CN109675779A - 一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法，该方法包括以下步骤：铝型材预处理，所述铝型材预处理包含化学转化处理，所述化学转化处理为磷酸基钛‑钨酸盐化学转化处理，其pH值为1.6‑2.2；铝型材一次喷涂处理，所述铝型材一次喷涂处理为在铝型材预处理后，在预处理的基础上喷涂粉末；铝型材氟碳粉末喷涂，所述铝型材氟碳粉末喷涂为先进行氟碳粉末喷涂，喷涂后进行固化交联处理，冷却得到氟碳粉末喷涂铝型材产品。本发明氟碳喷涂铝型材产品的加工方法绿色环保、不产生重金属离子和大量挥发性气体，且成本低，易操作，工艺参数易控制，铝型材涂层性能好。

Description

一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法
技术领域
本发明涉及铝型材表面处理技术领域，尤其是铝型材表面预处理及氟碳粉末喷涂技术。
背景技术
氟碳涂层作为金属建筑的罩面烤漆，主要用于高级金属建筑物，其具有几十年优异的保色保光耐候性，是金属建筑物罩面漆的极品。在国内，几乎所有的高档金属建筑都使用了氟碳涂料，但目前的金属氟碳涂层主要采用氟碳油漆喷涂，特别是在铝型材表面处理中，几乎全部采用氟碳油漆喷涂。氟碳油漆喷涂虽然涂层性能优良、方法简单，但由于在喷涂过程中会产生大量挥发性气体及固体废弃物，会对环境造成不利影响。氟碳粉末喷涂是替代液体喷涂的理想方法，其可以解决氟碳油漆喷涂带来的环境问题，并且氟碳粉末喷涂流程短，效率高，且粉末可回收。
在氟碳粉末喷涂之前，需要对铝型材表面进行预处理，以保证氟碳涂层性能。现有的氟碳粉末喷涂铝型材预处理技术中槽液含有重金属离子，处理重金属离子需要投入巨大成本，且仅仅是将金属离子转化无毒，并不能消除重金属离子，因此，该方法存在天然的致命缺陷。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种绿色环保的氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法。
为解决上述问题，本发明采用的技术手段如下所述。
一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法，该方法包括以下步骤：铝型材预处理，铝型材一次喷涂处理，铝型材氟碳粉末喷涂；所述铝型材预处理包含化学转化处理，所述化学转化处理为磷酸基钛-钨酸盐化学转化处理，其pH值为1.6-2.2；所述铝型材一次喷涂处理为在铝型材预处理后，在预处理的基础上喷涂粉末；所述铝型材氟碳粉末喷涂为先进行氟碳粉末喷涂，喷涂后进行固化交联处理，冷却得到氟碳粉末喷涂铝型材产品。
所述化学转化处理工序使用的槽液成分为：H3PO4，其水溶液浓度为：15-23g/L；K2TiF6，其水溶液浓度0.8-1.2g/L；Na2WO4，其水溶液浓度为：0.9-1.1g/L；NaF，其水溶液浓度为3-5g/L；5-磺基水杨酸，其水溶液浓度为1-2g/L。
所述铝型材预处理包含：酸洗4、水洗5、碱蚀6、水洗70、化学转化处理10、水洗71、烘烤14；其中，所述酸洗4工序的处理时间为5-8分钟，所述水洗5反复进行3-5次，所述碱蚀6工序的处理时间为3-5分钟，所述化学转化处理10的工序处理时间为6-10分钟。
所述酸洗4工序使用的槽液为98wt％硫酸和水的混合液，混合液中硫酸的浓度为150-220g/L。
所述碱蚀6工序使用的槽液为氢氧化钠和水的混合液，混合液中氢氧化钠的浓度为15-25g/L。
所述水洗70包括一次水洗7、一次纯水洗8和二次纯水洗9，其中一次纯水洗8的水导电率小于80μs/cm，二次纯水洗9的水导电率小于50μs/cm；所述水洗71包括一次纯水洗11、二次纯水洗12和三次纯水洗13，其中一次纯水洗11和二次纯水洗12的水导电率小于50μs/cm，三次纯水洗13的水导电率小于30μs/cm。
所述纯水洗工序使用的水洗槽为连续设置，在水洗槽两端设置溢流孔，并分布于水槽两侧；其中溢流孔1高于溢流孔2，二者之间的水平高度差为0.05-1米；溢流孔2高于溢流孔3，二者之间的水平高度差为0.05-1米。
所述铝型材一次喷涂处理使用的喷涂粉末为聚酯粉末或聚氨酯粉末，喷涂厚度为0-10微米，喷涂方式为静电喷涂，喷涂工艺为出粉量0.3-0.7m3/h，电压值为60-90KV，出气量为4-6m3/h，电流值为0.4-0.7μA，铝型材的行进速度为4-5m/min。
所述铝型材氟碳粉末喷涂中的氟碳粉末喷涂使用质量分数70％PVDF氟碳粉末，氟碳树脂质量百分含量为65％-95％，喷涂工艺为出粉量0.3-0.7m3/h，电压值为60-90KV，出气量为4-6m3/h，电流值为0.4-0.7μA，铝型材的行进速度为4-5m/min。
所述铝型材氟碳粉末喷涂中的固化交联处理的温度为235-270℃，固化复合时间为10-25分钟，处理完成后在室温下冷却。
本发明所产生的技术效果为：提供了一种铝型材表面预处理技术，该预处理技术包含了化学转化液配方、处理工序及工艺、相关的配套装置；提供了铝型材表面预处理、铝型材一次喷涂处理、氟碳粉末喷涂形成高性能涂层的新方法，解决了氟碳粉末与铝型材表面结合力差的问题；提供了一种氟碳粉末喷涂工艺。本发明氟碳粉末喷涂铝型材产品的方法绿色环保、不产生重金属离子和大量挥发性气体，且成本低，易操作，工艺参数易控制，铝型材涂层性能好。
附图说明
图1为本发明一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法工艺流程图。
图2为本发明铝型材预处理工艺中所需水洗槽的溢流孔分布图。
具体实施方式
本发明提供一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法，如图1所示，其主要包含三个关键步骤：铝型材预处理、铝型材一次喷涂处理、铝型材氟碳粉末喷涂。其中铝型材预处理包含化学转化处理10，化学转化处理10为磷酸基钛-钨酸盐化学转化处理，其pH值为1.6-2.2；铝型材一次喷涂处理为在铝型材预处理后，在预处理的基础上喷涂粉末；铝型材氟碳粉末喷涂为先进行氟碳粉末喷涂，喷涂后进行固化交联处理，冷却后得到氟碳粉末喷涂铝型材产品。
其中，铝型材预处理中的化学转化处理方法是无铬化学转化预处理，预处理整个流程中不含重金属离子，对环境影响极小。铝型材一次喷涂处理为非氟碳粉末喷涂，主要在铝型材钝化膜和氟碳涂层中间起桥接作用，铝型材型材一次喷涂处理后，可满足氟碳粉末喷涂要求。氟碳粉末喷涂采用静电粉末喷涂，喷涂后对涂层进行交联固化，形成高性能涂层。
铝型材预处理包含：酸洗4、水洗5、碱蚀6、水洗70、化学转化处理10、水洗71、沥干、烘干14；具体的处理工序为：将铝型材捆好后，放入酸洗槽中，所述酸洗4工序的处理时间为5-8分钟；将酸洗液从型材中沥出后，放入水洗槽中，通过将铝型材没入水中，然后提出水面的方式进行水洗5，反复3-5次；水洗后放入碱蚀槽中，所述碱蚀6工序的处理时间为3-5分钟；碱蚀后进行水洗70，水洗方式与酸洗4后进行的水洗方式相同；后立即进行化学转化处理10，所述化学转化处理10的工序处理时间控制在6-10分钟；后进行水洗71，水洗后放入沥干区沥干，然后放入烘烤炉中烘烤，烘烤炉内温度控制在70-150℃，烘烤时间为10-30分钟，以铝型材烘干为准。
其中，化学转化处理10工序使用的槽液成分为：作为磷化剂的H3PO4，其水溶液浓度为：8-12mL/L，采用磷酸母液配置，折成质量浓度为15-23g/L；作为成膜主剂的K2TiF6，其水溶液浓度0.8-1.2g/L；作为成膜辅剂的Na2WO4，其水溶液浓度为：0.9-1.1g/L；作为促进剂的NaF，其水溶液浓度为3-5g/L；作为络合剂的5-磺基水杨酸，其水溶液浓度为1-2g/L。
酸洗4工序使用的槽液为98wt％硫酸和水的混合液，混合液中硫酸的浓度为150-220g/L，酸洗后的水洗5用水可以是自来水或纯水；所述碱蚀6工序使用的槽液为氢氧化钠和水的混合液，混合溶液中氢氧化钠的浓度为15-25g/L。
碱蚀后的水洗70包括一次水洗7、一次纯水洗8和二次纯水洗9，一次水洗7可以为自来水或纯水，一次纯水洗8和二次纯水洗9需要用纯水洗，其中一次纯水洗8的水导电率小于80μs/cm，二次纯水洗9的水导电率小于50μs/cm。所述水洗71包括一次纯水洗11、二次纯水洗12和三次纯水洗13，其中一次纯水洗11和二次纯水洗12的水导电率小于50μs/cm，三次纯水洗13的水导电率小于30μs/cm；三次纯水洗13后需要判断转化膜是否合格，若合格，将型材沥干后放入烘烤炉中烘干14，若不合格，重新进行上述加工步骤。其中，化学转化处理10后钝化膜厚度在100微米至200微米之间。
如图2所示，为保证纯水洗工序中水的导电率，在碱蚀6后水洗槽及化学转化处理10后的水洗槽设置溢流孔，通过溢流孔来净化纯水槽中纯水，并降低纯水成本，水洗槽为连续设置，溢流孔设置在水槽两端，并分布于水槽两侧，且存在一定高度差，其中溢流孔1与溢流孔2之间水平高度差0.05-1米，溢流孔1高于溢流孔2，溢流孔2与溢流孔3的水平高度差为0.05-1米，溢流孔2高于溢流孔3。
铝型材一次喷涂处理15指在预处理基础上喷涂一定厚度的粉末，该喷涂粉末为聚酯粉末或聚氨酯粉末，喷涂厚度为0-10微米，喷涂方式为静电喷涂，可以是手工喷涂或在自动化喷涂，喷涂工艺为出粉量0.3-0.7m3/h，电压值为60-90KV，出气量为4-6m3/h，电流值为0.4-0.7μA，铝型材的行进速度为4-5m/min，喷涂完成后直接进行氟碳粉末喷涂。
铝型材氟碳粉末喷涂16中的氟碳粉末喷涂使用质量分数70％PVDF氟碳粉末，氟碳树脂质量百分含量为65％-95％，喷涂后氟碳涂层为0-60微米。喷涂工艺为出粉量0.3-0.7m3/h，电压值为60-90KV，出气量为4-6m3/h，电流值为0.4-0.7μA，铝型材的行进速度为4-5m/min。铝型材氟碳粉末喷涂中的固化交联处理17的温度为235-270℃，固化复合时间为10-25分钟，处理完成后在室温下冷却即可获得氟碳粉末喷涂铝型材产品。
实施例1
表1
本实施例氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法具体步骤为：
步骤一、铝型材预处理。首先按照表一中的各工序溶液参数配置好各处理工序所需溶液；将型材捆扎好后，放入酸洗槽，酸洗时间为7分钟；将酸洗液从型材中沥出后，放入水洗槽中，通过将型材没入水中，然后提出水面的方式水洗5分钟，反复3次；水洗后放入碱蚀槽中碱蚀，碱蚀时间为4分钟，碱蚀后分别进行一次水洗、一次纯水洗、二次纯水洗，水洗方式与酸洗后的水洗方式相同；水洗后应立即进行化学转化处理，化学转化处理时间控制在7分钟，处理后分别进行一次纯水洗、二次纯水洗、三次纯水洗，每次水洗5分钟，分别反复进行4次；第三次水洗后放入沥干处沥干，然后放入烘烤炉中烘烤，烘烤炉内温度控制在90℃，烘烤时间20分钟，以铝型材烘干为准。
步骤二、铝型材一次喷涂处理。采用手动喷涂聚酯粉末，喷涂厚度为5微米，喷涂方式为静电喷涂,出粉量0.3m3/h，电压值70KV，出气量5m3/h，电流值0.6μA，铝型材行进速度为4.5m/min。
步骤三、铝型材氟碳粉末喷涂。先进行粉末喷涂，喷涂后进行固化交联处理，其中采用自动化静电喷涂，使用质量分数70％PVDF氟碳粉末，氟碳树脂质量百分含量为65％-95％，喷涂后氟碳涂层为35微米。粉末喷涂工艺出粉量0.6m3/h，电压值70KV，出气量6m3/h，电流值0.6μA，铝型材行进速度为4.5m/min；固化复合处理的加热温度为245℃，固化复合时间为15分钟。固化交联处理完成后，涂层总厚度40微米，在室温下冷却后获得氟碳粉末喷涂铝型材产品。
按照本实施例所示工艺及加工方法，制造的铝型材表面质量和涂层性能完全能够达到国标要求，中间生产过程对环境影响较小，涂层附着力均为0级，耐盐雾腐蚀性好，2000小时氙灯照射加速老化试验，未产生粉化现象；并且涂层厚度约40μm，是普通粉末喷涂2/3，型材喷涂效率提高1/3以上，极大的节省了成本。
实施例2
表2
本实施例氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法具体步骤为：
步骤一、铝型材预处理。首先按照表二中的各工序溶液参数配置好各处理工序所需溶液；将型材捆扎好后，放入酸洗槽，酸洗时间为7分钟；将酸洗液从型材中沥出后，放入水洗槽中，通过将型材没入水中，然后提出水面的方式水洗5分钟，反复3次；水洗后放入碱蚀槽中碱蚀，碱蚀时间为4分钟，碱蚀后分别进行一次水洗、一次纯水洗、二次纯水洗，水洗方式与酸洗后的水洗方式相同；水洗后应立即进行化学转化处理，化学转化处理时间控制在7分钟，处理后分别进行一次纯水洗、二次纯水洗、三次纯水洗，每次水洗5分钟，分别反复进行4次；第三次水洗后放入沥干处沥干，然后放入烘烤炉中烘烤，烘烤炉内温度控制在90℃，烘烤时间20分钟，以铝型材烘干为准。
步骤二、铝型材一次喷涂处理。采用手动喷涂聚氨酯粉末，喷涂厚度为10微米，喷涂方式为静电喷涂，喷涂工艺为：出粉量0.4m3/h，电压值70KV，出气量5m3/h，电流值0.6μA，铝型材行进速度为4.5m/min；。
步骤三、铝型材氟碳粉末喷涂。先进行粉末喷涂，喷涂后进行固化交联处理，其中采用自动化静电喷涂，使用质量分数70％PVDF氟碳粉末，氟碳树脂质量百分含量为65％-95％，喷涂后氟碳涂层为35微米。粉末喷涂工艺为：出粉量0.6m3/h，电压值70KV，出气量6m3/h，电流值0.6μA，铝型材行进速度为4.5m/min；固化复合处理的加热温度为245℃，固化复合时间为15分钟。固化交联处理完成后，涂层总厚度45微米，在室温下冷却后获得氟碳粉末喷涂铝型材产品。
本实施例采用的预处理工艺与实施例1相同，预处理完成后进行一次粉末喷涂处理，喷涂粉末为聚氨酯粉末，喷涂厚度为10微米，一次喷涂粉末完成后，进行氟碳粉末喷涂工艺及交联固化处理，喷涂完成后，涂层总厚度达到45微米，型材外观质量和性能良好。
按照本实施例所示工艺及加工方法，在聚氨酯粉末涂层达到10微米情况下，继续喷涂氟碳粉末后，制造的铝型材表面质量和涂层性能仍然能够达到国标要求，中间生产过程对环境影响较小，涂层附着力均为0级，耐盐雾腐蚀性好，2000小时氙灯照射加速老化试验，未产生粉化现象；并且涂层使用了一定数量的聚氨酯粉末，减少了氟碳粉末的使用量，降低了涂装成本。该方法不需要对现有生产线大规模改造，操作简单，基本不产生挥发性气体，减少了对员工职业健康和环境的影响。

Claims (10)

1.一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
铝型材预处理，所述铝型材预处理包含化学转化处理(10)，所述化学转化处理(10)为磷酸基钛-钨酸盐化学转化处理，其pH值为1.6-2.2；
铝型材一次喷涂处理(15)，所述铝型材一次喷涂处理(15)为在铝型材预处理后，在预处理的基础上喷涂粉末；
铝型材氟碳粉末喷涂，所述铝型材氟碳粉末喷涂为先进行氟碳粉末喷涂(16)，喷涂后进行固化交联处理(17)，冷却得到氟碳粉末喷涂铝型材产品。
2.如权利要求1所述的一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法，其特征在于，所述化学转化处理(10)工序使用的槽液成分为：H3PO4，其水溶液浓度为：15-23g/L；K2TiF6，其水溶液浓度0.8-1.2g/L；Na2WO4，其水溶液浓度为：0.9-1.1g/L；NaF，其水溶液浓度为3-5g/L；5-磺基水杨酸，其水溶液浓度为1-2g/L。
3.如权利要求1所述的一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法，其特征在于，所述铝型材预处理包含：酸洗(4)、水洗(5)、碱蚀(6)、水洗(70)、化学转化处理(10)、水洗(71)、烘烤(14)；其中，所述酸洗(4)工序的处理时间为5-8分钟，所述碱蚀(6)工序的处理时间为3-5分钟，所述化学转化处理(10)的工序处理时间为6-10分钟。
4.如权利要求3所述的一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法，其特征在于，所述酸洗(4)工序使用的槽液为98wt％硫酸和水的混合液，混合液中硫酸的浓度为150-220g/L。
5.如权利要求3所述的一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法，其特征在于，所述碱蚀(6)工序使用的槽液为氢氧化钠和水的混合液，混合液中氢氧化钠的浓度为15-25g/L。
6.如权利要求3所述的一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法，其特征在于，所述水洗(70)包括一次水洗(7)、一次纯水洗(8)和二次纯水洗(9)，其中一次纯水洗(8)的水导电率小于80μs/cm，二次纯水洗(9)的水导电率小于50μs/cm；所述水洗(71)包括一次纯水洗(11)、二次纯水洗(12)和三次纯水洗(13)，其中一次纯水洗(11)和二次纯水洗(12)的水导电率小于50μs/cm，三次纯水洗(13)的水导电率小于30μs/cm。
7.如权利要求6所述的一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法，其特征在于，所述纯水洗工序使用的水洗槽为连续设置，在水洗槽两端设置溢流孔，并分布于水槽两侧；其中溢流孔(1)高于溢流孔(2)，二者之间的水平高度差为0.05-1米；溢流孔(2)高于溢流孔(3)，二者之间的水平高度差为0.05-1米。
8.如权利要求1所述的一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法，其特征在于，所述铝型材一次喷涂处理(15)使用的喷涂粉末为聚酯粉末或聚氨酯粉末，喷涂厚度为0-10微米，喷涂方式为静电喷涂，喷涂工艺为出粉量0.3-0.7m3/h，电压值为60-90KV，出气量为4-6m3/h，电流值为0.4-0.7μA，铝型材的行进速度为4-5m/min。
9.如权利要求1所述的一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法，其特征在于，所述铝型材氟碳粉末喷涂中的氟碳粉末喷涂(16)使用质量分数70％PVDF氟碳粉末，氟碳树脂质量百分含量为65％-95％，喷涂工艺为出粉量0.3-0.7m3/h，电压值为60-90KV，出气量为4-6m3/h，电流值为0.4-0.7μA，铝型材的行进速度为4-5m/min。
10.如权利要求9所述的一种氟碳粉末喷涂铝型材的加工方法，其特征在于，所述铝型材氟碳粉末喷涂中的固化交联处理(17)的温度为235-270℃，固化复合时间为10-25分钟，处理完成后在室温下冷却。
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