| 我國鋁型材業經過20年的發展，已形成一個完整的工業體系，成為國民經濟的支柱產業之一。原鋁產量已達到250萬噸以上，占世界第三位，擁有鋁加工企業1000多家，生產能力已達到350萬噸/年，鋁型材產量已達100萬噸/年。目前已進入高檔發展時期，鋁型材的表面處理技術發展迅速，由單一的古銅料發展到擁有粉末涂裝、噴涂氟碳涂料、有機和無機染色、電泳涂裝、機械和化學拋光等工藝手段，新一代的木紋化處理技術，三段電解多色著色以及微弧氧化著色技術也在試產中，鋁型材的外觀有鈦金、金黃、香檳、仿不銹鋼及各種色彩，還有顯示鏡面、沙石、亞光、珠光等特殊效果的。在眾多的表面處理技術中，電泳涂裝是最具發展方向的適用技術。鋁型材經陽極化和電解著色后再進行電泳涂裝，有雙層保護。具有高透明，高度金屬質感，高耐蝕及高耐候性，比噴漆、粉末噴涂更具裝飾性，深受用戶喜愛，已廣泛進入家庭裝修，潛在市場極大。其二，工藝容易實施，只要在原生產線上增加幾個槽與鋁氧化著色形成流水線生產，水溶性電泳涂裝安全，可以實現閉路循環，有利于環保。其三，更重要的是電泳型材更具魅力，是高檔、豪華型材的典范。擁有電泳涂裝線成為鋁型材廠綜合技術水平的重要標志。
2．4．2鋁型材的電(dian)泳涂裝(zhuang)
2．4．2．1電泳涂裝(zhuang)的特點
自20世紀30年代(dai)電泳(yong)涂料(liao)在(zai)福特汽(qi)車(che)公司車(che)輪涂裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)線上使用(yong)以來，其(qi)應用(yong)得到了飛速發展。透明的(de)、具耐候性的(de)丙烯酸類(lei)和聚氨酯類(lei)電泳(yong)涂料(liao)自70年代(dai)開始已成功用(yong)于金(jin)屬表面(mian)的(de)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)飾(shi)和保(bao)(bao)護，如銅字招牌保(bao)(bao)護，不銹鋼(gang)及電鍍制品的(de)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)飾(shi)和保(bao)(bao)護，作為最(zui)終保(bao)(bao)護裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)飾(shi)層(ceng)的(de)最(zui)具代(dai)表性的(de)就是建筑鋁型(xing)材的(de)電泳(yong)涂裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)。
鋁(lv)(lv)材(cai)型(xing)材(cai)傳統的(de)表面處(chu)理工(gong)藝是(shi)氧化(hua)、著色(se)及封閉處(chu)理，這種鋁(lv)(lv)材(cai)的(de)轉化(hua)膜在(zai)戶外(wai)長期使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)時，特別是(shi)在(zai)酸雨或海洋環境中時，容易(yi)腐蝕，耐久性差，因此自70年代開始，人們嘗試用(yong)(yong)(yong)(yong)涂(tu)(tu)料涂(tu)(tu)裝的(de)方法來提高建筑(zhu)用(yong)(yong)(yong)(yong)鋁(lv)(lv)型(xing)材(cai)的(de)裝飾性能及使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)年限，目前，已工(gong)業化(hua)成功使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)有電(dian)泳(yong)涂(tu)(tu)漆、粉末涂(tu)(tu)裝和氟碳噴涂(tu)(tu)。由(you)于電(dian)泳(yong)涂(tu)(tu)料是(shi)水性涂(tu)(tu)料，鋁(lv)(lv)材(cai)經前處(chu)理水洗后可(ke)直接(jie)電(dian)泳(yong)，電(dian)泳(yong)涂(tu)(tu)層(ceng)透(tou)明度高，既具(ju)有高裝飾性又可(ke)突(tu)出鋁(lv)(lv)型(xing)材(cai)本身的(de)金屬光澤(ze)，因此在(zai)建筑(zhu)鋁(lv)(lv)型(xing)材(cai)上已越來越多地(di)使(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)電(dian)泳(yong)涂(tu)(tu)裝。
電泳涂(tu)裝法和其它(ta)涂(tu)裝方法相比(bi)有以下(xia)優點：
⑴易實現自動(dong)化生產。由于(yu)電泳涂裝在水性電泳槽(cao)中進行，與陽(yang)極氧化、電解(jie)著色工(gong)藝類似，處理時間短，容易實現整個工(gong)藝的流(liu)水線作業。
⑵涂膜(mo)(mo)均(jun)勻致(zhi)密(mi)。由于(yu)電泳涂料的高(gao)泳透(tou)力，可使復(fu)雜(za)形狀(zhuang)的型材亦獲得均(jun)勻的涂膜(mo)(mo)，同(tong)時通(tong)過調(diao)整電量可控制膜(mo)(mo)厚。
⑶涂料的利用(yong)率高。由(you)于粘度低，工件帶出較(jiao)少，而且(qie)電(dian)泳(yong)工件可用(yong)水洗，回收裝置的利用(yong)使(shi)電(dian)泳(yong)涂裝的涂料利用(yong)率高達95%以上。
⑷安全性(xing)和環保(bao)(bao)性(xing)。由于電泳涂(tu)料的水稀釋，固體份低，溶劑含(han)量少是環保(bao)(bao)型(xing)涂(tu)料，且(qie)免除(chu)了火災(zai)的危險，工人健康也有(you)保(bao)(bao)障(zhang)。
⑸涂膜質量好。丙烯酸樹脂(zhi)用(yong)氨基樹脂(zhi)固化，保證了涂膜的高(gao)(gao)裝(zhuang)飾(shi)及高(gao)(gao)耐腐蝕性，同時(shi)由于樹脂(zhi)高(gao)(gao)度透明(ming)，有效地(di)突出了金屬質感，根(gen)據需要還可得到亞光(guang)、沙(sha)面、珠光(guang)等裝(zhuang)飾(shi)效果。
⑹和(he)通常的(de)電(dian)解著色封(feng)(feng)孔(kong)工(gong)藝相(xiang)比，具有(you)省(sheng)時(shi)，節省(sheng)人力的(de)特點，電(dian)泳涂膜(mo)無(wu)需封(feng)(feng)孔(kong)，避免了由(you)于(yu)封(feng)(feng)孔(kong)不(bu)好帶來的(de)裂(lie)紋等毛病。
⑺可自由(you)控制(zhi)涂膜的厚度，國內外通(tong)常控制(zhi)7μm和12μm兩檔。
⑻由于(yu)電泳層(ceng)透(tou)明(ming)光亮，因此要求鋁鑄錠質量(liang)高(gao)，擠壓材表面平滑，機械缺(que)陷少，對氧化著色工藝要求管理嚴格，因為任何微小的缺(que)陷和沾污都會在透(tou)明(ming)漆(qi)下(xia)暴露無遺。
⑼對電泳(yong)工藝(yi)管理要(yao)求高(gao)，以(yi)提高(gao)成品(pin)率(lv)。
2．4．2．2電泳涂裝的(de)原理(li)
以陽極(ji)電泳為例，圖2－4－1說明了陽極(ji)電泳的過程，此時(shi)工件為鋁型材作陽極(ji)。
涂料狀態（乳化(hua)狀態）：含羧基的丙烯酸樹(shu)脂，中和劑(ji)為氫氧(yang)化(hua)鉀，或(huo)有(you)機胺(an)，固化(hua)劑(ji)為三聚(ju)氰胺(an)甲(jia)醛(quan)樹(shu)脂。
pH值(zhi)：7．8～8．5之間(jian)。
電沉積：在pH值(zhi)下降時析出(chu)
電極反應：陽極（鋁型材(cai)）
2H2O→4H＋＋4e－＋O2↑
R－COO－＋H＋→R－COOH
水(shui)溶(rong)性水(shui)不溶(rong)（涂膜）
Me→Men＋＋ne
RCOO－＋Men＋→（R－COO）nMe（析出）
陰極（極板）
2H2O＋2e→2OH－＋H2↑
電(dian)泳(yong)時(shi)在工(gong)件表(biao)面涂膜(mo)(mo)沉積(ji)，陽極(ji)有氧氣產(chan)生(sheng)，可以促進(jin)成(cheng)膜(mo)(mo)，但氧氣產(chan)生(sheng)過多(duo)會造成(cheng)涂膜(mo)(mo)外(wai)觀(guan)光亮度差，因此電(dian)泳(yong)過程中(zhong)要(yao)對電(dian)導(dao)率進(jin)行(xing)控制(zhi)(zhi)，另(ling)外(wai)要(yao)控制(zhi)(zhi)液的(de)pH值，它與涂膜(mo)(mo)的(de)沉積(ji)密切相關，陽極(ji)電(dian)泳(yong)時(shi)有金(jin)屬離子溶出，它參與成(cheng)膜(mo)(mo)，鋁型材電(dian)泳(yong)時(shi)的(de)金(jin)屬離子溶出和鋼鐵件不同，對顏色的(de)影響(xiang)甚(shen)微(wei)。
2．4．2．3鋁型材用陽極電泳涂料的特性
2．4．2．3．1陽極電泳涂料的品(pin)種(zhong)
由(you)于丙烯酸樹脂(zhi)具(ju)有(you)優異的(de)(de)耐(nai)候性(xing)(xing)，耐(nai)磨性(xing)(xing)；樹脂(zhi)無色透明，可通過配(pei)方調節(jie)涂料性(xing)(xing)能，具(ju)有(you)優異的(de)(de)裝飾性(xing)(xing)和性(xing)(xing)能可調性(xing)(xing)，且這類(lei)樹脂(zhi)主(zhu)(zhu)鏈由(you)碳－碳鍵組成(cheng)，抗化學性(xing)(xing)高(gao)，配(pei)成(cheng)堿性(xing)(xing)的(de)(de)大量(liang)含水的(de)(de)電泳漆也不會分解，具(ju)有(you)良好(hao)的(de)(de)穩(wen)定性(xing)(xing)，因此丙烯酸類(lei)型的(de)(de)陽極電泳涂料占據了鋁型材電泳涂料的(de)(de)主(zhu)(zhu)流。
目前(qian)還有一類(lei)為有色的(de)(de)聚(ju)氨(an)酯(zhi)電泳漆(qi)，性(xing)能較好，工(gong)藝(yi)簡單，因為采用有色聚(ju)氨(an)酯(zhi)電泳漆(qi)，則可取消陽極(ji)氧化(hua)、著(zhu)色、封(feng)閉工(gong)藝(yi)。有利于節約成本。此外為滿足各種產品的(de)(de)不同需求(qiu)，功(gong)能性(xing)的(de)(de)抗菌、絕緣、自(zi)潤滑(hua)電泳涂(tu)料，及裝飾(shi)性(xing)的(de)(de)亞光、消光、珠光電泳涂(tu)料也已經(jing)得到應用。
2．4．2．3．2電泳(yong)涂料的制造
陽極(ji)電泳(yong)涂(tu)料是(shi)(shi)(shi)指(zhi)將鋁型材工件作(zuo)為陽極(ji)，故陽極(ji)電泳(yong)涂(tu)料是(shi)(shi)(shi)陰(yin)離子(zi)型樹(shu)脂(zhi)，最常(chang)用的(de)(de)是(shi)(shi)(shi)水可(ke)稀釋(shi)的(de)(de)帶(dai)羧基(ji)的(de)(de)丙烯(xi)酸(suan)樹(shu)脂(zhi)，用三聚氨胺(an)甲醛樹(shu)脂(zhi)作(zuo)為交聯劑固化，引(yin)入丙烯(xi)酸(suan)單(dan)體越多，則樹(shu)脂(zhi)水溶性越好。
如配方：
MMA：BA：HEMA：AA＝45：38：10：7
其中(zhong)(zhong)MMA為(wei)(wei)(wei)甲基(ji)(ji)(ji)丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)酸(suan)(suan)(suan)甲酯(zhi)是(shi)硬(ying)單(dan)(dan)體(ti)，聚(ju)(ju)合(he)物的(de)主體(ti)；BA是(shi)丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)酸(suan)(suan)(suan)丁(ding)(ding)酯(zhi)，是(shi)軟單(dan)(dan)體(ti)，用來(lai)調節玻璃(li)化溫度(du)，提供(gong)鏈(lian)的(de)柔性(xing)(xing)(xing)；HEMA是(shi)甲基(ji)(ji)(ji)丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)酸(suan)(suan)(suan)β－羥乙(yi)酯(zhi)，它提供(gong)自由的(de)羥基(ji)(ji)(ji)，與(yu)氨基(ji)(ji)(ji)樹(shu)脂(zhi)(zhi)起交聯反(fan)應(ying)，同時還增強樹(shu)脂(zhi)(zhi)的(de)親水(shui)(shui)性(xing)(xing)(xing)，AA是(shi)丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)酸(suan)(suan)(suan)提供(gong)羧基(ji)(ji)(ji)，基(ji)(ji)(ji)含量(liang)(liang)越高，親水(shui)(shui)性(xing)(xing)(xing)愈好(hao)，一(yi)般電泳涂(tu)料中(zhong)(zhong)用5%～10%，聚(ju)(ju)合(he)在(zai)共溶(rong)劑(ji)丙(bing)(bing)(bing)二醇(chun)丁(ding)(ding)醚中(zhong)(zhong)進行，濃度(du)為(wei)(wei)(wei)70%左(zuo)右，引發劑(ji)可用過氧(yang)化苯(ben)甲酯(zhi)（BPO），但(dan)以偶氧(yang)二異(yi)丁(ding)(ding)腈(jing)為(wei)(wei)(wei)好(hao)。反(fan)應(ying)溫度(du)為(wei)(wei)(wei)100℃左(zuo)右，聚(ju)(ju)合(he)完成后，用二甲基(ji)(ji)(ji)乙(yi)醇(chun)胺(an)(an)中(zhong)(zhong)和，然后用水(shui)(shui)稀釋，固體(ti)含量(liang)(liang)一(yi)般為(wei)(wei)(wei)60%左(zuo)右，pH值為(wei)(wei)(wei)7．5～8．5，在(zai)水(shui)(shui)性(xing)(xing)(xing)涂(tu)料中(zhong)(zhong)要用到(dao)溶(rong)劑(ji)，有時稱共溶(rong)劑(ji)，多為(wei)(wei)(wei)親水(shui)(shui)性(xing)(xing)(xing)醇(chun)類，如丙(bing)(bing)(bing)醇(chun)、丁(ding)(ding)醇(chun)、乙(yi)二醇(chun)（或丙(bing)(bing)(bing)二醇(chun)）的(de)單(dan)(dan)醚，主要依據揮(hui)發性(xing)(xing)(xing)能、毒(du)性(xing)(xing)(xing)、價格來(lai)選(xuan)擇，中(zhong)(zhong)和劑(ji)作用在(zai)于(yu)中(zhong)(zhong)和丙(bing)(bing)(bing)烯(xi)酸(suan)(suan)(suan)樹(shu)脂(zhi)(zhi)鏈(lian)上的(de)羧基(ji)(ji)(ji)，保護樹(shu)脂(zhi)(zhi)水(shui)(shui)溶(rong)性(xing)(xing)(xing)，多為(wei)(wei)(wei)有機胺(an)(an)或氫氧(yang)化鈉(na)，用有機胺(an)(an)，如三(san)(san)乙(yi)胺(an)(an)，二甲基(ji)(ji)(ji)乙(yi)醇(chun)胺(an)(an)，特別是(shi)三(san)(san)級(ji)胺(an)(an)有益于(yu)樹(shu)脂(zhi)(zhi)穩定。
2．4．3電泳的工(gong)藝(yi)及設備
2．4．3．1電泳的(de)工藝(yi)流程
以陽(yang)極電泳為例(li)，通常按(an)如下工藝進行
脫脂→水(shui)洗(xi)(xi)→水(shui)洗(xi)(xi)→中(zhong)和→水(shui)洗(xi)(xi)→陽極氧化→水(shui)洗(xi)(xi)→電解著(zhu)色→熱水(shui)洗(xi)(xi)→水(shui)洗(xi)(xi)→電泳→水(shui)洗(xi)(xi)→干燥
2．4．3．2電泳的(de)工藝條件
⑴電泳槽液的條(tiao)件(jian)
固體份(fen)：7%～9%
溫度(du)：20～25℃
pH：8．0～8．8
電阻(zu)率/Ω·cm（20℃）：1500～2500
⑵電泳的工藝參數
電壓：80～250V（DC）
電泳(yong)時間(jian)：1～3min
電流密度(du)：15～50A/㎡
具體工藝規范依產品的(de)要求進行。
涂膜厚度：7～12μm
2．4．3．3鋁型材(cai)電(dian)泳工藝所需設備
⑴電泳槽(cao)。鋁型材電泳槽(cao)多設計(ji)為長方形(xing)矩形(xing)槽(cao)，基內(nei)部大小取決于裝掛吊(diao)的尺寸，槽(cao)體用4～6mm，鋼板內(nei)襯用聚丙烯或環(huan)氧玻璃鋼，需設置溢流槽(cao)。
⑵電(dian)源(yuan)。直流要(yao)(yao)求0～250A任意可調，電(dian)流大(da)小(xiao)根據50A/㎡計算，約(yue)2000A/槽。電(dian)源(yuan)的(de)波紋因(yin)素一(yi)定要(yao)(yao)小(xiao)于6%，其(qi)值愈大(da)，電(dian)泳涂膜產生孔隙的(de)幾率愈大(da)。
⑶電(dian)極(ji)(ji)。在陽極(ji)(ji)電(dian)泳時，鋁(lv)型材作(zuo)為陽極(ji)(ji)，陰(yin)極(ji)(ji)板(ban)采用不銹鋼(gang)板(ban)或鋁(lv)板(ban)，陰(yin)極(ji)(ji)面積(ji)為工件(jian)總面積(ji)的1倍。板(ban)隔膜采用聚丙(bing)烯纖維布。
⑷熱交換系統。可保證槽液溫度穩定。
⑸預配槽及自動添加系(xi)統。預配槽可完成電(dian)泳槽液的配制，以保(bao)(bao)證(zheng)達到正常(chang)參數；自動添加系(xi)統，可保(bao)(bao)證(zheng)補充每(mei)槽鋁型(xing)材所消耗(hao)的電(dian)泳漆的量，保(bao)(bao)證(zheng)電(dian)泳槽固體份在工藝范圍之內，以確(que)保(bao)(bao)膜厚的均一。
⑹離子交換處理（IR）系統。陽極電泳時，陰極pH值會不斷增加，采用離子交換樹脂系統可去除槽液中的雜質，陰、陽離子使槽液pH值穩定，若再加上反滲透裝置（RO）則可實現閉路系統。
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