本发明属于铝合金型材
技术领域：
，具体涉及一种铝合金型材的静电喷涂工艺。
背景技术：
：铝及其合金具有加工性能佳、质轻等诸多优异的性能，被广泛地应用于航空航天、汽车制造、建筑型材、家庭用具、电子设备、玩具等领域。但铝有较高的化学活性，极易被腐蚀，从而影响其使用性能，极大限制了铝合金的推广应用，因此必须对铝合金进行表面防护处理。目前工业生产中铝合金最常用的表面防护处理方法是预先进行铬酸盐处理，然后进行静电粉末涂装。铬酸盐转化膜能有效提高铝合金表面耐蚀性及与有机涂层的结合性能，但铬酸盐处理液中包含的六价铬有毒性，对环境及人类都有严重的危害，欧盟等已经明文规定禁止在电子设备领域使用有毒的铬酸盐处理。因此，无铬化处理技术的发展迫在眉睫。目前，现有的铝合金型材的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。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铝合金型材的静电喷涂工艺。采用本发明铝合金型材的静电喷涂工艺使得铝合金基体、中间膜层、表面涂层之间的结合更加紧密，极大地改善了静电喷涂表面涂层在铝合金表面的附着力。采用本发明铝合金型材的静电喷涂工艺使得表面涂层的硬度、耐磨性、耐酸性等显著提高，有效延长了铝合金型材的使用寿命。本发明的技术方案是：一种铝合金型材的静电喷涂工艺，步骤如下：s1将铝合金表面打磨两次，第一次打磨使用400#水砂纸，第二次打磨使用800#水砂纸，喷淋水洗，喷淋温度为55～70℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为1～3min，吹干，得待处理工件；s2将步骤s1所得待处理工件置于脱脂剂中脱脂，浸泡1～3min，再向待处理工件表面喷淋脱脂剂，喷淋温度为55～65℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为1～3min，然后对待处理工件表面进行喷淋水洗，喷淋温度为60～70℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为1～3min，得脱脂后工件；s3将步骤s2所得脱脂后工件浸泡于除油剂中1～3min，然后对脱脂后工件表面进行喷淋水洗，喷淋温度为30～40℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为1～3min，得除油后工件；s4向步骤s3所得除油后工件表面喷淋用水稀释后的表面调整剂，喷淋温度为25℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为1～2.5min，得表调后工件；s5将步骤s4所得表调后工件置于磷化液中，磷化温度为40～50℃，磷化时间为2～5min，得磷化后工件，将磷化后工件置于钝化液中，在25℃下钝化3～7min，得钝化后工件，对钝化后工件表面进行喷淋水洗，将工件烘干并冷却至25℃，得烘干后工件；s6采用静电喷涂的方式将粉末涂料通过喷涂枪均匀地喷涂在步骤s5所得烘干后工件的表面；喷涂的条件为喷涂枪与烘干后工件的距离为180～260mm，电压50～70kv，电流50～60μa，压缩空气气压为0.5mpa，静息2～3min，得喷涂静息后的工件；s7将步骤s6所得喷涂静息后的工件传输到温度为180～220℃的烘烤房内，使表面的粉末熔化、流平和固化，固化时间为10～16min，冷却至室温。进一步地，所述步骤s4用水稀释后的表面调整剂的浓度为20g/l。进一步地，所述步骤s5所述磷化液包括以下组分及其质量份数：磷酸125～140份，钼酸锌22～30份，柠檬酸1～3份，乙二胺四乙酸2～5份，酒石酸0.2～0.5份，助剂2～4份，水1560～1680份。进一步地，所述步骤s5所述磷化液包括以下组分及其质量份数：磷酸132份，钼酸锌26份，柠檬酸2份，乙二胺四乙酸4份，酒石酸0.3份，助剂2.5份，水1620份。进一步地，所述助剂由聚乙烯吡咯烷酮和木质素磺酸钙按质量比5～8:1～3组成。进一步地，所述助剂由聚乙烯吡咯烷酮和木质素磺酸钙按质量比7:2组成。进一步地，所述步骤s6所述粉末涂料包括以下组分及其质量份数：聚酯树脂215～230份，甘油环氧树脂30～50份，钛白粉45～52份，分散剂1～2份，固化剂9～12份，流平剂3～5份，纳米复合物2～4份，纳米高岭土10～15份。进一步地，所述步骤s6所述粉末涂料包括以下组分及其质量份数：聚酯树脂220份，甘油环氧树脂35份，钛白粉48份，分散剂1.5份，固化剂11份，流平剂4份，纳米复合物3份，纳米高岭土12份。进一步地，所述分散剂为三聚磷酸钠、聚丙烯酸铵和焦磷酸钠中的一种或组合。进一步地，所述流平剂由聚丙烯酸酯和海藻酸丙二醇酯按质量比3～5:12～15组成。进一步地，所述流平剂由聚丙烯酸酯和海藻酸丙二醇酯按质量比4:13组成。进一步地，所述固化剂为异氰脲酸三缩水甘油酯。进一步地，所述纳米复合物由纳米钼酸锌和纳米氧化锌按质量比6～9:2～3组成。进一步地，所述纳米复合物由纳米钼酸锌和纳米氧化锌按质量比8:3组成。进一步地，所述粉末涂料的制备方法为：将各物料加入混合机内，混合10～20min，得预混料；将所得预混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、粉碎至颗粒粒径为10～30μm，即得。本发明中的磷化液由磷酸、钼酸锌、柠檬酸、乙二胺四乙酸、酒石酸、助剂和水制备而成。采用本发明制得的磷化液能够在工件表面生成一层抗腐蚀且能够增加喷涂涂层附着力的中间膜层。磷化液中加入的由聚乙烯吡咯烷酮和木质素磺酸钙按一定质量比组成的助剂能够进一步改善静电喷涂表面涂层在铝合金表面的附着力。本发明中的粉末涂料由聚酯树脂、甘油环氧树脂、钛白粉、分散剂、固化剂、流平剂、纳米复合物和纳米高岭土制备而成。将本发明制得的粉末涂料用于铝合金型材的静电喷涂工艺中，能够使得喷涂得到的表面涂层更加致密，增强表面涂层的附着力、硬度、耐磨性、耐酸性显著提高，有效延长了铝合金型材的使用寿命。在本发明中，由纳米钼酸锌和纳米氧化锌按一定质量比组成的纳米复合物不仅可以与表面涂层之间形成氢键结合，增强涂层的致密性，还可以改善粉末涂料的流变性，增强涂层的硬度、附着力；除此之外，纳米复合物具有高的表面活性，有利于其在摩擦表面的粘附，并与之发生物理和化学反应，具有良好的自修复、减摩抗磨作用，大幅度降低摩擦系数，有效延长铝合金型材的使用寿命。与现有技术相比，本发明具有以下优势：(1)采用本发明铝合金型材的静电喷涂工艺得到的铝合金型材的耐腐蚀性能优异。(2)采用本发明铝合金型材的静电喷涂工艺使得铝合金基体、中间膜层、表面涂层之间的结合更加紧密，极大地改善了静电喷涂表面涂层在铝合金表面的附着力。(3)采用本发明铝合金型材的静电喷涂工艺使得表面涂层的硬度、耐磨性、耐酸性显著提高，有效延长了铝合金型材的使用寿命。具体实施方式以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。本发明中，脱脂剂可购自佛山市顺德区汉奥斯环保科技有限公司，型号：hos-625；除油剂可购自深圳市林铭盛科技有限公司，型号：lms-835l；表面调整剂可购自上海毅蓝电子科技有限公司，型号：df-1502；钝化液可购自北京爱尔斯姆科技有限公司，货号：bw-287；聚乙烯吡咯烷酮可购自广州市盛瑞祥贸易有限公司，货号：pvpk90；聚丙烯酸铵可购自上海中基行化工有限公司，型号：xa450；聚酯树脂可购自广州纳顺化工科技有限公司，货号：191a；甘油环氧树脂可购自无锡钱广化工原料有限公司，牌号：b-63(662#)；钛白粉可购自河北华凯环保材料有限公司，货号：3001；聚丙烯酸酯可购自常州恩科新材料科技有限公司，型号：neo-3058；海藻酸丙二醇酯可购自河南冠琪生物科技有限公司，货号：u8522；纳米高岭土可购自广州昌彧化工有限公司，规格10000目；纳米钼酸锌可购自湖北中澳纳米材料技术有限公司，粒度50nm；纳米氧化锌可购自江苏天行新材料有限公司，货号：tzp50，粒径30nm。实施例1、一种铝合金型材的静电喷涂工艺所述铝合金型材的静电喷涂工艺，步骤如下：s1将铝合金表面打磨两次，第一次打磨使用400#水砂纸，第二次打磨使用800#水砂纸，喷淋水洗，喷淋温度为55℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为1min，吹干，得待处理工件；s2将步骤s1所得待处理工件置于脱脂剂中脱脂，浸泡1min，再向待处理工件表面喷淋脱脂剂，喷淋温度为55℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为1～3min，然后对待处理工件表面进行喷淋水洗，喷淋温度为60℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为1min，得脱脂后工件；s3将步骤s2所得脱脂后工件浸泡于除油剂中1min，然后对脱脂后工件表面进行喷淋水洗，喷淋温度为30℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为1min，得除油后工件；s4向步骤s3所得除油后工件表面喷淋用水稀释后的表面调整剂，用水稀释后的表面调整剂的浓度为20g/l，喷淋温度为25℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为1min，得表调后工件；s5将步骤s4所得表调后工件置于磷化液中，磷化温度为40℃，磷化时间为2min，得磷化后工件，将磷化后工件置于钝化液中，在25℃下钝化3min，得钝化后工件，对钝化后工件表面进行喷淋水洗，喷淋温度为25℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为1min，将工件烘干并冷却至25℃，得烘干后工件；s6采用静电喷涂的方式将粉末涂料通过喷涂枪均匀地喷涂在步骤s5所得烘干后工件的表面；喷涂的条件为喷涂枪与烘干后工件的距离为180mm，电压50kv，电流50μa，压缩空气气压为0.5mpa，静息2min，得喷涂静息后的工件；s7将步骤s6所得喷涂静息后的工件传输到温度为180℃的烘烤房内，使表面的粉末熔化、流平和固化，固化时间为10min，冷却至室温。所述步骤s5所述磷化液包括以下组分及其质量份数：磷酸125份，钼酸锌22份，柠檬酸1份，乙二胺四乙酸2份，酒石酸0.2份，助剂2份，水1560份；所述助剂由聚乙烯吡咯烷酮和木质素磺酸钙按质量比5:3组成。所述磷化液的制备方法为：(1)将钼酸锌、柠檬酸、乙二胺四乙酸和酒石酸混合均匀，得混合物料；(2)向反应釜内加入二分之一量的水，边搅拌边依次加入磷酸、步骤(1)所得混合物料，然后加入助剂，再加入剩余量的水，搅拌至完全溶解，即得。所述步骤s6所述粉末涂料包括以下组分及其质量份数：聚酯树脂215份，甘油环氧树脂30份，钛白粉45份，分散剂1份，固化剂9份，流平剂3份，纳米复合物2份，纳米高岭土10份；所述分散剂为三聚磷酸钠；所述流平剂由聚丙烯酸酯和海藻酸丙二醇酯按质量比3:15组成；所述固化剂为异氰脲酸三缩水甘油酯；所述纳米复合物由纳米钼酸锌和纳米氧化锌按质量比6:3组成。所述粉末涂料的制备方法为：将各物料加入混合机内，混合10min，得预混料；将所得预混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、粉碎至颗粒粒径为10μm，即得。实施例2、一种铝合金型材的静电喷涂工艺所述铝合金型材的静电喷涂工艺，步骤如下：s1将铝合金表面打磨两次，第一次打磨使用400#水砂纸，第二次打磨使用800#水砂纸，喷淋水洗，喷淋温度为70℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为3min，吹干，得待处理工件；s2将步骤s1所得待处理工件置于脱脂剂中脱脂，浸泡3min，再向待处理工件表面喷淋脱脂剂，喷淋温度为65℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为1～3min，然后对待处理工件表面进行喷淋水洗，喷淋温度为70℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为3min，得脱脂后工件；s3将步骤s2所得脱脂后工件浸泡于除油剂中3min，然后对脱脂后工件表面进行喷淋水洗，喷淋温度为40℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为3min，得除油后工件；s4向步骤s3所得除油后工件表面喷淋用水稀释后的表面调整剂，用水稀释后的表面调整剂的浓度为20g/l，喷淋温度为25℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为2.5min，得表调后工件；s5将步骤s4所得表调后工件置于磷化液中，磷化温度为50℃，磷化时间为5min，得磷化后工件，将磷化后工件置于钝化液中，在25℃下钝化7min，得钝化后工件，对钝化后工件表面进行喷淋水洗，喷淋温度为25℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为1min，将工件烘干并冷却至25℃，得烘干后工件；s6采用静电喷涂的方式将粉末涂料通过喷涂枪均匀地喷涂在步骤s5所得烘干后工件的表面；喷涂的条件为喷涂枪与烘干后工件的距离为260mm，电压70kv，电流60μa，压缩空气气压为0.5mpa，静息3min，得喷涂静息后的工件；s7将步骤s6所得喷涂静息后的工件传输到温度为220℃的烘烤房内，使表面的粉末熔化、流平和固化，固化时间为16min，冷却至室温。所述步骤s5所述磷化液包括以下组分及其质量份数：磷酸140份，钼酸锌30份，柠檬酸3份，乙二胺四乙酸5份，酒石酸0.5份，助剂4份，水1680份；所述助剂由聚乙烯吡咯烷酮和木质素磺酸钙按质量比8:1组成。所述磷化液的制备方法与实施例1类似。所述步骤s6所述粉末涂料包括以下组分及其质量份数：聚酯树脂230份，甘油环氧树脂50份，钛白粉52份，分散剂2份，固化剂12份，流平剂5份，纳米复合物4份，纳米高岭土15份；所述分散剂由三聚磷酸钠和聚丙烯酸铵按质量比1:5组成；所述流平剂由聚丙烯酸酯和海藻酸丙二醇酯按质量比5:12组成；所述固化剂为异氰脲酸三缩水甘油酯；所述纳米复合物由纳米钼酸锌和纳米氧化锌按质量比9:2组成。所述粉末涂料的制备方法为：将各物料加入混合机内，混合20min，得预混料；将所得预混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、粉碎至颗粒粒径为30μm，即得。实施例3、一种铝合金型材的静电喷涂工艺所述铝合金型材的静电喷涂工艺，步骤如下：s1将铝合金表面打磨两次，第一次打磨使用400#水砂纸，第二次打磨使用800#水砂纸，喷淋水洗，喷淋温度为65℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为2min，吹干，得待处理工件；s2将步骤s1所得待处理工件置于脱脂剂中脱脂，浸泡2min，再向待处理工件表面喷淋脱脂剂，喷淋温度为60℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为2min，然后对待处理工件表面进行喷淋水洗，喷淋温度为65℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为2min，得脱脂后工件；s3将步骤s2所得脱脂后工件浸泡于除油剂中2min，然后对脱脂后工件表面进行喷淋水洗，喷淋温度为35℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为2min，得除油后工件；s4向步骤s3所得除油后工件表面喷淋用水稀释后的表面调整剂，用水稀释后的表面调整剂的浓度为20g/l，喷淋温度为25℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为1.5min，得表调后工件；s5将步骤s4所得表调后工件置于磷化液中，磷化温度为45℃，磷化时间为4min，得磷化后工件，将磷化后工件置于钝化液中，在25℃下钝化4min，得钝化后工件，对钝化后工件表面进行喷淋水洗，喷淋温度为25℃，喷淋压力为0.1mpa，喷淋时间为1min，将工件烘干并冷却至25℃，得烘干后工件；s6采用静电喷涂的方式将粉末涂料通过喷涂枪均匀地喷涂在步骤s5所得烘干后工件的表面；喷涂的条件为喷涂枪与烘干后工件的距离为230mm，电压65kv，电流55μa，压缩空气气压为0.5mpa，静息2min，得喷涂静息后的工件；s7将步骤s6所得喷涂静息后的工件传输到温度为210℃的烘烤房内，使表面的粉末熔化、流平和固化，固化时间为13min，冷却至室温。所述步骤s5所述磷化液包括以下组分及其质量份数：磷酸132份，钼酸锌26份，柠檬酸2份，乙二胺四乙酸4份，酒石酸0.3份，助剂2.5份，水1620份；所述助剂由聚乙烯吡咯烷酮和木质素磺酸钙按质量比7:2组成。所述磷化液的制备方法与实施例1类似。所述步骤s6所述粉末涂料包括以下组分及其质量份数：聚酯树脂220份，甘油环氧树脂35份，钛白粉48份，分散剂1.5份，固化剂11份，流平剂4份，纳米复合物3份，纳米高岭土12份；所述分散剂由三聚磷酸钠、聚丙烯酸铵和焦磷酸钠按质量比2:6:1组成；所述流平剂由聚丙烯酸酯和海藻酸丙二醇酯按质量比4:13组成；所述固化剂为异氰脲酸三缩水甘油酯；所述纳米复合物由纳米钼酸锌和纳米氧化锌按质量比8:3组成。所述粉末涂料的制备方法为：将各物料加入混合机内，混合16min，得预混料；将所得预混料通过双螺杆挤出机熔融挤出、冷却、粉碎至颗粒粒径为20μm，即得。对比例1、一种铝合金型材的静电喷涂工艺所述铝合金型材的静电喷涂工艺与实施例3类似。与实施例3的区别在于，所述步骤s5所述磷化液中的助剂由聚乙烯吡咯烷酮和木质素磺酸钙按质量比1:1组成。对比例2、一种铝合金型材的静电喷涂工艺所述铝合金型材的静电喷涂工艺与实施例3类似。与实施例3的区别在于，所述步骤s5所述磷化液中的助剂为聚乙烯吡咯烷酮。对比例3、一种铝合金型材的静电喷涂工艺所述铝合金型材的静电喷涂工艺与实施例3类似。与实施例3的区别在于，所述步骤s6所述粉末涂料中的流平剂由聚丙烯酸酯和海藻酸丙二醇酯按质量比1:1组成。对比例4、一种铝合金型材的静电喷涂工艺所述铝合金型材的静电喷涂工艺与实施例3类似。与实施例3的区别在于，所述步骤s6所述粉末涂料中的流平剂为海藻酸丙二醇酯。对比例5、一种铝合金型材的静电喷涂工艺所述铝合金型材的静电喷涂工艺与实施例3类似。与实施例3的区别在于，所述步骤s6所述粉末涂料中的纳米复合物由纳米钼酸锌和纳米氧化锌按质量比1:1组成。对比例6、一种铝合金型材的静电喷涂工艺所述铝合金型材的静电喷涂工艺与实施例3类似。与实施例3的区别在于，所述步骤s6所述粉末涂料中的纳米复合物由纳米二氧化钛和纳米氧化锌按质量比8:3组成。试验例一、性能测试1、试验材料：采用实施例1、实施例2、实施例3、对比例1-4的铝合金型材的静电喷涂工艺制备得到的铝合金。2、试验方法：(1)附着力试验方法：用六刃的切割刀具在规定试验材料上纵横垂直交叉切割6条平行线，划格间距为2mm。用透明胶粘贴涂层划格处，并均匀撕去胶粘带，用放大镜观察涂层破坏情况。试验结果分0～5级，0级完好无损，评判标准如表1所示。(2)耐冲击性试验方法：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。3、试验结果：试验结果如表2所示。表1：划格法测定附着力分级标准表2：性能测试结果由表2可知，采用本发明铝合金型材的静电喷涂工艺制备得到的铝合金的附着力均为0级，耐冲击性试验无开裂、无脱落现象发生，这说明涂层在铝合金表面的附着力优异。而对比例1-4的附着力分别为1级、3级、2级、3级，耐冲击性试验出现开裂、脱落现象，这说明，采用本发明铝合金型材的静电喷涂工艺使得铝合金基体、中间膜层、表面涂层之间的结合更加紧密，极大地改善了静电喷涂表面涂层在铝合金表面的附着力。试验例二、耐磨性测试1、试验材料：采用实施例1、实施例2、实施例3、对比例5-6的铝合金型材的静电喷涂工艺制备得到的铝合金。2、试验方法：室温干滑动磨损实验在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。摩擦因数由实验仪器给出，计算摩擦因数的平均值，并测出磨损量。3、试验结果：试验结果如表3所示。表3：试验材料的耐磨性比较项目实施例1实施例2实施例3对比例5对比例6摩擦因数0.300.280.260.350.40磨损量(mg)4.063.903.854.524.89由表3可知，采用本发明铝合金型材的静电喷涂工艺制备得到的铝合金的摩擦因数低，磨损量少，其中，实施例3的耐磨性能最佳，为本发明的最佳实施例；与对比例5-6相比，采用本发明铝合金型材的静电喷涂工艺制备得到的铝合金的耐磨性能更为优异。因此，采用本发明铝合金型材的静电喷涂工艺制备得到的铝合金能够减少磨损量，具有优异的耐磨性能，有效延长了铝合金型材的使用寿命。当前第1页12