data-full-width-responsive="true"> 铝合金彩色阴极电泳漆涂装工艺研究孙淑萍1 ,齐智远2 ,刘大滔3(1 燕山大学环境与化学工程学院,河北秦皇岛066004 ;2 中粤浦项(秦皇岛) 马口铁工业有限公司,河北秦皇岛066002 ;3 首钢京唐钢铁联合有限公司,河北唐山063200) 彩色电泳涂装工艺于上世纪80 年代在国外迅速发展,被广泛应用于各工业领域。我国从上世纪80 年代中期开始进行彩色电泳涂装新技术的研究和引进,到80 年代末期已取得初步成果,开始在灯具、电风扇、钟框、金属家具等上应用,但与国外先进技术相比,在质量上和应用范围方面都有一定差距。因此,在我国积极开展研究、推广彩色电泳涂装新技术,仍有重要意义和明显的经济、社会效益[1 - 5 ] 。1 电泳染色1 1 染液的配制称取一定量的染料(酸性大红、酸性嫩黄G、酸性湖蓝A) ,先用少量去离子水调成糊状,再将热水加入到糊浆内,边加热边搅拌约30 min ,直至完全溶解为止。此时取几滴溶液放到滤纸上试验,看有无未溶的残余物。染液完全溶解后加去离子水稀释至所需浓度,用冰醋酸调整染液的pH 值,加入约05 %Tween280、05 %曲拉通X2100、正丁醇和少量的NaCl(质量分数,下同) ,搅拌均匀后进行染色。1 2 染色原理铝合金经过阴极电泳后,在其表面上附着一层有机涂膜。在固化前,涂膜是多孔型结构,呈现出优良的物理吸附性能。当膜与有机染料相接触时,有机染料就均匀地染在涂膜表面。此过程分为三个阶段:(1) 染料向膜表面扩散(溶液中的扩散) ;(2) 染料向膜表面的吸附;(3) 染料由膜表面向膜中心扩散。以上(1) (2) 阶段都比(3) 阶段快得多,几乎是瞬间完成的。因此在染色过程中,应着重控制染料向膜中心的扩散。这种扩散遵守费克定律,见下式:
式中:F 通过单位面积的迁移速度;GD X垂直于膜断面的空间坐标。负号表示扩散的方向与浓度梯度的方向相反。1 3 染色试验在固体分18 %、电压80 V、pH 值6 3、温度30 ℃、时间150 s 的条件下进行透明阴极电泳清漆试验,将电沉积后未固化的涂膜用去离子水冲洗表面浮漆后,在用011 %的十二烷基二甲基苄基氯化铵溶液中浸泡1 min ,再浸泡到染液中进行染色。染色完毕后,取出冲洗掉表面浮色,晾干,在160 ℃下固化30 min。根据酸性染料的性质和所需色彩,配制不同浓度的染液,确立染色工艺条件。电泳后的染色工艺参数为:染料,1 gPL～5 gPL ;pH ,4～6 ;温度,30 ℃～90 ℃;时间,1 min～10 min。通常情况下,影响染色率的因素很多,如pH、温度、时间、染料浓度等。(1) 染液的pH 值不能太低,否则电泳后未固化的涂膜在有机酸溶液中发生溶解现象,使得涂膜厚度降低。因此染液的pH 控制在60。(2) 在染色过程中,温度的影响很大,即影响染料在溶液中的扩散速度,又影响染料向膜中心的扩散,进而影响染色平衡的活化能。试验表明,温度升高,染色率增加。但温度过高,容易引起过染现象,且色调不一致。因此染色温度控制在50 ℃。(3) 由费克定律可知,增大染液的浓度,染色速度快,有助于提高染色率。但浓度过高,染色色调不易掌握,容易产生浮色。染浅色调时,浓度控制在01 gPL～1 gPL ;而染深色调时,浓度控制在2 gPL～5gPL 。本试验染色浓度控制在2 gPL 。(4) 染色时间:时间过短,颜色浅且色泽不均匀;时间适中,使染料分子充分渗透到膜孔深处,增加染色的坚固度,并使色调加深,色泽也更加均匀一致;时间过长,增加了涂膜在有机酸溶液中的溶解时间,使得涂膜厚度减少,且颜色较深,没有光泽。本试验中染色时间控制在2 min。染色试验结果表明,漆膜色彩的均匀性在很大程度上与染色后的后处理有关。染色后应及时将浮色冲洗干净,先在30 ℃下闪干,再进入80 ℃预烘干10 min ,最后在160 ℃烘干20 min ,可避免固化时因浮色或表面水的存在而导致样品色泽不均匀。温度过低,染色率下降,因此,必须确保染液温度分布的均匀性,避免出现色差。2 电泳着色2 1 有机染料染液的配制按固体分18 %配好透明阴极电泳漆液。再称取基料树脂3 %的有机染料(酸性大红GR、酸性湖蓝A、酸性嫩黄G) ,加入基料树脂05 %Tween280、0 5 %曲拉通X2100、001 %硅油,用少量水溶解成均匀的色浆,将此色浆慢慢地加入到透明电泳漆中,搅拌均匀后即得到彩色阴极电泳漆。2 2 有机染料着色试验配好固体分为18 %的有机染料着色液,调整槽液参数达规定值,进行电泳着色。着色完毕后,取出涂膜冲洗掉表面浮色,在160 ℃下固化30 min。电泳着色过程中,除了电压、pH 值、温度、时间等影响因素外,电导率对漆膜的影响也很大。电导率低,漆膜颜色浅,且固化后颜色发生变化,涂膜易出现针孔和麻点。电导率过高,电解反应加剧,漆膜外观极差,呈现橘皮状。由于染料的加入,使得漆液的电导率增大。因此,降低电压以减少电解反应的剧烈程度,涂膜呈现良好的外观。漆液的电导率主要受加入染料的浓度影响。控制染料的浓度是获得良好漆膜外观的前提。本试验中控制电压为50 V～60 V ,pH为63 01 ,温度为(30 2) ℃,时间120 s～150 s ,电导率(1 300 50) 然后进行烘干。
