、搅拌均匀后得到电沉积工作液12(固体分含量占10-15％)，可进入电沉积槽13中对工件进行电沉积涂装处理。

6、电沉积涂装；将工件经涂油、清洗、碱洗、中和、清洗、去离子等预处理后，置于电沉积槽13中进行电沉积涂装处理。其涂装条件为：工作电压60-110V，电流5-10mA/cm²，时间1.5-2.5分钟，温度20±5℃，处理好的工件经清洗槽17清洗后，经烘箱18在160-200℃加热烘烤20-30分钟后得到鲜艳光亮的浅绿色铝合金制品19。其涂层性能为：膜厚20-30μm，附着力2级，柔韧性＜2mm，耐盐水性：浸渍于3％NacI溶液48小时不起泡，不脱落，不褪色。

本发明的方法，与现有技术相比，由于采用补色法电沉积工艺来解决水性电沉积涂料中颜料粗化沉淀的问题，从而使工艺合理，元污染，涂层结合力强，色彩丰富，颜色鲜艳，如红、蓝、绿、紫、橙等颜色，产品质量高，耐光性、耐候性、耐腐蚀性好，同时也减少颜料等原料的消耗，具有较大实施价值和社会经济效益。

Claims (2)

1.补色法电沉积制造彩色铝合金制品的方法，包括将工件除油、清洗、碱洗、中和、清洗、去离子预处理后，置于电沉积槽中的电沉积涂料工作液中通电沉积，经加热烘烤后得到制品，电沉积工作液由去离子水、颜料、填料、颜料分散剂、电泳清漆组成，其特征是电沉积涂料工作液循环过程中，进行沉淀、过滤，在颜料沉淀物中添加适量色浆和清漆搅匀后进行研磨粉碎，得到颜料颗粒粒径为10～20μm的补加色漆，再加到过滤液中搅拌均匀后得到电沉积涂料工作液可循环使用。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是颜料采用酞菁系列颜料。

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