铝合金压力气瓶的内壁处理工艺及处理装置的制作方法

专利名称：铝合金压力气瓶的内壁处理工艺及处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属表面处理领域，提供了ー种铝合金材质气瓶内表面的处理工艺，并提供相应的处理装置。
背景技术：
环境检测、石油化工以及电子エ业等领域的气体样品分析均需用到气体标准物质,例如NH3、N0x是环境检测领域的重点检测对象之一，H2S等硫化物检测在石油、化工等行业受到重视，电子半导体エ业中经常用到Cl2、HCl等强活性的气体；这些领域的气体分析常常需要微量水平(一般指几十umol/mol)的气体标准物质对相应的仪器进行校准。然而，由于上述气体本身具有吸附性、腐蚀性等特征，它们在普通压カ容器中会与容器内壁发生复杂的物理化学过程。这种物理化学过程一方面影响气体标准物质的量值发生变化，导致稳定性不好；另一方面会产生潜在的危险。一般采用铝合金气瓶作为标准气体储运过程中的压カ容器，为了解决含有活性组分的气体标准物质在铝合金气瓶中的稳定性问题，保证气体标准物质量值的准确度和长期稳定，有必要提供一种用于其内壁的处理工艺方法和相应的设备。

发明内容
本发明就是基于上述目的，提供ー种用于铝合金气瓶的内壁处理工艺，同时还提供了处理装置。为达此目的，本发明采用以下技术方案ー种铝合金压カ气瓶的内壁处理工艺，包括对气瓶内表面的如下步骤A、清洗采用铝合金清洗剂和清水除去油脂和氧化层；B、臭氧钝化利用臭氧使得内表面惰性化；C、硅烷化向内表面喷涂硅烷偶联剂形成致密的硅烷化涂层；D、形成氧化硅涂层采用正硅酸こ酯水解溶液对内表面喷涂形成氧化硅涂层；E、形成氟碳树脂涂层对内表面喷涂氟碳树脂漆形成氟碳树脂涂层。进ー步的，所述步骤A包括将铝合金专用清洗剂和5(T60°C温水按1:5比例稀释后，取500mL稀释液灌入气瓶，加入耐磨小球，将气瓶放置于在水平滚动机，连续滚动约lOmin，滚动速度控制在25 35rpm，然后用自来水冲洗3飞遍，再用去离子水清洗至少2遍，将气瓶置于80°C烘箱中用纯氮气吹干后密闭。进ー步的，所述步骤B包括将保持干燥的气瓶连接上臭氧发生器，控制臭氧浓度为3(Tl00mg/m3，流量为0. 5 2L/min，持续通气l(T20min，使气瓶内表面形成致密氧化层，然后通入干燥压缩空气去除残余臭氧。进ー步的，选择与铝合金相兼容的硅烷偶联剂，利用喷涂装置将硅烷偶联剂喷涂 至容器内表面，喷涂厚度I飞u m。进ー步的，所述步骤D包括正硅酸こ酯水解、缩聚、喷涂和固化四个步骤，将正硅酸こ酯与无水こ醇按1:9混合溶解；然后加入草酸水溶液预水解，控制PH=3±0. 5，优选为2. 8^3. 5，预水解时间2tT3h，获得正硅酸こ酯水解溶液；将上述水解溶液，加2%的氨水，调节PH到8 11之间，发生缩聚过程；缩聚后溶液立即进行喷涂或淋涂，完成后立即在不超过60°C温度下通风恒温干燥8 12h,控制膜厚在10 30 u m。进ー步的，所述步骤E包括喷涂封闭底漆将封闭底漆、常温固化氟碳树脂专用固化剂、稀释剂按照10:1:4的比例搅拌均匀，喷涂到气瓶内壁，获得膜厚IOym的封闭底漆层，表干5 10min ；面漆喷涂将氟碳树脂与常温固化氟碳树脂专用固化剂、稀释剂按照10:1:4比例混合搅拌均匀，喷涂三遍到压力容器内表面，于6(T90°C下烘烤3(T60min。优选的，所述娃烧偶联剂为含有氣基或者丙稀酸基的娃烧偶联剂。 优选的，喷涂硅烷偶联剂时采用多次喷涂，每次喷涂后将气瓶转移至烘干器，在通入干燥压缩空气或氮气状态下，在4(T50°C温度下烘烤至少20min。优选的，所述封闭底漆为丙烯酸树脂类型的封闭底漆，所述氟碳树脂为氟烯烃-こ烯多元共聚物类型的氟碳树脂。同时提供一种用于上述铝合金压カ气瓶的内壁处理工艺的喷涂装置，包括空气压缩机、喷枪、基座和卡座，气瓶通过位于基座上的卡座固定，所述空气压缩机为喷枪提供供料动力、雾化气源和开关控制气；所述喷枪通过喷枪垂直移动机构安装于基座上，并带有长杆雾化头，能够伸入气瓶内进行内壁举行喷涂。本发明所述的铝合金压カ气瓶的内壁处理工艺及喷涂装置，可用于铝合金压カ气瓶的内壁处理，具有エ艺及装置简单的特点，处理后的气瓶可用于腐蚀性气体的储运，不会影响气体标准物质的量值，具有更好的稳定性。


下面结合附图并通过具体实施方式
来进ー步说明本发明的技术方案。图1是本发明所述气瓶内壁喷涂装置的结构原理示意图。图中1、空气压缩机；2、涂料桶；3、油水分离器；4、截止阀；5、喷枪；6、气瓶；7、卡座；8、基座；9、喷枪垂直移动机构；10、长杆雾化头。
具体实施例方式下面给出ー个铝合金气瓶内壁处理的具体过程1、铝合金压カ容器内表面的清洗、臭氧钝化首先，按照前文所述的压力容器内表面清洗步骤，将铝合金专用清洗剂和60°C温水按1:5比例稀释后，取500mL稀释液灌入气瓶，将气瓶水平放置于滚动机器上滚动lOmin，滚动速度为30rpm，然后倒出稀释液，用自来水冲洗5遍，再用去离子水清洗3遍，将压カ容器置于80°C烘箱中用纯氮气吹扫60min;然后将气瓶连接上臭氧发生器，通入流量为IL/min流量的含有80mg/m3臭氧的氧气约IOmin ;然后用干燥压缩空气，lL/min冲洗IOmin,使气瓶内表面吸附活性点钝化。2、铝合金压カ容器内表面的硅烷化及生成氧化硅涂层
将上述经过臭氧钝化的气瓶，进ー步对内表面进行硅烷化，优选含有氨基或者丙烯酸基的硅烷偶联剂，如KH550硅烷偶联剂，按KH550硅烷偶联剂去离子水异丙醇按4:1:95比例混合，加入醋酸调节pH值为4 5，搅拌20min，获得硅烷偶联剂工作液，将硅烷偶联剂工作液喷涂于压カ容器内表面；控制涂料桶输出压力2kg/cm2，喷枪垂直移动速度为3cm/s，喷涂完毕后，通入纯氮气吹干5min，然后再喷涂、吹干2適，在气瓶内表面形成I 10 V- m的娃烧膜层。然后将正硅酸こ酯与无水こ醇按1:9混合溶解；然后加入草酸水溶液预水解，控制PH=3±0. 5，优选为2. 8^3. 5 ;预水解时间2tT3h ;获得正硅酸こ酯水解溶液，将上述水解溶液，加2%的氨水，调节PH到8 11之间，优选为9. 5^9. 7，发生缩聚过程，获得工作液。然后将上述工作液喷涂至带有硅烷膜层的气瓶内表面，缩聚后溶液立即进行喷涂或淋涂，以避免形成SiO2凝胶，控制涂料桶输出压力2kg/cm2，喷枪垂直移动速度为3cm/s，喷涂完毕后，通入纯氮气吹干5min。然后再喷涂、吹干2遍，在气瓶内表面形成f 10 u m的氧化硅层，最后将气瓶在60°C温度下通风恒温干燥8 12h。 3、铝合金压カ容器内表面生成氟碳树脂涂层将上述内表面进ー步生成氟碳树脂涂层，封闭底漆优选丙烯酸树脂类型的封闭底漆，将封闭底漆、常温固化氟碳树脂专用固化剂、通用稀释剂按照10:1:4的比例混合，搅拌均匀，控制涂料桶输出压力2kg/cm2，喷枪垂直移动速度为3cm/s，喷涂到气瓶内壁。喷涂完毕后，通入纯氮气吹干5min，然后再喷涂、吹干2適，在压カ容器内表面形成f 10 y m的封闭底漆层；最后喷涂氟碳罩光清漆三適，氟碳树脂优选为氟烯烃-こ烯多元共聚物类型的氟碳树脂与固化剂、稀释剂按照10:1:4比例混合搅拌均匀，喷涂到压カ容器内表面，于6(T90°C下烘烤3(T60min，优选在80。C下烘烤40min即可。图1提供了用于上述エ艺的气瓶内表成喷涂装置，空气压缩机I作为喷涂装置的辅助气源，主要为供料装置涂料桶2和喷枪5提供动カ气，在涂料桶2中设置ー个调压表，控制动力气的压力，间接调节供料速率；进入喷枪5的压缩空气需预先经过油水分离器3处理，然后分成两路，一路作为喷枪5的开关控制气，通过截止阀4控制气体压カ来开关喷枪5内部的涂料供给；另一路作为喷枪的雾化器源。喷枪5设置于基座8上的垂直移动机构9,通过电脑程序控制喷枪5的垂直移动速度，目的是在一定的供料速率下获得不同厚度的涂层；喷枪5带有长杆雾化头10，长杆雾化头10不少于80cm长,这样有利于雾化头10能够进入气瓶6的底部,气瓶6通过位于基座8上的卡座7固定，使用时，调整喷枪5的长杆雾化头10正好位于气瓶6的中心位置，可对内壁形成厚度均匀的涂层。上述说明是针对本发明可行的实施例的具体说明，而该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技术精神所做出的等效实施或变更的方式均应包含于本申请所请求保护的专利范围中。
权利要求
1.一种铝合金压力气瓶的内壁处理工艺，其特征在于包括对气瓶内表面的如下步骤A、清洗采用铝合金清洗剂和清水除去油脂和氧化层；B、臭氧钝化利用臭氧使得内表面惰性化；C、硅烷化向内表面喷涂硅烷偶联剂形成致密的硅烷化涂层；D、形成氧化硅涂层采用正硅酸乙酯水解溶液对内表面喷涂形成氧化硅涂层；E、形成氟碳树脂涂层对内表面喷涂氟碳树脂漆形成氟碳树脂涂层。
2.根据权利要求1所述的铝合金压力气瓶的内壁处理工艺，其特征在于，所述步骤A包括将铝合金专用清洗剂和5(T60°C温水按1:5比例稀释后，取500mL稀释液灌入气瓶，力口入耐磨小球，将气瓶放置于在水平滚动机，连续滚动约lOmin，滚动速度控制在25 35rpm，然后用自来水冲洗Γ5遍，再用去离子水清洗至少2遍，将气瓶置于80°C烘箱中并同时用纯氮气吹干后密闭。
3.根据权利要求1所述的铝合金压力气瓶的内壁处理工艺，其特征在于，所述步骤B包括将保持干燥的气瓶连接上臭氧发生器，控制臭氧浓度为3(Tl00mg/m3，流量为O. 5^21/min，持续通气l(T20min，使气瓶内表面吸附活性点失活，然后通入干燥压缩空气去除残余臭氧。
4.根据权利要求1所述的铝合金压力气瓶的内壁处理工艺，其特征在于，所述步骤C包括选择与铝合金相兼容的硅烷偶联剂，利用喷涂装置将硅烷偶联剂喷涂至容器内表面，喷涂厚度1 5μπι。
5.根据权利要求1所述的铝合金压力气瓶的内壁处理工艺，其特征在于，所述步骤D包括正硅酸乙酯水解、缩聚、喷涂和固化四个步骤，将正硅酸乙酯与无水乙醇按1:9混合溶解；然后加入草酸水溶液预水解，控制ΡΗ=3±0. 5，优选为2. 8^3. 5，预水解时间2tT3h，获得正硅酸乙酯水解溶液；将上述水解溶液，缓慢加2%的氨水，调节PH到8 11之间，发生缩聚过程；缩聚后溶液立即进行喷涂或淋涂，完成后立即在不超过60°C温度下通风恒温干燥8 12h，控制膜厚在1(Γ30 μ m。
6.根据权利要求1所述的铝合金压力气瓶的内壁处理工艺，其特征在于，所述步骤E包括喷涂封闭底漆将封闭底漆、常温固化氟碳树脂专用固化剂、稀释剂按照10:1:4的比例搅拌均匀，喷涂到气瓶内壁，获得膜厚IOym的封闭底漆层，表干5 10min ；面漆喷涂将氟碳树脂与常温固化氟碳树脂专用固化剂、稀释剂按照10:1:4比例混合搅拌均匀，喷涂三遍到压力容器内表面，于6(T90°C下烘烤3(T60min。
7.根据权利要求4所述的铝合金压力气瓶的内壁处理工艺，其特征在于，所述硅烷偶联剂为含有氣基或者丙稀酸基的娃烧偶联剂。
8.根据权利要求4所述的铝合金压力气瓶的内壁处理工艺，其特征在于，喷涂硅烷偶联剂时采用多次喷涂，每次喷涂后将气瓶转移至烘干器，在通入干燥压缩空气或氮气状态下，在4(T60°C温度下烘烤至少20min。
9.根据权利要求6所述的铝合金压力气瓶的内壁处理工艺，其特征在于，所述封闭底漆为丙烯酸树脂类型的封闭底漆，所述氟碳树脂为氟烯烃-乙烯多元共聚物类型的氟碳树脂。
10.一种用于上述铝合金压力气瓶的内壁处理工艺的喷涂装置，其特征在于，包括空气.压缩机、喷枪、基座和卡座，气瓶通过位于基座上的卡座固定，所述空气压缩机为喷枪提供供料动力、雾化气源和开关控制气；所述喷枪通过喷枪垂直移动机构安装于基座上，并带有长杆雾化头，能够伸入气瓶内进行内壁进行喷涂。
全文摘要
本发明公开一种铝合金压力气瓶的内壁处理工艺及喷涂装置，该工艺包括对气瓶内表面的如下步骤A、清洗采用铝合金清洗剂和清水除去油脂等残留污染物；B、臭氧钝化利用臭氧使得内表面惰性化；C、硅烷化向内表面喷涂硅烷偶联剂形成致密的硅烷化涂层；D、形成氧化硅涂层采用正硅酸乙酯水解溶液对内表面喷涂形成氧化硅涂层；E、形成氟碳树脂涂层对内表面喷涂氟碳树脂漆形成氟碳树脂涂层。可用于铝合金压力气瓶的内壁处理，具有工艺及装置简单的特点，处理后的气瓶可用于吸附性、腐蚀性气体的贮存，不会影响气体标准物质的量值，具有更好的稳定性。
文档编号B05D3/12GK103008216SQ20121048908
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者吴海, 韩桥, 周泽义, 王德发, 胡树国, 盖良京, 刘新志 申请人:中国计量科学研究院