一种丙烯酸阴极电泳漆真空镀膜复合涂层装置的制作方法

本实用新型属于金属装饰性表面处理技术领域，尤其涉及一种丙烯酸阴极电泳漆真空镀膜复合涂层装置。

背景技术：

目前，金属装饰性表面处理方法有电镀、涂装、氧化着色、电解抛光等方法，这些方法已广泛应用于工业、民用、国防、航空等科技领域，和我们的生活息息相关。但这些金属装饰性处理往往要先进行打磨、抛光得到光亮的基材表面，这些机械处理方法会产生大量粉尘，对人体健康、环境有害；表面处理需要用到化工原料，生产中会产生大量含重金属、氰化物、酸碱、有机物、有机挥发溶剂等对人体有害的废水、废渣和废气，虽然“三废”处理技术越来越先进，环保管理执法越来越严格，但要彻底根治却非常困难，严重影响了人们的身体健康。电镀在装饰性领域应用也非常广泛，能得到镜面光亮的高装饰性外观，金属质感强，外观颜色主要有银白、金黄、枪黑三种，色彩品种显得单一，难以满足当今人们追求多种色彩、个性化的需求。电泳漆、真空电镀等装饰性绿色环保金属表面处理新工艺已得到越来越多的应用。电泳漆彩色品种齐全，外观透明光亮，但缺乏金属质感，一般是先电镀再上电泳漆，才能达到具金属质感的高装饰性要求，这样一来仍然离不开电镀，环保问题同样得不到解决。真空电镀镀层薄，对金属表面起不到填平、光亮作用，真空电镀前必需精抛光，为了得到结合力良好的光亮真空镀层，还必须先喷涂一层底漆，真空电镀后再喷涂一层面漆，起到保护镀层和上色作用，但喷涂材料利用率低成本高，需高温固化，产生大量的VOC有毒气体，工人操作环境差，不节能不环保。

综上所述，现有的金属装饰性处理方法存在产生大量粉尘，对人体健康、环境有害；色彩品种显得单一，缺乏金属质感，利用率低，成本高，不节能不环保的问题。

技术实现要素：

本实用新型为解决现有的金属装饰性处理方法存在产生大量粉尘，对人体健康、环境有害；色彩品种显得单一，缺乏金属质感，利用率低，成本高，不节能不环保的问题而提供一种结构简单、安装使用方便、提高工作效率的丙烯酸阴极电泳漆真空镀膜复合涂层装置。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

本实用新型实施例的丙烯酸阴极电泳漆真空镀膜复合涂层装置，所述丙烯酸阴极电泳漆真空镀膜复合涂层装置设置有电泳前去离子水清洗槽、阴极电泳槽、第一喷淋槽、清洗槽、第二喷淋槽、去离子水清洗槽、脱水清洗槽、预烘炉、LED-UV固化炉、真空电镀辐照室、真空电镀镀膜室、真空电镀冷却室、转挂室；

所述电泳前去离子水清洗槽、阴极电泳槽、第一喷淋槽、清洗槽、第二喷淋槽、去离子水清洗槽、脱水清洗槽、预烘炉、LED-UV固化炉、真空电镀辐照室、真空电镀镀膜室、真空电镀冷却室、转挂室依次通过生产输送线链条连接在一起。

进一步，所述阴极电泳槽设有溢流槽，采用不锈钢做阳极。

进一步，所述真空电镀镀膜室上安装有挂件转动装置。

进一步，所述真空电镀冷却室、转挂室之间设置有插板阀。

进一步，所述转挂室的右侧安装有翻板阀。

本实用新型具有的优点和积极效果是：由于本实用新型将金属经过除油、除锈简单前处理上一层电泳漆，在电泳底漆上再真空电镀一层薄的金属膜，面层仍采用透明电泳漆保护，金属经这样处理能得到光亮、防腐耐磨、结合力良好、具金属质感的复合涂层，外观、性能能达到金属装饰电镀的效果，可以直接替代金属装饰电镀，可广泛应用于数码、相机、手机、灯饰、卫浴、五金等装饰性领域。本实用新型工艺电泳打底漆采用LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳工艺，该工艺电泳漆采用专用配方，电泳漆流平性好，泳透力高，对基材的遮盖力强，和基材结合力好，所得膜层柔韧性特别好，非常适合后续的真空电镀。真空电镀采用脉冲磁控溅射真空镀膜方法，优选了高纯铝作为靶材，成本低，沉积速度快，膜层银白色，可以达到镜面光亮，金属质感强，镀膜层厚度1～2um，镀层均匀无漏镀现象，导电性能好，为后续二次电泳打下良好基础。面层电泳漆工艺仍然采用LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳工艺，但工艺配方和工艺参数更加注重涂层外观性能，和底层附着力好，硬度高、光亮度好，耐磨性、耐水性、耐溶剂性好，防腐性能优良；面层电泳漆无色透明，如在电泳漆中加入彩色色浆，可以得到五彩炫丽的多色彩外观，解决了装饰性电镀色彩单一的问题。电泳漆工艺简单、材料利用率高成本低，几乎没有VOC挥发，废水带出量也很少，可以达到零排放，LED-UV固化温度低、固化速度快，能适用多种金属基材，既节能又环保。本实用新型采用电泳漆加真空电镀工艺方法，工艺先进，不仅解决了电泳漆真空电镀复合涂层生产中存在的附着力不好、开裂、黄变、外观金属质感不强等难题，极大地提高了产品质量和生产效率，成本也大有降低，同时也极大地改善了工人的操作条件和生活环境，大量减少电镀对人们身体健康带来的危害和对环境造成的污染，为实现金属工件电泳漆真空电镀复合涂层批量化连续生产，全面替代装饰性电镀奠定了坚实的基础。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的丙烯酸阴极电泳漆真空镀膜复合涂层装置结构示意图；

图中：1、电泳前去离子水清洗槽；2、阴极电泳槽；3、第一喷淋槽；4、清洗槽；5、第二喷淋槽；6、去离子水清洗槽；7、脱水清洗槽；8、预烘炉；9、LED-UV固化炉；10、真空电镀辐照室；11、真空电镀镀膜室；12、真空电镀冷却室；13、转挂室。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本实用新型的结构作详细的描述。

如图1所示，本实用新型实施例的丙烯酸阴极电泳漆真空镀膜复合涂层装置包括：电泳前去离子水清洗槽1、阴极电泳槽2、第一喷淋槽3、清洗槽4、第二喷淋槽5、去离子水清洗槽6、脱水清洗槽7、预烘炉8、LED-UV固化炉9、真空电镀辐照室10、真空电镀镀膜室11、真空电镀冷却室12、转挂室13。

电泳前去离子水清洗槽1、阴极电泳槽2、第一喷淋槽3、清洗槽4、第二喷淋槽5、去离子水清洗槽6、脱水清洗槽7、预烘炉8、LED-UV固化炉9、真空电镀辐照室10、真空电镀镀膜室11、真空电镀冷却室12、转挂室13依次通过生产输送线链条连接在一起。

真空电镀镀膜室11上安装有挂件转动装置；真空电镀冷却室12、转挂室13之间设置有插板阀；转挂室13的右侧安装有翻板阀。

下面结合附图对本实用新型的应用原理作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供的丙烯酸阴极电泳漆真空镀膜复合涂层的装置包括电泳前去离子水清洗槽、阴极电泳槽、喷淋槽、清洗槽、去离子水清洗槽、脱水清洗槽、预烘炉、LED-UV固化炉、真空电镀辐照室、真空电镀镀膜室、真空电镀冷却室、转挂室，阴极电泳槽设有溢流槽，用不锈钢做阳极，有循环过滤、超滤、降温装置，配有0～150v可调直流电源，阴极电泳采用LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳工艺，LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳漆合成树脂基础配方为：10％～20％的N-甲基二乙醇胺、20％～30％的季戊四醇三丙烯酸酯、15％～25％的甲基丙烯酸-β-羟乙酯和15％～30％的丙烯酸丁酯；LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳漆由40％～60％丙烯酸合成树脂、15％～20％固化剂、15％～20％助溶剂、2％～6％光引发剂、2％～7％的中和剂、0.01％～1％的流平剂以及10％～15％去离子水组成，所述固化剂为异佛尔酮二异氰酸酯，助溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯，光引发剂采用1173和184复配，中和剂为乳酸或冰醋酸，流平剂为聚丙酸酯类或改性磷酸酯类；阴极电泳漆采用的固含量为8％～12％，pH值为4.0～5.0(25℃)，槽液电导率300～900us/cm，槽液温度26～30℃，施工电压30～80v，电泳时间30～60s。电泳漆加真空电镀是一种全新的金属表面处理新工艺，很好地解决了以上技术难点。金属经过除油、除锈简单前处理上一层电泳漆，在电泳底漆上再真空电镀一层薄的金属膜，面层仍采用透明电泳漆保护，金属经这样处理能得到光亮、防腐耐磨、结合力良好、具金属质感的复合涂层，外观、性能能达到金属装饰电镀的效果，可以直接替代金属装饰电镀，可广泛应用于数码、相机、手机、灯饰、卫浴、五金等装饰性领域。本实用新型工艺电泳打底漆采用LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳工艺，该工艺电泳漆采用专用配方，电泳漆流平性好，泳透力高，对基材的遮盖力强，和基材结合力好，所得膜层柔韧性特别好，非常适合后续的真空电镀。真空电镀采用脉冲磁控溅射真空镀膜方法，优选了高纯铝作为靶材，成本低，沉积速度快，膜层银白色，可以达到镜面光亮，金属质感强，镀膜层厚度1～2um，镀层均匀无漏镀现象，导电性能好，为后续二次电泳打下良好基础。面层电泳漆工艺仍然采用LED-UV固化阳离子型丙烯酸阴极电泳工艺，但工艺配方和工艺参数更加注重涂层外观性能，和底层附着力好，硬度高、光亮度好，耐磨性、耐水性、耐溶剂性好，防腐性能优良；面层电泳漆无色透明，如在电泳漆中加入彩色色浆，可以得到五彩炫丽的多色彩外观，解决了装饰性电镀色彩单一的问题。电泳漆工艺简单、材料利用率高成本低，几乎没有VOC挥发，废水带出量也很少，可以达到零排放，LED-UV固化温度低、固化速度快，能适用多种金属基材，既节能又环保。本实用新型采用电泳漆加真空电镀工艺方法，工艺先进，不仅解决了结合力、开裂、漏镀、变色等问题，电泳漆、真空电镀也实现了批量化连续生产，替代装饰性电镀,极大地改善了工人的操作条件和生活环境，大量减少电镀对人们身体健康带来的危害和对环境造成的污染。

1、主要工艺流程

金属件→前处理→去离子水清洗→阴极电泳(底漆)→喷淋→清洗→喷淋→去离子水清洗→脱水清洗剂清洗→预烘→LED-UV固化→等离子体辐照→脉冲磁控溅射真空镀膜→冷却→下挂→去离子水清洗→阴极电泳(面漆)→喷淋→清洗→喷淋→去离子水清洗→脱水清洗剂清洗→预烘→LED-UV固化→成品

2、详细工艺步骤

(1)前处理

根据不同基材和材料表面状况进行不同的前处理，主要包括简单机械清理、除油、除锈、浸蚀、水洗等。

(2)去离子水清洗

去离子水清洗，要求去离子水电导率小于5us/cm，时间：10～20s。

(3)阴极电泳(底漆)

电泳漆成分：

其中丙烯酸合成树脂基础配方：

所述固化剂为封闭异佛尔酮二异氰酸酯，助溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯，光引发剂为1173、184复配，中和剂为乳酸、冰醋酸等有机酸，流平剂为聚丙烯酸酯类或者改性磷酸酯类。

电泳漆施工工艺参数：

UV固化丙烯酸阴极电泳工艺参数及工作条件

底漆膜层厚度10～20um，可以完全遮盖基材砂眼、针孔和轻微擦、划伤痕，得到平整光滑、柔韧性好的表面，为真空电镀打下坚实的基础。

(4)LED-UV固化

采用LED-UV固化炉固化，辐射照度控制在3～4W/cm²,辐射能量3000～5000mj/cm²，辐照时间：40～60s，辐照高度：10～30cm。

(5)等离子体辐照

离子体辐照处理所用气体为Ar/O₂混合气，流量50～400SCCM，体积比95:5～50:50，真空镀1～5×10²Pa，等离子辐照功率不高于1Kw，辐照时间10～15min。

(6)脉冲磁控溅射真空镀膜

抽真空室真空度至3×10^-4Pa，进行脉冲磁控溅射镀金属膜，采用的靶材有铝、钛、锌、铬或其合金，工作气体为高纯Ar气，气体流量60～300SCCM，脉冲电源频率10～18KHz，占空比30％～50％，功率小于9Kw，靶基距5～8cm，施镀时间10min。

真空电镀膜层厚度为1～2um，镀层结晶精细、致密，达到镜面光亮，热膨胀能与底漆很好地匹配，基材表面温度也不高，不易产生黄变和开裂，很好地解决了附着力的问题，也为面层电泳打下了良好的基础，使复合膜层有高装饰性金属质感。

(7)阴极电泳(面漆)

同(3)。但在膜层厚度、硬度、柔韧性、光亮度等方面工艺控制参数有所调整，确保面层外观、性能达到使用要求。配制有色色浆加入无色电泳漆槽液中，可以电泳得到彩色电泳漆透明膜层，颜色主要有金色、黄色、紫色、蓝色，还可以做成仿古色，花色品种远多于装饰电镀，满足装饰性领域人们个性化的需求。

金属工件经前处理除油除锈，进入去离子水清洗槽清洗干净表面残留的金属杂质、盐类、固体悬浮颗粒等物质，裸露出金属新鲜的表面进行阴极电泳，阴极电泳槽电泳漆固含量为8％～12％，pH为4.0～5.0，电导率为300～900us/cm，槽液温度为26～30℃，电泳电压30～80v，电泳时间为15～60s，电泳漆膜层厚度控制在10～20um。工件经第一喷淋槽、清洗槽、第二喷淋槽、去离子水清洗槽，清洗干净表面残留泡沫、树脂、溶剂、盐类物质，进入脱水清洗剂清洗槽清洗，脱干工件表面残留水分，将工件转挂到上挂预烘真空镀挂架上，打开翻板阀，将挂架与推送装置相关联，关闭翻板阀，在温度为80℃环境条件下烘烤20分钟；打开插板阀，将挂架推送入LED-UV固化，关闭插板阀，用机械泵抽真空至小于10Pa，再向腔室内充入净化空气，启动转动装置，挂架转速5转/分钟，在强度为3200mj/cm²的LED-UV固化机照射2min，完成打底层固化；打开插板阀，将挂架推送到等离子体辐照室，关闭插板阀，用机械泵、罗茨泵，迅速恢复等离子辐照腔室的真空度到3×10^-1Pa，再向等离子辐照腔室充入Ar/O₂混合气，Ar/O₂体积比为95：5，气体流量为200SCCM，调节真空度至100Pa，采用直流辉光方法产生等离子体，施加电压1500V，工件进行等离子体辐照时间为10分钟；停止等离子体辐照室进气后，恢复真空至3×10^-1Pa，打开插板阀，将挂架推送至脉冲磁控溅射真空镀膜室，关闭插板阀，用机械泵、罗茨泵、分子泵组抽真空至3×10^-4Pa，向磁控溅射沉积腔室内通入高纯Ar气，流量为60SCCM，调节真空度至2Pa，进行脉冲磁控溅射镀铝，铝靶纯度99.99％，靶到工件表面直线距离5cm，电源功率3千瓦，频率15kHz，占空比30％，施镀5分钟；停止磁控溅射沉积腔室进气，恢复真空至3×10^-4Pa，同时，冷却室用机械泵、罗茨泵、分子泵抽真空至3×10^-4Pa。此时打开插板阀，将挂架推送入冷却腔室，关闭插板阀，暂存产品进行充分冷却；将下挂取样腔室抽真空至3×10^-1Pa，待工件充分冷却后，打开翻板阀，将挂架推送入下挂取样腔室，关闭插板阀，恢复冷却腔室真空至3×10^-4Pa，同时下挂取件室停止抽真空操作，充入空气，腔室内外压力平衡时打开翻板阀即可取工件。工件完成真空镀膜工序后转挂至阴极电泳(面漆)线进行二次电泳，根据产品外观颜色要求在电泳槽液中加入有色色浆和填料，面漆厚度控制在10～15um，电泳后清洗、固化同阴极电泳(底漆)。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。