[发明专利]金属静电粉末喷涂前硅烷处理工艺方法

说明书

发明背景

本发明涉及的是一种金属静电粉末喷涂前的表面处理工艺方法，特别是一 种含有乙酸、乙烯基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅 烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷、乙醇以及去离子水的硅烷溶液，金属经过此硅 烷溶液处理后再进行静电喷涂是一种环保型的涂装新技术。

相关技术说明

静电喷涂是以被涂物作为阳极，一般情况下接地；涂料雾化机构作为阴 极，接上电源负高压，这样在两极就形成了高压静电场。由于在阴极产生电晕 放电，可使喷出粉末介质带电，并进一步雾化。已带电的粉末介质受电场力作 用，沿电力线定向地流向带正电的被涂物表面，就可沉积成一层均匀、附着牢 固的薄膜。粉末涂料是固体涂料，没有溶剂，不易挥发，大大减少了由于溶剂 喷涂引起的污染问题。在喷涂过程当中，多余的喷粉可以利用回收系统集中收 集，粉末的利用率高。静电粉末喷涂后，经过烘烤就可以得到性能优异的涂膜 表面。该涂膜坚固耐用，能够耐酸、耐碱，同时具有耐磨、抗冲击性、机械强 度高等优点。因静电粉末喷涂具有其鲜明优点，目前被家电、通信设备，建 材、五金等行业涂装厂家广泛采用。

我国目前静电喷涂前主要应用磷化处理工艺对金属基材进行处理。但磷化 处理工艺因其以磷酸、锌、锰，镍为主要原料，产生重金属、磷、亚硝酸钠等 严重环境问题，因此环保型涂装前处理产品用以代替传统磷化在如今显的更加 重要。硅烷处理是以有机硅烷为主要原料对金属或非金属材料进行表面处理。 硅烷前处理技术做为磷化替代技术之一，目前已引起了世界涂装行业的广泛关 注。与传统磷化相比，硅烷处理技术具有环保性(无有毒重金属离子、无 磷)、低能耗(常温使用)，无渣等优点。

中国专利ZL02153200.1中提供了金属的非铬表面处理方法，并提及了硅烷 前处理工艺方法，但该专利中未提及利用硅烷前处理技术处理钢铁的方法，并 且也未提出静电粉末喷涂前硅烷处理的方法。

中国专利ZL00805195提供了脲基硅烷和多甲硅烷基官能化硅烷处理金属 的方法。虽已提及适应钢铁的硅烷前处理方法，但也并未提及静电粉末喷涂前 硅烷处理工艺方法。

中国专利ZL00810014中提供的乙烯基硅烷与双甲硅烷基氨基硅烷的水性 混合物对金属表面的保护性处理方法以及中国专利ZL98801638中提供的使用 硅烷进行金属防腐的方法同样都没有静电粉末喷涂工艺方法。

发明概述

本发明的目的在于提供一种对于传统静电粉末前处理工艺进行环保、节 能、无渣化改进的方法，并且可在原有磷化处理生产线设备基本不改造的前提 下完成改进。目前，静电粉末喷涂在工艺上大多采用锌系磷化前处理，经100- 120℃烘干后进行静电粉末喷涂。喷涂后工件经过15-30分钟170-200℃使粉末 涂料固化完成涂装。在工序上传统静电粉末喷涂工艺可描述为附图1(钢铁 件、镀锌件)，图2(铝件及铝合金)所示。在磷化处理工序中，进行磷酸盐 成膜之前需要表面调整，而成膜之后也需要两次新鲜水漂洗以确保工件表面无 磷化液残留。由于硅烷成膜原理与磷酸盐成膜机理不同，喷涂前处理工艺采用 硅烷处理后工序可改进如附图3(钢铁件、镀锌件)，图4(铝件及铝合金) 所示。本发明与传统静电粉末喷涂前磷化工艺比较具有如下特点：

钢铁件及镀锌件在工序上省去表面调整工序及磷化工序和水漂洗工序；

对于铝件及铝合金省去铬钝化工序和水洗工序；

不需要加温和不产生沉淀，可省去加热设备和除渣设备；

因此，节省了设备投资以及节省生产场地。提高了生产效率。

本发明的另一目的是提供一种硅烷药剂，这种药剂可在不加温条件下使 用，不含有对环境有害的重金属和磷，在处理过程中不产生沉渣，可共线处理 钢铁件、镀锌件、铝件及铝合金，可显著提高静电粉末喷涂涂层附着力。粉末 涂料按主要成分可分为聚酯型、还氧型、丙烯酸型，以及还氧-聚氨酯型混合体 系。为实现多种类型涂层都与金属基材优异的附着力表现，在硅烷处理剂的组 成上选用了四种类型硅烷进行配合使用，以达到提高各类粉末涂层附着力的目 的。

本发明适用处理的金属包括：冷轧钢、热轧钢、镀锌钢、铝及铝合金。

本发明发现一种或多种完全水解的含有三个烷氧基取代基的乙烯基硅烷能 有效提高各类粉末涂料对金属基材的附着力。此类乙烯基硅烷通式如下：