CN116174268A - 一种环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺，涉及静电喷涂技术领域。该防腐涂料静电喷涂工艺，其步骤包括：步骤一、对工件的表面进行预处理；步骤二、对表面预处理后的工件进行脱脂、空烧；步骤三、对空烧后的工件进行粗面化处理；步骤四、对粗面化处理后的工件采用静电喷涂方式在工件加工面进行底涂，并烘干后形成底涂层；步骤五、在工件底涂层上采用静电喷涂方式进行面涂，并烘干、烧结、冷却后，完成喷涂。步骤四和步骤五所用的涂料均为防腐涂料，以质量份数计，其原料组成包括：含氟树脂39‑52份、固化剂3‑6份、流平剂5‑6份、石墨烯粉末1.5‑2份、木质纤维素粉末4‑5份。

Description

一种环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺
技术领域
本发明涉及静电喷涂技术领域，特别涉及一种环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺。
背景技术
随着对VOC(挥发性有机化合物)污染防治管控逐渐加强，以及人们对环境保护观念的转变，传统溶剂性涂料受到越来越多的限值。粉末涂料以其无污染、可回收、效率高、容易实现自动化等特点，发展迅速。粉末涂料主要用于金属基材上的装饰涂层，其涂装方式采用静电喷涂。静电喷涂是指利用电晕放电原理使雾化涂料在高压直流电场作用下荷负电，并吸附于荷正电基底表面放电的涂装方法。静电喷涂设备由喷枪、喷杯以及静电喷涂高压电源等组成。静电喷涂工艺中高温固化的目的是将工件皮层表面的粉末涂料加热到规定的温度并保温相应的时间，使其熔化、流平、固化，从而得到我们想要的工件表面效果。
目前，大多数环保设备的壳体采用铝制钣金，成本低，质轻的特点。为了使环保设备的壳体在自然条件下或工况条件下，不受与其所处环境介质发生化学或电化学作用而引起的退化和破坏，需要在壳体表面涂覆防腐涂层。然而，现有的铝合金型材的大多数静电喷涂工艺存在所得涂层的附着力不理想，耐磨性差等问题。因此如何提高环保设备上的防腐涂料附着力，耐磨性是行业的研究课题。
发明内容
为了解决背景技术中提到的现有的铝合金型材的大多数静电喷涂工艺存在所得涂层的附着力不理想，耐磨性差问题。本发明提供一种防腐涂料静电喷涂工艺，可以提高防腐涂层的附着力，并且具有高耐磨性。
具体的方案为：
一种环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺，其步骤包括：
步骤一、对工件的表面进行预处理；
步骤二、对表面预处理后的工件进行脱脂、空烧；
步骤三、对空烧后的工件进行粗面化处理；
步骤四、对粗面化处理后的工件采用静电喷涂方式在工件加工面进行底涂，并烘干后形成底涂层；
步骤五、在工件底涂层上采用静电喷涂方式进行面涂，并烘干、烧结、冷却后，完成喷涂。
步骤四和步骤五所用的涂料均为防腐涂料，以质量份数计，其原料组成包括：含氟树脂39-52份、固化剂3-6份、流平剂5-6份、石墨烯粉末1.5-2份、木质纤维素粉末4-5份。
在实施上述实施例时，优选地，步骤一的表面处理工序为使用水砂纸对工件表面打磨，然后喷淋水洗，喷淋温度为60-70℃，喷淋压力为0.1-0.3MPa，喷淋时间为1-3min，干燥即可。
在实施上述实施例时，优选地，步骤二的脱脂、脱脂工序为将工件浸泡于除油剂中1-3min，然后喷淋水洗，喷淋温度为60-70℃，喷淋压力为0.1-0.3MPa，喷淋时间为1-3min，干燥后将工件至于200-250℃下空烧3-5min。
在实施上述实施例时，优选地，步骤三的粗面化处理工序为将粒径为50μm～100μm的氧化铝颗粒装入压缩机，调整压力为0.5-0.7MPa，直压式将氧化铝颗粒向工件加工面发射，进行喷丸处理。
在实施上述实施例时，优选地，步骤四的静电喷涂参数为：静电高压40～60kV，静电电流10-12μA，供粉气压0.25～0.35MPa，二次进风气压0.25～0.3MPa，流化气压0.04～0.07MPa，工件距喷枪口150～300mm。
在实施上述实施例时，优选地，步骤五的静电喷涂参数为：静电高压70～90kV，静电电流15-20μA，供粉气压0.45～0.55MPa，二次进风气压0.35～0.45MPa，流化气压0.05～0.10MPa，工件距喷枪口150～300mm。
在实施上述实施例时，优选地，所述防腐涂料中的含氟树脂选自聚四氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、可溶性聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯中的一种或多种。
在实施上述实施例时，优选地，所述防腐涂料中的石墨烯粉末粒径为800-1200目。
在实施上述实施例时，优选地，所述防腐涂料中的木质纤维素粉末粒径为400-500目。
在实施上述实施例时，优选地，所述防腐涂料为粉末涂料，粒径为100-200目。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明的环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺，首先通过一系列的预处理包括对工件进行表面打磨、脱脂、空烧、粗面化处理，使得工件具有良好的受面，并且控制静电喷涂参数，使得底涂层在工件上具有强附着力。此外，静电喷涂用的防腐涂料在原料组分中以含氟树脂为基底，利用含氟树脂与大部分材料都具有强附着力，通过涂料与工艺的协同作用，提高防腐涂层在铝制钣金的附着力。
2、本发明的环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺，静电喷涂用的防腐涂料其组分中采用含氟树脂，利用含氟树脂的高耐磨性提高了涂层的耐磨能力。并且组分中还添加有石墨烯粉末，石墨烯粉末同样能够提高涂层的耐磨能力，通过两者的协同作用，保证涂层具有高耐磨性。
3、本发明的环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺，静电喷涂用的防腐涂料其组分中添加有石墨烯粉末，并且还添加有木质纤维素粉末，石墨烯粉末与木质纤维素粉末先混合，使得石墨烯粉末可以填充进木质纤维素粉末的孔隙中，获得的混合粉末能够增强树脂的耐冲击性。然后将混合粉末与其他组分熔融，这一过程中木质纤维素粉末表现出优异的分散性，使得挤出的造粒料充分含有混合粉末，经过球磨后的粉末涂料形成的防腐涂层表现出优异的耐冲击性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例和对比例的试剂说明如下：
含氟树脂：聚四氟乙烯，日本大金；
固化剂：酚类固化剂，DEH 84，陶氏；
石墨烯粉末：粒径为800目；
木制纤维素粉末：粒径为400目；
流平剂：聚丙烯酸酯，日兴新材。
需要说明的是，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
1、防腐涂料的制备：
按以质量份数计，防腐涂料原料组分为：含氟树脂39份、固化剂3份、流平剂6份、石墨烯粉末2份、木质纤维素粉末5份。
S1、将石墨烯粉末和木制纤维素粉末混合，在高速搅拌机上搅拌25min，备用；
S2、将得到的粉末混合物，与含氟树脂、固化剂、流平剂混合，在高速搅拌机上搅拌混合5min，加入双螺杆挤出机中，温度控制在150-200℃区间，熔融混合后挤出，经剪切造粒，备用；
S3、将造粒进行球磨，得到环保设备用的防腐涂料，防腐涂料粒径为100目。
2、环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺：
步骤一、使用水砂纸对工件表面打磨，然后喷淋水洗，喷淋温度为60℃，喷淋压力为0.1MPa，喷淋时间为1min，干燥即可；
步骤二、将打磨后的工件浸泡于除油剂中1-3min，然后喷淋水洗，喷淋温度为60℃，喷淋压力为0.1MPa，喷淋时间为1min，干燥后将工件至于200℃下空烧3min；
步骤三、将粒径为50μm的氧化铝颗粒装入压缩机，调整压力为0.5MPa，直压式将氧化铝颗粒向工件加工面发射，进行喷丸处理；
步骤四、对粗面化处理后的工件将防腐涂料采用静电喷涂方式在工件加工面进行底涂，静电喷涂参数为：静电高压40kV，静电电流10μA，供粉气压0.25MPa，二次进风气压0.25MPa，流化气压0.04MPa，工件距喷枪口150mm，并在150℃下烘烤20min后形成底涂层；
步骤五、在工件底涂层上将防腐涂料采用静电喷涂方式进行面涂，静电高压70kV，静电电流15μA，供粉气压0.45MPa，二次进风气压0.35MPa，流化气压0.05MPa，工件距喷枪口150mm，并在200℃下烘烤15min后、烧结、冷却后，获得涂装好的加工件。
实施例2
1、防腐涂料的制备：
按以质量份数计，防腐涂料原料组分为：含氟树脂52份、固化剂6份、流平剂5份、石墨烯粉末1.5份、木质纤维素粉末5份。
S1、将石墨烯粉末和木制纤维素粉末混合，在高速搅拌机上搅拌25min，备用；
S2、将得到的粉末混合物，与含氟树脂、固化剂、流平剂混合，在高速搅拌机上搅拌混合10min，加入双螺杆挤出机中，温度控制在150-200℃区间，熔融混合后挤出，经剪切造粒，备用；
S3、将造粒进行球磨，得到环保设备用的防腐涂料，防腐涂料粒径为200目。
2、环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺：
步骤一、使用水砂纸对工件表面打磨，然后喷淋水洗，喷淋温度为70℃，喷淋压力为0.3MPa，喷淋时间为3min，干燥即可；
步骤二、将打磨后的工件浸泡于除油剂中3min，然后喷淋水洗，喷淋温度为70℃，喷淋压力为0.3MPa，喷淋时间为3min，干燥后将工件至于250℃下空烧5min；
步骤三、将粒径为100μm的氧化铝颗粒装入压缩机，调整压力为0.7MPa，直压式将氧化铝颗粒向工件加工面发射，进行喷丸处理；
步骤四、对粗面化处理后的工件将防腐涂料采用静电喷涂方式在工件加工面进行底涂，静电喷涂参数为：静电高压60kV，静电电流12μA，供粉气压0.35MPa，二次进风气压0.3MPa，流化气压0.07MPa，工件距喷枪口300mm，并在150℃下烘烤20min后形成底涂层；
步骤五、在工件底涂层上将防腐涂料采用静电喷涂方式进行面涂，静电高压90kV，静电电流20μA，供粉气压0.55MPa，二次进风气压0.45MPa，流化气压0.10MPa，工件距喷枪口300mm，并在200℃下烘烤15min后、烧结、冷却后，获得涂装好的加工件。
实施例3
1、防腐涂料的制备：
按以质量份数计，防腐涂料原料组分为：含氟树脂52份、固化剂6份、流平剂6份、石墨烯粉末2份、木质纤维素粉末4份。
S1、将石墨烯粉末和木制纤维素粉末混合，在高速搅拌机上搅拌25min，备用；
S2、将得到的粉末混合物，与含氟树脂、固化剂、流平剂混合，在高速搅拌机上搅拌混合10min，加入双螺杆挤出机中，温度控制在150-200℃区间，熔融混合后挤出，经剪切造粒，备用；
S3、将造粒进行球磨，得到环保设备用的防腐涂料，防腐涂料粒径为100目。
2、环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺：
步骤一、使用水砂纸对工件表面打磨，然后喷淋水洗，喷淋温度为70℃，喷淋压力为0.3MPa，喷淋时间为3min，干燥即可；
步骤二、将打磨后的工件浸泡于除油剂中3min，然后喷淋水洗，喷淋温度为70℃，喷淋压力为0.1MPa，喷淋时间为3min，干燥后将工件至于200℃下空烧5min；
步骤三、将粒径为100μm的氧化铝颗粒装入压缩机，调整压力为0.7MPa，直压式将氧化铝颗粒向工件加工面发射，进行喷丸处理；
步骤四、对粗面化处理后的工件将防腐涂料采用静电喷涂方式在工件加工面进行底涂，静电喷涂参数为：静电高压60kV，静电电流10μA，供粉气压0.25MPa，二次进风气压0.25MPa，流化气压0.04MPa，工件距喷枪口300mm，并在150℃下烘烤20min后形成底涂层；
步骤五、在工件底涂层上将防腐涂料采用静电喷涂方式进行面涂，静电高压70kV，静电电流15μA，供粉气压0.55MPa，二次进风气压0.45MPa，流化气压0.10MPa，工件距喷枪口150mm，并在200℃下烘烤15min后、烧结、冷却后，获得涂装好的加工件。
对比例1
1、防腐涂料的制备：
按以质量份数计，防腐涂料原料组分为：含氟树脂39份、固化剂3份、流平剂6份、石墨烯粉末2份、木质纤维素粉末5份。
S1、将石墨烯粉末和木制纤维素粉末混合，在高速搅拌机上搅拌25min，备用；
S2、将得到的粉末混合物，与含氟树脂、固化剂、流平剂混合，在高速搅拌机上搅拌混合5min，加入双螺杆挤出机中，温度控制在150-200℃区间，熔融混合后挤出，经剪切造粒，备用；
S3、将造粒进行球磨，得到环保设备用的防腐涂料，防腐涂料粒径为100目。
2、环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺：
步骤一、将防腐涂料采用静电喷涂方式在工件加工面进行底涂，静电喷涂参数为：静电高压40kV，静电电流10μA，供粉气压0.25MPa，二次进风气压0.25MPa，流化气压0.04MPa，工件距喷枪口150mm，并在150℃下烘烤20min后形成底涂层；
步骤二、在工件底涂层上将防腐涂料采用静电喷涂方式进行面涂，静电高压70kV，静电电流15μA，供粉气压0.45MPa，二次进风气压0.35MPa，流化气压0.05MPa，工件距喷枪口150mm，并在200℃下烘烤15min后、烧结、冷却后，获得涂装好的加工件。
对比例2
1、防腐涂料的制备：
按以质量份数计，防腐涂料原料组分为：含氟树脂39份、固化剂3份、流平剂6份、木质纤维素粉末5份。
S1、将含氟树脂、固化剂、流平剂、木制纤维素粉末混合，在高速搅拌机上搅拌混合5min，加入双螺杆挤出机中，温度控制在150-200℃区间，熔融混合后挤出，经剪切造粒，备用；
S2、将造粒进行球磨，得到环保设备用的防腐涂料，防腐涂料粒径为100目。
2、环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺：
步骤一、使用水砂纸对工件表面打磨，然后喷淋水洗，喷淋温度为60℃，喷淋压力为0.1MPa，喷淋时间为1min，干燥即可；
步骤二、将打磨后的工件浸泡于除油剂中1-3min，然后喷淋水洗，喷淋温度为60℃，喷淋压力为0.1MPa，喷淋时间为1min，干燥后将工件至于200℃下空烧3min；
步骤三、将粒径为50μm的氧化铝颗粒装入压缩机，调整压力为0.5MPa，直压式将氧化铝颗粒向工件加工面发射，进行喷丸处理；
步骤四、对粗面化处理后的工件将防腐涂料采用静电喷涂方式在工件加工面进行底涂，静电喷涂参数为：静电高压40kV，静电电流10μA，供粉气压0.25MPa，二次进风气压0.25MPa，流化气压0.04MPa，工件距喷枪口150mm，并在150℃下烘烤20min后形成底涂层；
步骤五、在工件底涂层上将防腐涂料采用静电喷涂方式进行面涂，静电高压70kV，静电电流15μA，供粉气压0.45MPa，二次进风气压0.35MPa，流化气压0.05MPa，工件距喷枪口150mm，并在200℃下烘烤15min后、烧结、冷却后，获得涂装好的加工件。
对比例3
1、防腐涂料的制备：
按以质量份数计，防腐涂料原料组分为：含氟树脂39份、固化剂3份、流平剂6份、石墨烯粉末2份。
S1、将含氟树脂、固化剂、流平剂、石墨烯粉末混合，在高速搅拌机上搅拌混合5min，加入双螺杆挤出机中，温度控制在150-200℃区间，熔融混合后挤出，经剪切造粒，备用；
S2、将造粒进行球磨，得到环保设备用的防腐涂料，防腐涂料粒径为100目。
2、环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺：
步骤一、使用水砂纸对工件表面打磨，然后喷淋水洗，喷淋温度为60℃，喷淋压力为0.1MPa，喷淋时间为1min，干燥即可；
步骤二、将打磨后的工件浸泡于除油剂中1-3min，然后喷淋水洗，喷淋温度为60℃，喷淋压力为0.1MPa，喷淋时间为1min，干燥后将工件至于200℃下空烧3min；
步骤三、将粒径为50μm的氧化铝颗粒装入压缩机，调整压力为0.5MPa，直压式将氧化铝颗粒向工件加工面发射，进行喷丸处理；
步骤四、对粗面化处理后的工件将防腐涂料采用静电喷涂方式在工件加工面进行底涂，静电喷涂参数为：静电高压40kV，静电电流10μA，供粉气压0.25MPa，二次进风气压0.25MPa，流化气压0.04MPa，工件距喷枪口150mm，并在150℃下烘烤20min后形成底涂层；
步骤五、在工件底涂层上将防腐涂料采用静电喷涂方式进行面涂，静电高压70kV，静电电流15μA，供粉气压0.45MPa，二次进风气压0.35MPa，流化气压0.05MPa，工件距喷枪口150mm，并在200℃下烘烤15min后、烧结、冷却后，获得涂装好的加工件。
采用若干铝制板作为工件，分别进行实施例1-3和对比例1-3的方法加工，将获得样板进行如下测试：
附着力测试：参照GB/T9286-1998；
耐磨性测试：在HSR-2M型高速往复摩擦实验机上进行。采用球盘接触方式，对偶件为直径5mm的GCr15轴承钢球(洛氏硬度61～63)，测试载荷30N，磨损时间5min，测出磨损量；
耐冲击性测试：落锤冲头直径为16mm，将重锤置于适当的高度自由落下，直接冲击涂层表面，使涂层表面产生一个深度为2.5mm±0.3mm的凹坑，观察凹坑及周边的涂层变化情况；
防腐测试：在60％硝酸，95℃下浸泡30天，观察测试板表面。
其性能检测结果如表1所示：
表1
附着力 耐冲击 磨损量 防腐蚀测试
实施例1 0级 无开裂，无脱落 3.50 涂层无起皮，微孔，脱落
实施例2 0级 无开裂，无脱落 3.46 涂层无起皮，微孔，脱落
实施例3 0级 无开裂，无脱落 3.52 涂层无起皮，微孔，脱落
对比例1 2级 少量开裂 3.55 涂层无起皮，微孔，脱落
对比例2 0级 大量开裂脱落 4.89 涂层无起皮，微孔，脱落
对比例3 0级 大量开裂 4.52 涂层无起皮，微孔，脱落
由表1的测试结果可知，对比例1的喷涂工艺未对工件进行预处理，导致其附着力下降。
对比例2的组分中缺少石墨烯粉末，磨损量增加，且无法与木质纤维素协同作用导致耐冲击性下降。
对比例3的组分中缺少木质纤维素，无法与石墨烯协同作用，导致耐磨性下降。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺，其特征在于，其步骤包括：
步骤一、对工件的表面进行预处理；
步骤二、对表面预处理后的工件进行脱脂、空烧；
步骤三、对空烧后的工件进行粗面化处理；
步骤四、对粗面化处理后的工件采用静电喷涂方式在工件加工面进行底涂，并烘干后形成底涂层；
步骤五、在工件底涂层上采用静电喷涂方式进行面涂，并烘干、烧结、冷却后，完成喷涂；
步骤四和步骤五所用的涂料均为防腐涂料，以质量份数计，其原料组成包括：含氟树脂39-52份、固化剂3-6份、流平剂5-6份、石墨烯粉末1.5-2份、木质纤维素粉末4-5份。
2.根据权利要求1所述的环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺，其特征在于，步骤一的表面处理工序为使用水砂纸对工件表面打磨，然后喷淋水洗，喷淋温度为60-70℃，喷淋压力为0.1-0.3MPa，喷淋时间为1-3min，干燥即可。
3.根据权利要求1所述的环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺，其特征在于，步骤二的脱脂、脱脂工序为将工件浸泡于除油剂中1-3min，然后喷淋水洗，喷淋温度为60-70℃，喷淋压力为0.1-0.3MPa，喷淋时间为1-3min，干燥后将工件至于200-250℃下空烧3-5min。
4.根据权利要求1所述的环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺，其特征在于，步骤三的粗面化处理工序为将粒径为50μm～100μm的氧化铝颗粒装入压缩机，调整压力为0.5-0.7MPa，直压式将氧化铝颗粒向工件加工面发射，进行喷丸处理。
5.根据权利要求1所述的环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺，其特征在于，步骤四的静电喷涂参数为：静电高压40～60kV，静电电流10-12μA，供粉气压0.25～0.35MPa， 二次进风气压0.25～0.3MPa，流化气压0.04～0.07MPa，工件距喷枪口 150～300mm。
6.根据权利要求1所述的环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺，其特征在于，步骤五的静电喷涂参数为：静电高压70～90kV，静电电流15-20μA，供粉气压0.45～0.55MPa， 二次进风气压0.35～0.45MPa，流化气压0.05～0.10MPa，工件距喷枪口 150～300mm。
7.根据权利要求1所述的环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺，其特征在于，所述防腐涂料中的含氟树脂选自聚四氟乙烯、全氟乙烯丙烯共聚物、可溶性聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚偏氟乙烯中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺，其特征在于，所述防腐涂料中的石墨烯粉末粒径为800-1200目。
9.根据权利要求1所述的环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺，其特征在于，所述防腐涂料中的木质纤维素粉末粒径为400-500目。
10.根据权利要求1所述的环保设备的防腐涂料静电喷涂工艺，其特征在于，所述防腐涂料为粉末涂料，粒径为100-200目。
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