CN109701854A - 一种用于铝合金手机壳表面冷喷漆铜涂层工艺 - Google Patents
一种用于铝合金手机壳表面冷喷漆铜涂层工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种用于铝合金手机壳表面冷喷漆铜涂层工艺，所述工艺的具体步骤包括涂层研磨、涂层筛分、手机壳表面处理、装入喷涂粉末、供应高压气体、固定手机壳、程序设定、冷喷涂和指标检测。本发明利用冷喷涂的方式对铝合金手机壳表面进行喷涂。当利用冷喷方式喷涂涂层时，喷涂粒子不需要熔化，并且发生相变、氧化、分解甚至晶粒长大的驱动力都较小，有利于涂层的成功制备；喷涂粒子对基体热影响小，界面热应力相对较低，有利于提高界面结合力甚至可以根据具体使用需求获得超厚或超薄涂层；冷喷方式制得的涂层具有涂层致密性好等优点，可以避免在使用过程中基材与涂层发生脱落。
Description
技术领域
本发明涉及手机零部件制造技术领域，具体是一种用于铝合金手机壳表面冷喷漆铜涂层工艺。
背景技术
随着科学技术的飞速发展，手机已经成为了新时代不可或缺的一种设备，它不仅仅是一种通讯工具，伴随着科技的不断发展，它的功能作用也越来越多。手机壳作为保护其内部核心元器件的一种零部件，显得尤为重要。对手机壳喷涂涂层，既能改变手机壳的韧性亦能增加手机壳的美观度。
冷喷涂是一种金属、陶瓷喷涂工艺，但是它不同于传统热喷涂(超速火焰喷涂，等离子喷涂，爆炸喷涂等传统热喷涂)，它不需要将喷涂的金属粒子熔化，所以喷涂基体表面产生的温度不会超过150摄氏度。冷喷涂的理论基础是：压缩空气加速金属粒子到临界速度(超音速)，金属粒子直击到基体表面后发生物理形变。金属粒子撞扁在基体表面并牢固附着，整个过程金属粒子没有被融化。
冷喷涂具有喷涂涂层致密性好、可喷涂任意厚度的涂层以及可以在任意金属、玻璃、陶瓷和岩石表面喷涂的优点。因此，本发明采用漆铜冷喷涂工艺对铝合金手机壳表面进行喷涂。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种用于铝合金手机壳表面冷喷漆铜涂层工艺，本发明利用冷喷涂的方式对铝合金手机壳表面进行喷涂。当利用冷喷方式喷涂涂层时，喷涂粒子不需要熔化，并且发生相变、氧化、分解甚至晶粒长大的驱动力都较小，有利于涂层的成功制备；喷涂粒子对基体热影响小，界面热应力相对较低，有利于提高界面结合力甚至可以根据具体使用需求获得超厚或超薄涂层；冷喷方式制得的涂层具有涂层致密性好等优点，可以避免在使用过程中基材与涂层发生脱落。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于铝合金手机壳表面冷喷漆铜涂层工艺，所述具体工艺步骤如下：
步骤一，涂层研磨，利用球磨机将漆铜涂层颗粒研磨成纳米级粉末，球磨机在研磨时，球磨转速在2500-3000r/mi n，球磨时长在3.5-4h，球磨完成后获得涂层纳米级粉末；
步骤二，涂层筛分，利用气流筛分机对纳米级粉末颗粒进行筛分，获得10-20nm的漆铜涂层粉末；
步骤三，手机壳表面处理，对手机壳表面进行清洗、去油污处理后再进行酸洗，酸洗完成后，利用去离子水将手机壳表面酸洗液清洗后，对手机壳进行干燥后备用；
步骤四，装入喷涂粉末，将纳米级漆铜涂层粉末装入冷喷涂装置内；
步骤五，供应高压气体，向冷喷装置内供应高压气体，处于冷喷装置内的高压气体对冷喷装置内的涂层粉末进行加热并携带涂层粉末从喷枪内喷到手机壳表面，涂层粉末的加热温度在800-1200℃；
步骤六，固定手机壳，将所需喷涂的手机壳固定在可以旋转的转台上；
步骤七，程序设定，对冷喷涂装置进行程序设定，喷涂装置的运行轨迹需包括整个手机壳表面，程序设定内容包括喷涂装置上的喷枪与固定的手机壳之间的夹角，喷枪最前端与手机壳外表面之间的，喷枪的行走速度，喷枪输送涂层粉末的速率；
步骤八，冷喷涂，对手机壳外表面进行喷涂，手机壳外表面的喷涂区域温度不大于220℃，喷涂完成后获得具有漆铜涂层的手机壳；
步骤九，涂层指标检测；
a、涂层附着力检测；附着力反映出涂层材料与被涂面之间的坚牢程度；
b、涂层硬度检测，硬度反映出涂层材料对机械力的抵抗能力；
c、耐磨性测试，耐磨性是指涂料材料抵抗机械磨损的能力。
所述步骤三中酸洗过程是将手机壳放入盛有0.5-0.8mo l/L的HCL溶液内，在45-55KHz的条件下，将其超声45-60mi n，超声完成后，再将手机壳放置在HCL溶液内2.5-3h。
所述步骤五中供应的是2.5-3MPa的高压气体。
所述步骤六中转台的转速为100-300r/mi n。
所述步骤七程序设定中喷涂装置上的喷枪与固定的手机壳呈45-60o的夹角，喷枪最前端与手机壳外表面的距离在40-60mm，在喷涂时，喷枪的行走速度在100-150mm/s，喷枪输送涂层粉末的速率在250-350g/mi n。
所述步骤六中漆铜涂层的厚度在80-110mm。
所述步骤九中耐磨性检测公式如下：
其中，M1-材料磨损前质量；
M2-材料磨损后质量；
A-材料磨损面积。
本发明的有益效果是：
1、本发明在采用的冷喷涂方式，喷涂粒子不需要熔化，并且发生相变、氧化、分解甚至晶粒长大的驱动力都较小，有利于涂层的成功制备；
2、本发明采用的冷喷涂方式，喷涂粒子对基体热影响小，界面热应力相对较低，有利于提高界面结合力甚至可以根据；
3、本发明采用的冷喷方式喷涂能耗较少，利于环保；
4、本发明冷喷涂方式制得的涂层致密性好，可以避免在使用过程中基材与涂层发生脱落的现象；
5、本发明冷喷工艺制备的漆铜涂层硬度高、附着力好、耐磨性强。
附图说明
图1是本发明冷喷工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合冷喷工艺的流程附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用于铝合金手机壳表面冷喷漆铜涂层工艺，其具体工艺步骤如下：
步骤一，涂层研磨，利用球磨机将漆铜涂层颗粒研磨成纳米级粉末，球磨机在研磨时，球磨转速在2500-3000r/min，球磨时长在3.5-4h，球磨完成后获得涂层纳米级粉末。
步骤二，涂层筛分，利用气流筛分机对纳米级粉末颗粒进行筛分，获得10-20nm的漆铜涂层粉末。
步骤三，手机壳表面处理，对手机壳表面进行清洗、去油污处理后再进行酸洗，即是将手机壳放入盛有0.5-0.8mol/L的HCL溶液内，在45-55KHz的条件下，将其超声45-60min，超声完成后，再将手机壳放置在HCL溶液内2.5-3h，酸洗完成后，利用去离子水将手机壳表面酸洗液清洗完后，对手机壳进行干燥后备用。
步骤四，装入喷涂粉末，将纳米级漆铜涂层粉末装入冷喷涂装置内。
步骤五，供应高压气体，向冷喷装置内供应2.5-3MPa的高压气体，处于冷喷装置内的高压气体对冷喷装置内的涂层粉末进行加热并携带涂层粉末从喷枪内喷到手机壳表面，涂层粉末的加热温度在800-1200℃。
步骤六，固定手机壳，将所需喷涂的手机壳固定在可以旋转的转台表面，转台的转速为100-300r/min。
步骤七，程序设定，对冷喷涂装置进行程序设定，喷涂装置的运行轨迹需包括整个手机壳表面，喷涂装置上的喷枪与固定的手机壳呈45-60°的夹角，喷枪最前端与手机壳外表面的距离在40-60mm，在喷涂时，喷枪的行走速度在100-150mm/s，喷枪输送涂层粉末的速率在250-350g/min。
步骤八，冷喷涂，对手机壳外表面进行喷涂，手机壳外表面的喷涂区域温度不大于220℃，喷涂完成后获得具有80-110mm厚度的漆铜涂层的手机壳。
步骤九，涂层指标检测；
a、涂层附着力检测，用单面锋利刀片在涂层上进行垂直交叉法划痕至底材金属，形成1mm小方格，然后采用标准的胶带紧贴涂层5分钟左右，手持胶带一端与涂膜表面垂直迅速地将胶带撕下，观察方格表面情况，要求100％附着；
b、涂层硬度检测，削掉2H型硬度以上铅笔木质头部，使笔芯露出约3mm呈圆柱状，用砂纸将笔芯端面磨平，使铅笔与涂层表面呈45°，同时施用1kg垂直涂层表面作用的力，并将铅笔斜向前推动约10mm，按此方法选择手机壳涂层表面不同位置共做5次，然后观察涂膜表面应无任何剥落或割痕不良，则判合格；
c、耐磨性测试，用直径为7mm的圆形橡皮垂直于涂层表面，并施压力1.6-1.8kg，在行程25mm的范围内以每分钟20mm的速度来回往返摩擦30次，耐磨性检测公式如下：
其中，M1-材料磨损前质量；
M2-材料磨损后质量；
A-材料磨损面积。
实施示例：
按照上述喷涂工艺抽取手机壳对其进行冷喷涂。
实施例1：
利用球磨机将漆铜涂层颗粒研磨成纳米级粉末，研磨时，球磨转速在2500r/min，球磨时长在3.5h，获得纳米级粉末后，利用气流筛分机对纳米级粉末颗粒进行筛分，获得10nm的漆铜涂层粉末。
对手机壳表面进行清洗、去油污处理后再进行酸洗，即是将手机壳放入盛有0.5mol/L的HCL溶液内，在45KHz的条件下，将其超声45min，超声完成后，再将手机壳放置在HCL溶液内2.5h，酸洗完成后，利用去离子水将手机壳表面酸洗液清洗完后，对手机壳进行干燥后备用。
将纳米级漆铜涂层粉末装入冷喷涂装置内后为冷喷装置供应2.5MPa的高压气体，高压气体对冷喷装置内的涂层粉末进行加热，涂层粉末的加热温度至800℃。
将所需喷涂的手机壳固定在可以旋转的转台表面，转台的转速为100r/min。
对冷喷涂装置进行程序设定，喷涂装置的运行轨迹需包括整个手机壳表面，喷涂装置上的喷枪与固定的手机壳呈45°的夹角，喷枪最前端与手机壳外表面的距离在40mm，在喷涂时，喷枪的行走速度在100mm/s，喷枪输送涂层粉末的速率在250g/min。
对手机壳外表面进行喷涂，手机壳外表面的喷涂区域温度为210℃，喷涂完成后获得具有80mm厚度的漆铜涂层的手机壳。
实施例2：
利用球磨机将漆铜涂层颗粒研磨成纳米级粉末，研磨时，球磨转速在2800r/min，球磨时长在3.8h，获得纳米级粉末后，利用气流筛分机对纳米级粉末颗粒进行筛分，获得15nm的漆铜涂层粉末。
对手机壳表面进行清洗、去油污处理后再进行酸洗，即是将手机壳放入盛有0.6mol/L的HCL溶液内，在50KHz的条件下，将其超声55min，超声完成后，再将手机壳放置在HCL溶液内2.8h，酸洗完成后，利用去离子水将手机壳表面酸洗液清洗完后，对手机壳进行干燥后备用。
将纳米级漆铜涂层粉末装入冷喷涂装置内后为冷喷装置供应2.8MPa的高压气体，高压气体对冷喷装置内的涂层粉末进行加热，涂层粉末的加热温度至1000℃。
将所需喷涂的手机壳固定在可以旋转的转台表面，转台的转速为200r/min。
对冷喷涂装置进行程序设定，喷涂装置的运行轨迹需包括整个手机壳表面，喷涂装置上的喷枪与固定的手机壳呈55°的夹角，喷枪最前端与手机壳外表面的距离在50mm，在喷涂时，喷枪的行走速度在120mm/s，喷枪输送涂层粉末的速率在300g/min。
对手机壳外表面进行喷涂，手机壳外表面的喷涂区域温度为200℃，喷涂完成后获得具有100mm厚度的漆铜涂层的手机壳。
实施例3：
利用球磨机将漆铜涂层颗粒研磨成纳米级粉末，研磨时，球磨转速在3000r/min，球磨时长在4h，获得纳米级粉末后，利用气流筛分机对纳米级粉末颗粒进行筛分，获得20nm的漆铜涂层粉末。
对手机壳表面进行清洗、去油污处理后再进行酸洗，即是将手机壳放入盛有0.8mol/L的HCL溶液内，在55KHz的条件下，将其超声60min，超声完成后，再将手机壳放置在HCL溶液内3h，酸洗完成后，利用去离子水将手机壳表面酸洗液清洗完后，对手机壳进行干燥后备用。
将纳米级漆铜涂层粉末装入冷喷涂装置内后为冷喷装置供应3MPa的高压气体，高压气体对冷喷装置内的涂层粉末进行加热，涂层粉末的加热温度至1200℃。
将所需喷涂的手机壳固定在可以旋转的转台表面，转台的转速为300r/min。
对冷喷涂装置进行程序设定，喷涂装置的运行轨迹需包括整个手机壳表面，喷涂装置上的喷枪与固定的手机壳呈55°的夹角，喷枪最前端与手机壳外表面的距离在60mm，在喷涂时，喷枪的行走速度在150mm/s，喷枪输送涂层粉末的速率在350g/min。
对手机壳外表面进行喷涂，手机壳外表面的喷涂区域温度为190℃，喷涂完成后获得具有110mm厚度的漆铜涂层的手机壳。
选取上述实施例中具有漆铜涂层的手机壳进行附着力指标检测、硬度指标检测和耐磨性指标检测，每项指标重复检测三次，检测结果如下表1所示：
表1手机壳涂层指标检测结果
根据表1检测结果可知，本发明采用的冷喷工艺制备的手机壳漆铜涂层的附着力均达到5B，涂层硬度基本稳定在6H，涂层的耐磨性也较强。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (7)
1.一种用于铝合金手机壳表面冷喷漆铜涂层工艺，其特征在于，所述具体工艺步骤如下：
步骤一，涂层研磨，利用球磨机将漆铜涂层颗粒研磨成纳米级粉末，球磨机在研磨时，球磨转速在2500-3000r/min，球磨时长在3.5-4h，球磨完成后获得涂层纳米级粉末；
步骤二，涂层筛分，利用气流筛分机对纳米级粉末颗粒进行筛分，获得10-20nm的漆铜涂层粉末；
步骤三，手机壳表面处理，对手机壳表面进行清洗、去油污处理后再进行酸洗，酸洗完成后，利用去离子水将手机壳表面酸洗液清洗后，对手机壳进行干燥后备用；
步骤四，装入喷涂粉末，将纳米级漆铜涂层粉末装入冷喷涂装置内；
步骤五，供应高压气体，向冷喷装置内供应高压气体，处于冷喷装置内的高压气体对冷喷装置内的涂层粉末进行加热并携带涂层粉末从喷枪内喷到手机壳表面，涂层粉末的加热温度在800-1200℃；
步骤六，固定手机壳，将所需喷涂的手机壳固定在可以旋转的转台上；
步骤七，程序设定，对冷喷涂装置进行程序设定，喷涂装置的运行轨迹需包括整个手机壳表面，程序设定内容包括喷涂装置上的喷枪与固定的手机壳之间的夹角，喷枪最前端与手机壳外表面之间的，喷枪的行走速度，喷枪输送涂层粉末的速率；
步骤八，冷喷涂，对手机壳外表面进行喷涂，手机壳外表面的喷涂区域温度不大于220℃，喷涂完成后获得具有漆铜涂层的手机壳；
步骤九，涂层指标检测；
a、涂层附着力检测；附着力反映出涂层材料与被涂面之间的坚牢程度；
b、涂层硬度检测，硬度反映出涂层材料对机械力的抵抗能力；
c、耐磨性测试，耐磨性是指涂料材料抵抗机械磨损的能力。
2.根据权利要求1所述的一种用于铝合金手机壳表面冷喷漆铜涂层工艺，其特征在于，所述步骤三中酸洗过程是将手机壳放入盛有0.5-0.8mo l/L的HCL溶液内，在45-55KHz的条件下，将其超声45-60min，超声完成后，再将手机壳放置在HCL溶液内2.5-3h。
3.根据权利要求1所述的一种用于铝合金手机壳表面冷喷漆铜涂层工艺，其特征在于，所述步骤五中供应的是2.5-3MPa的高压气体。
4.根据权利要求1所述的一种用于铝合金手机壳表面冷喷漆铜涂层工艺，其特征在于，所述步骤六中转台的转速为100-300r/min。
5.根据权利要求1所述的一种用于铝合金手机壳表面冷喷漆铜涂层工艺，其特征在于，所述步骤七程序设定中喷涂装置上的喷枪与固定的手机壳呈45-60°的夹角，喷枪最前端与手机壳外表面的距离在40-60mm，在喷涂时，喷枪的行走速度在100-150mm/s，喷枪输送涂层粉末的速率在250-350g/min。
6.根据权利要求1所述的一种用于铝合金手机壳表面冷喷漆铜涂层工艺，其特征在于，所述步骤六中漆铜涂层的厚度在80-110mm。
7.根据权利要求1所述的一种用于铝合金手机壳表面冷喷漆铜涂层工艺，其特征在于，所述步骤九中耐磨性检测公式如下：
其中，M1-材料磨损前质量；
M2-材料磨损后质量；
A-材料磨损面积。
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