专利名称：泡沫铝的粉末静电喷涂工艺方法
技术领域：
本发明属于泡沫金属表面粉末静电喷涂技术，主要提出一种泡沫铝的粉末静电喷涂工艺方法。
背景技术：
泡沫铝具有质轻、吸声、隔热、阻燃、阻尼、电磁屏蔽以及它同时具备金属铝固有的强度、韧性、刚性、耐热、不燃、传热、防火、防潮、可加工和金属光泽等优异性能，因而在军事及民用上具有广阔的应用前景，目前已在铁路、高速公路、工厂、体育场等防音(噪声)场合及商场、宾馆等作为内外装饰材料获得实际应用。在使用泡沫铝的过程中，人们发现泡沫铝外观颜色单一，其色彩在某些使用场合与环境不太谐调，例如在体育场、商场、宾馆等作为室内装饰材料使用时，有些场所要求使用颜色浅、或色彩柔和的泡沫铝，有些场合要求使用一些庄重、大方、色彩较重的泡沫铝。为了满足这些要求，有时施工时在泡沫铝表面再镶嵌一层装饰材料，这样不仅增加了成本，而且会影响泡沫铝的原有性能；另外，泡沫铝的耐蚀性及耐候性也有待提高。目前泡沫铝表面彩化采用的主要方法有喷漆等液态涂料和粉末热喷涂两种方法，这两种方法存在的缺点是液态涂料易在泡沫铝孔底流淌，从而造成泡沫铝的表面涂层薄、孔底厚的不均匀现象；粉末热喷涂方法也容易造成孔上和孔底涂层厚度的不均匀性。粉末静电喷涂是金属防腐、装饰性涂层的一种新工艺、新技术，是替代液体涂料的喷涂工艺，由于是无溶剂喷涂，因而彻底清除了环境污染的现象，另外静电喷涂的涂层附着力、耐腐蚀性、耐冲击强度、抗紫外线能力要比液体涂层高出几十倍，而且静电喷涂与液体喷涂的费效比和能源综合经济指标也是极其优越的。粉末静电喷涂的设备主要有能产生直流高压的静电发生器；将粉末喷射出来并将粉末雾化的喷枪；供粉系统和粉末回收系统。其工作原理是被喷涂工件接地为正极，喷枪出粉处接有放电针，喷枪内产生的负高压通过放电针就会产生电晕放电现象，此时带负电荷的粉末微粒在静电和压缩空气气流的作用下，到达工件表面，由于静电力吸引，使粉末均匀地吸附在工件表面时不会脱落，然后工件进入固化炉流平固化，控制好温度和时间，最后形成紧密地并和工件结合牢固地均匀光滑致密的涂层。概括之静电喷涂技术是将各种色彩、各种功能的塑料粉末通过高压静电设备充电，粉末在电场的作用下均匀地吸附在工件表面上，然后经过高温固化，粉末颗粒就会融化成一层致密的保护层牢牢附着在工件表面。随着各种材料的问世，也随着各种色彩及特殊功能的塑料粉末制备技术的迅速发展，粉末静电喷涂技术也达到了空前的发展及应用。
泡沫铝是一种导电的蜂窝结构，因此可以采用粉末静电喷涂的方法制备涂层。但是由于泡沫铝的特殊性，其直接采用现有的粉末静电喷涂工艺存在明显缺陷，多次试验表明，采用传统的粉末静电喷涂工艺对泡沫铝表面进行涂装，喷枪喷出的粉末大部分还没来得及吸附在泡沫铝表面就已经脱落，结果导致制备出的涂层厚薄不均匀，另外增大了脱落粉末回收的工作量。
发明内容
本发明的目的是提出一种泡沫铝的粉末静电喷涂工艺方法，通过该工艺方法可使泡沫铝获得均匀、附着力强的塑料粉末涂层。
本发明提出的粉末静电喷涂工艺方法是在现有粉末静电喷涂工艺的基础上，并经改进后提出，本发明对采用现有工艺方法在泡沫铝表面进行粉末静电喷涂所存在的问题进行了认真分析，并经过多次实验和现场实践，认为造成泡沫铝喷涂层不均匀、附着力较差的原因是由泡沫铝本身的特殊结构所致，泡沫铝在制备过程中其表面会形成一层三氧化二铝薄膜，这层薄膜的电阻比一般金属大，也就是说泡沫铝的表面导电率比一般金属都要低，这层较大电阻的三氧化二铝薄膜在静电喷涂时会影响电场吸附力，粉末因电场吸附力不够而不易被吸附在工件上，从而导致喷涂粉末在工件表面不均匀，附着力不强。
本发明所提出的改进工艺在于提高泡沫铝的自身温度，使其温度高于所喷粉末的熔化温度5～10℃，保温时间10～20分钟。即在进行静电喷涂工序前对泡沫铝进行加热处理，并使泡沫铝在热状态下进行粉末静电喷涂处理。泡沫铝工件被加热后，其工件的温度高于粉末熔化温度，所以带电粉末从喷枪出来后，在电场吸附和加热熔化的双重作用下，使粉末均匀吸附在工件上。
本发明提出的泡沫铝表面粉末静电喷涂的工艺流程为半成品泡沫铝→除油→加热→粉末静电喷涂→固化→成品泡沫铝。
除油为了增加涂层与泡沫铝之间的结合力，静电喷涂前泡沫铝表面必须进行除油处理。由于泡沫铝表面是不规则的盲孔结构，普通的除油方法常常会因为除油后水冲洗不干净导致泡沫铝发生腐蚀，由此本发明采用丙酮、汽油或煤油等易挥发的溶剂进行超声波清洗除油，使微孔里的溶剂能慢慢挥发出来，对泡沫铝不会造成腐蚀。除油后，在空气中须至少放置一天时间，然后进入下道加热工艺。超声波清洗机的频率为40～59kHz，时间3～10分钟。
泡沫铝进行超声波除油的原理是由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合。在这种被称之为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成超过1000个气压的瞬间高压，连续不断地产生瞬间高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击物件表面，使泡沫铝的表面及孔隙中的污垢迅速剥落，从而达到工件表面净化的目的。除油后，将工件从溶剂中取出，残余在盲孔里的挥发性溶剂还能慢慢挥发出来，对泡沫铝不会造成腐蚀。因此，除油后，工件须在空气中至少放置一天时间，然后进入下道工序。
加热由于泡沫铝表面具有一层三氧化二铝薄膜且其电阻较一般金属大，须在清洗除油后对泡沫铝进行加热处理，加热温度高于所喷粉末的熔化温度5～10℃，保温时间10～20分钟。加热后，泡沫铝须在热状态下进行粉末静电喷涂。泡沫铝工件加热温度应略高于粉末熔化的温度，即工件加热的温度＝粉末熔化的温度+5～10℃，选择为170～220℃，保温时间10～20分钟。多次试验表明，低于此温度段，喷涂层的表面效果不好，即厚薄同样不均匀，因为低于粉末的熔化温度，就起不到进一步吸附粉末、熔化粉末的作用；高于该温度段，不仅浪费能源，而且有可能影响到泡沫铝的其它性能。
粉末静电喷涂工序本发明工艺方法中其粉末静电喷涂工序与现有工艺相同。用于静电喷涂的粉末涂料一般是以树脂为基料，配以固化剂、颜料、填料和其它原料而得到的配方材料，制备彩色泡沫铝的粉末涂料主要是以环氧树脂为基料的热固性树脂。将各种彩色塑料粉末通过高压静电设备充电，粉末在电场的作用下均匀的吸附在热的泡沫铝工件表面上，由于泡沫铝表面温度稍高于粉末熔化的温度，所以喷涂后，粉末在静电吸附和热熔化的双重作用下，大部分已吸附在工件上，然后再经过高温固化，固化温度160～210℃，固化时间10～30分钟。粉末颗粒就会熔化成一层均匀光滑致密的保护层牢牢附着在泡沫铝工件的表面。
在喷涂时要注意以下问题1、在喷涂前须将施工设备彻底清除干净，以避免混粉所造成的颜色不一致。
2、施工设备和施工环境必须保持清洁，避免灰尘混入而造成工件表面出现颗粒。
3、粉末使用前须经过140目筛。
4、静电喷涂电压在50～100kv范围内调整，喷粉气压为0.5～1.5kg/cm，喷枪口与工件之间的距离保持在150～300mm之间。
泡沫铝表面经本发明的粉末静电喷涂工艺处理后，外观质量美观，颜色丰富多彩，且涂层仍具有金属光泽，孔上和孔底涂层厚度均匀，涂层附着力及机械强度较强，而且泡沫铝的原性能保持不变。
具体实施例方式
给出本发明实施例，但不构成对本发明的任何限制实施例1普兰色泡沫铝的制备方法将泡沫铝工件放在盛有丙酮溶剂的超声波清洗机中进行除油处理，频率为40kHz，时间5分钟。除油后，放置一天，然后在烘箱中加热到190℃，保温10分钟；然后立即进行喷涂，所喷粉末名称为316，固化条件为同化温度180℃，固化时间15分钟。
实施例2深灰色泡沫铝的制备方法将泡沫铝工件放在盛有丙酮溶剂的超声波清洗机中进行除油处理，频率为40kHz，时间5分钟。除油后，放置一天，然后在烘箱中加热到190℃，保温10分钟；然后立即进行喷涂；所喷粉末名称为448，固化条件为固化温度180℃，固化时间15分钟。
实施例3土耳其白色泡沫铝的制备方法将泡沫铝工件放在盛有丙酮溶剂的超声波清洗机中进行除油处理，频率为40kHz，时间5分钟。除油后，放置一天，然后在烘箱中加热到190℃，保温10分钟；然后立即进行喷涂；所喷粉末名称为661，固化条件为固化温度180℃，固化时间15分钟。
实施例4浅灰色泡沫铝的制备方法将泡沫铝工件放在盛有丙酮溶剂的超声波清洗机中进行除油处理，频率为40kHz，时间5分钟。除油后，放置一天，然后在烘箱中加热到190℃，保温15分钟，然后立即进行喷涂；所喷粉末名称为W1418，固化条件为固化温度180℃，固化时间18分钟。
实施例5黑砂纹色泡沫铝的制备方法将泡沫铝工件放在盛有丙酮溶剂的超声波清洗机中进行除油处理，频率为40kHz，时间5分钟。除油后，放置一天，然后在烘箱中加热到200℃，保温20分钟；然后立即进行喷涂；所喷粉末名称为JN3022，固化条件为固化温度190℃，固化时间20分钟。
实施例6红色泡沫铝的制备方法将泡沫铝工件放在盛有丙酮溶剂的超声波清洗机中进行除油处理，频率为40kHz，时间5分钟。除油后，放置一天，然后在烘箱中加热到190℃，保温15分钟；然后立即进行喷涂；所喷粉末名称为R2106-P，固化条件为固化温度180℃，固化时间15分钟。
实施例7绿砂纹色泡沫铝的制备方法将泡沫铝工件放在盛有丙酮溶剂的超声波清洗机中进行除油处理，频率为40kHz，时间5分钟。除油后，放置一天，然后在烘箱中加热到210℃，保温20分钟；然后立即进行喷涂；所喷粉末名称为RK307t，固化条件为固化温度200℃，固化时间20分钟。
权利要求
1.一种泡沫铝的粉末静电喷涂工艺方法，其特征是对泡沫铝采用丙酮、汽油或煤油进行超声波清洗除油；在粉末静电喷涂工序前对泡沫铝进行加热处理，使其温度高于所喷粉末的熔化温度5～10℃，保温时间10～20分钟；并使泡沫铝在热状态下进行粉末静电喷涂工艺处理，经固化后，获得彩色泡沫铝，固化温度160～210℃，固化时间10～30分钟。
全文摘要
本发明属于泡沫金属表面粉末静电喷涂技术。提出了泡沫铝的粉末静电喷涂工艺方法，对泡沫铝采用丙酮、汽油或煤油进行超声波清洗除油；在粉末静电喷涂工序前对泡沫铝进行加热处理，使其温度高于所喷粉末的熔化温度5～10℃，保温时间10～20分钟；并使泡沫铝在热状态下进行粉末静电喷涂工艺处理，经固化后，获得彩色泡沫铝，固化温度160～210℃，固化时间10～30分钟。泡沫铝表面经本发明的粉末静电喷涂工艺处理后，外观质量美观，颜色丰富多彩，且涂层仍具有金属光泽，孔上和孔底涂层厚度均匀，涂层附着力及机械强度较强，而且泡沫铝的原性能保持不变。
文档编号B05B5/00GK1766167SQ20051004851
公开日2006年5月3日 申请日期2005年11月10日 优先权日2005年11月10日
发明者宰学荣, 王政红, 张迎元 申请人:中国船舶重工集团公司第七二五研究所