一种金属带材单面连续电泳沉积的方法及装置
阅读：361发布：2020-05-15
专利汇可以提供一种金属带材单面连续电泳沉积的方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种金属带材单面连续 电泳 沉积的方法及装置，该方法工艺流程为：将金属带材单面贴胶后；对未贴胶面除油，再 电解 活化；活化后采用恒压 电泳沉积 ，再采用连续渐变加热气氛 固化 处理；撕胶后，即得成品；工业流程如下图，所述工艺流程全程采用卷对卷的连续处理方式，并克服了 现有技术 电泳涂层固化处理时间太长和固化前及固化时易刮落的缺点，该方法制备的电泳涂层表面均匀，性能稳定，采用卷对卷连续处理的方式，生产效率高，适合工业化生产，属于金属带材电泳领域。，下面是一种金属带材单面连续电泳沉积的方法及装置专利的具体信息内容。
1.一种金属带材单面连续电泳沉积的方法，其特征在于，将金属带材依次连续通过放卷，单面贴胶，除油，活化，电泳沉积，固化处理，撕胶，收卷工序；所述的固化处理是采用多个温区的逐步升温模式，各个温区的温度是由进口温区向出口温区从低到高渐进式上升，出口温区的温度不高于250℃；所述的金属带材匀速通过各个温区；
所述的电泳沉积过程中电泳槽的出口和入口采用的是滚动式密封辊密封；且在电泳槽的出口和入口处分别安装一对滑轮，金属带材的两侧与滑轮的凹槽接触，滑轮的转动方向与金属带材传动方向一致。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的滑轮可在垂直于金属带材传动的方向上移动，并可在此方向上任意位置点固定。
3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，所述的固化处理是在圆形管道中进行。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的固化处理的温区不少于5个。
5.一种用于权利要求1的金属带材单面连续电泳沉积的方法的电泳及固化装置，包括电泳槽和固化加热器，所述的电泳槽为一个或多个，所述的电泳槽的出口和入口处采用的是滚动式密封辊密封；且电泳槽的出口和入口处分别安装一对滑轮，金属带材的两侧与滑轮凹槽接触，滑轮的转动方向与金属带材传动方向一致；
所述的固化加热器为圆形管道；管道外面均匀包覆有若干条从管道入口到出口功率依次递增的电热带。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，滑轮可在垂直于带材传动的方向上任意移动，并可在此方向的任意位置点固定。
7.根据权要求5或6所述的装置，其特征在于，所述电热带外面包裹有保温材料。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，圆形管道出口处安装抽气系统，抽气系统与排气系统相连。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的若干条电热带分别由独立的温控器控制，所述的温控器不少于5个。
10.一种用于权利要求1的金属带材单面连续电泳沉积的方法的固化加热器，其特征在于，所述的固化加热器为圆形管道；管道外面均匀包覆有若干条从管道入口到出口功率依次递增的电热带。
11.根据权要求10所述的固化加热器，其特征在于，所述电热带外包裹有保温材料。
12.根据权利要求10所述的固化加热器，其特征在于，圆形管道出口处安装抽气系统，抽气系统与排气系统相连。
13.根据权利要求10-12任一项所述的固化加热器，其特征在于，所述的若干条电热带分别由独立的温控器控制，所述的温控器不少于5个。
一种金属带材单面连续电泳沉积的方法及装置
技术领域
背景技术
[0002] 金属带材是指厚度小于0.5mm的金属带状材料，其具有比表面积大、便于机械加工和焊接等优点，同时由于其特有的几何尺寸，其在电子等行业具有不可替代的作用。但刚压轧而成、没经过处理的金属带材具有或耐蚀性能差、或耐磨性能不佳、或焊接性能不理想等缺点，一般不直接使用，而是先对金属带材进行表面处理，改善其某些性能，从而拓展其应用范围。改性的方法很多，目前常用的有电镀，电泳，喷涂，磁控溅射等。
[0003] 电泳沉积是指带电荷的粒子或分子在外加电场的作用下定向移动，并在阴极或阳极上沉积的的过程。采用电泳沉积制备的涂层均匀、细致、平整，具有良好的耐蚀性、耐磨性、防水性等，且沉积颜色多样，能满足不同的应用需求。因此，电泳沉积是金属表面改性最有效、最常用的方法之一。
[0004] 固化处理是制备性能优异的电泳涂层至关重要的步骤。固化前的电泳涂层不耐刮，容易脱落，固化处理使涂层发生交联反应，形成色泽饱满、耐磨、耐蚀的电泳涂层。目前，常用的固化工艺是：先在60～80℃温度下处理5～10min，再在150～200℃条件下处理15～20min。固化总时间较长，需20-30min。而专利“紫外光固化阴极电泳涂料及其制备方法”(CN 1613921)公开了一种可低温快速固化处理的电泳工艺，在60℃条件下处理10min即可达到固化，虽然固化时间缩短，但该发明存在电泳液成分复杂，制备成本较高，固化工艺复杂等缺点，不利于产业化。
[0005] 金属带材由于其特有的几何特性，可以成卷收放，适用于采用连续处理的方式进行表面处理。
[0006] 然而，电泳沉积存在固化处理时间长和涂层固化前易刮落的问题，如果采用连续处理的方式，用于固化的加热设备必须足够长，同时金属带材的连续传动也极易造成固化完成前的电泳涂层刮花甚至脱落，所以目前国内极少有采用连续电泳沉积的方式对金属带材进行电泳的，一般采用的是单件逐次电泳；国外也鲜有连续电泳沉积的报道。但连续电泳沉积对于金 属带材来说，具有其他电泳方式不可替代的优势，其生产效率极高，产品的均一性和稳定性也更加优异，是未来电泳沉积发展的一个必然趋势。发明内容：
[0007] 本发明的目的旨在提供一种金属带材单面连续电泳沉积的方法，可高效实现金属带材的连续电泳沉积和固化处理，采用这种方法制备的产品性能均一稳定，生产效率高。
[0008] 本发明的第二个目的在于提供用于一种金属带材单面连续电泳沉积的电泳装置，有效地克服了固化处理前电泳涂层易刮落的缺点，使连续电泳沉积得以有效的实现，从而有效的提高生产效率，并提升了产品的均一性和稳定性。
[0009] 本发明的第三个目的在于提供一种金属带材单面连续电泳沉积的固化装置；较好地缩短电泳涂层固化处理时间，同时克服了固化时电泳涂层易刮落的缺点，使连续电泳沉积得以有效的实现，从而有效的提高生产效率，并提升了产品的均一性和稳定性。
[0010] 本发明方法的技术方案是：将金属带材依次连续通过放卷，单面贴胶，除油，活化，电泳沉积，固化处理，撕胶，收卷工序；所述的固化处理是采用多个温区的逐步升温模式，各个温区的温度是由进口温区向出口温区从低到高渐进式上升，出口温区的温度不高于250℃；所述的金属带材匀速通过各个温区。
[0012] 所述的滑轮可以在垂直于带材传动的方向上任意移动，且可以在此方向的任意位置点固定。从而通过调节滑轮垂直方向的位置，便可有效调节垂直于带材传动方向的带材的位置，从而保证带材贴胶面与电泳装置接触，而涂层面与电泳装置接触保持一定距离，从而避免被刮花。
[0013] 所述的固化处理是在圆形管道中进行。
[0014] 所述的固化处理的温区不少于5个。
[0015] 本发明的电泳固化装置，包括电泳槽和固化加热器，所述的电泳槽为一个或多个，所述的电泳过程中的电泳槽的出口和入口处分别安装一对滑轮，金属带材的两侧与滑轮的凹槽接触，滑轮的转动方向与带材传动方向一致。
[0016] 所述的固化加热器为圆形管道；管道外面均匀包覆有若干条从管道入口到出口功率依次递增的电热带。
[0017] 所述电热带外包裹有保温材料。
[0018] 所述的若干条电热带分别由独立的温控器控制，所述的温控器不少于5个。
[0019] 本发明的滑轮的凹槽为圆弧，且圆弧最大深度以不小于1.0cm为宜。
[0021] 本发明的圆形管道出口处安装抽气系统，抽气系统与排气系统相连。同时抽气系统、排气系统可加速空气流通，带走管道内的水蒸气，使涂层交联反应加速，从而达到快速固化、缩短固化时间，提高生产效率的目的。
[0022] 所述的圆形管道内径稍大于金属带材的宽度，管道为可耐高温、材料稳定且具有良好导热性的金属或其他材料；
[0023] 本发明的工艺流程是将金属带材依次连续通过放卷，单面贴胶，除油，活化，电泳沉积，固化处理，撕胶，收卷工序；全程均采用卷对卷的连续处理方式，这也是很多现有技术所没有办法实现的。
[0024] 本发明的方法首先通过对固化工艺过程的调整，使电泳涂层的交联反应在由低到高的渐变气氛下发生。刚进入固化装置时，固化温度较低，涂层的交联反应缓慢有序逐步进行，从而减小涂层固化过程中产生的内应力，降低涂层脆性；随着温度的逐渐升高，交联反应的速度逐渐加快，但此时涂层已经逐步成型，快速的固化提高了生产效率，但不会影响涂层的内应力。通过对本发明的固化处理工艺的调整，使得本发明的电泳沉积和固化处理过程均可连续地实现。
[0025] 本发明更进一步的优势还体现在，本发明在沉积过程中，通过滑轮固定带材位置，在不影响带材传动的前提下，保证带材只有贴胶面及两侧与电泳装置接触，而涂层面与电泳装置保持一定距离，从而较好的克服涂层固化前易刮落的缺点。同时，滑轮及滚动式密封辊密封均可较好的减少带材传动过程中的阻力，更有利产品的连续生产。
[0026] 本发明的优势还体现在本发明的固化加热器所选用的圆形管道是充分利用了几何原理，在圆形管道中，可保证金属带材仅两端与管道壁接触，从而避免涂层面被刮花，原理图如图4，而非圆形的固化加热器是达不到这个效果的；因而本发明也有效解决了连续制备过程中电泳涂层固化时易刮落的问题。
[0027] 采用以上本发明的方法和装置可有效解决固化前电泳涂层易刮落以及解决电泳涂层固化时易刮落的缺点；本发明还通过采用渐变式的加热气氛和排气系统（加速空气流通），可有效提高固化速率，缩短固化时间；从而最大限度在保证产品性能的同时，实现连续化生产，较大程度提升了生产效率。
[0028] 本发明的一种金属带材上单面连续电泳沉积的方法，具体的流程为：
[0029] （1）放卷 采用全自动的卧盘式放卷机放卷，该放卷机简单易操作，同时可保证带材走速均匀，阻力小。
[0031] （3）除油 对于不锈钢、低碳钢及铜等金属带材，通常采用联合电化学除油，即先阴极除油再阳极除油的方法，阴极除油快而彻底，阳极除油可消除氢脆，二者结合除油效果极佳。除油工艺为：NaOH40～60g/L，Na2CO330～50g/L,Na3PO415～30g/L,Na2SiO33～5g/L;2
除油温度60～70℃，电流密度Dk为2～5A/dm 。阴极除油时间1～2min，阳极除油时间
20～30s。而对于铝及铝合金等，采用化学除油，以减少对基材的腐蚀。
除油温度60～70℃，电流密度Dk为2～5A/dm 。阴极除油时间1～2min，阳极除油时间
20～30s。而对于铝及铝合金等，采用化学除油，以减少对基材的腐蚀。
[0032] （4）活化 对于不锈钢、低碳钢或铜等金属带材，采用电解活化，工艺条件为：5～20%的盐酸，温度为15～35℃，将金属带材作为阳极，惰性电极为阴极，电流密度为0.5～
5A/dm2，时间为30s～60s。对于铝及铝合金等，为了减少对基材的腐蚀，采用化学活化，去除其表面氧化层，活化工艺为：40%～60%的HNO3溶液，温度为15～35℃，时间为20s～
30s。
5A/dm2，时间为30s～60s。对于铝及铝合金等，为了减少对基材的腐蚀，采用化学活化，去除其表面氧化层，活化工艺为：40%～60%的HNO3溶液，温度为15～35℃，时间为20s～
30s。
[0033] （5）电泳沉积
[0034] 电泳沉积工艺为：电泳涂料包括分散体(体积比50%～80%)、颜料、填料，电泳沉积可为阳极电泳沉积或阴极电泳沉积，采用恒压电沉积，电压为60～120V，温度为15～35℃，时间为20s～120s。电泳涂料中分散体为丙乙烯及其衍生物、苯乙烯及其衍生物、丙烯酸、聚酰胺的一种或多种的混合物。电泳涂料中的颜料可为有机颜料(例如酞菁紫、酞菁蓝等)或无机颜料(例如炭黑、铁蓝、铬黄等)，粒径要求不大于0.8μm，小粒径可以提高电泳液的稳定性；
[0035] 电泳沉积过程中的电泳槽采用全滚动密封和出、入口使用凹槽滑轮固定带材横向位置的方式（如图2所示），出、入口处的凹槽滑轮可在垂直于带材传动的方向上任意移动并在此方向的任意位置点固定，带材从滑轮凹槽中穿过，从而通过调节滑轮位置来调整带材的横向位置，保证带材涂层面不与密封辊接触，达到防止电泳涂层被刮落的问题；同时，全滚动的密封可减少带材传动过程中的阻力。
[0036] （6）固化处理
[0037] 采用圆形管道作为固化处理的加热容器，是因为由几何原理可知，带材在圆形管道中（如图3所示），其上下两表面永远不会与管道壁接触，从而很好的解决电泳涂层在固化过程中被刮花脱落的问题。
[0038] 固化处理采用圆形管道，管道中采用多区升温（如图4所示），例如：管道长度30m，内 径50mm，管道外面间距均匀地包覆15条不同的功率的电热带，电热带外均包裹保温材料，每条电热带分别由温控器独立控制，可分别使电热带温度达到60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200℃。开启管道出口处的抽气系统，然后让304钢带以3.0m/min的速度通过上述管道。各温区的独立可控的加热方式，使管道内形成50～
200℃的连续渐变的加热气氛，管道前段较低温度可使电泳涂层交联反应缓慢有序进行，从而减小涂层固化过程中产生的内应力，降低涂层脆性；待涂层基本定形后，在逐步升高的温度下进一步固化。同时抽气系统加速空气流通，使涂层交联反应加速，从而达到快速固化。
200℃的连续渐变的加热气氛，管道前段较低温度可使电泳涂层交联反应缓慢有序进行，从而减小涂层固化过程中产生的内应力，降低涂层脆性；待涂层基本定形后，在逐步升高的温度下进一步固化。同时抽气系统加速空气流通，使涂层交联反应加速，从而达到快速固化。
[0040] （7）撕胶采用自动感应撕胶机撕去金属带材一面的胶带，使撕胶的速度与带材的走速保持一致。
[0042] 【图1】是本发明的工艺流程图。
[0043] 【图2】是本发明电泳槽中凹槽滑轮作用原理示意图。
[0044] 【图3】是本发明凹槽滑轮与带材截面图。
[0045] 【图4】是本发明固化装置中圆形管道与带材截面图。
[0046] 【图5】是本发明固化装置结构示意图。
[0047] 图示说明：
[0048] 1-电泳槽A 2-滑轮 3-密封辊 4-金属带材
[0049] 5-滑轮平移线 6-带材截面 7-贴胶面
[0050] 8-电泳涂层面 9-圆形管道 10-温控器
[0051] 11-电热带 12-保温材料 13抽气系统
具体实施方式
[0052] 以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明。
[0053] 实施例1
[0054] 选用304不锈钢带作为电泳沉积的基材，尺寸为45mm×0.2mm。
[0055] （1）放卷 采用全自动的卧盘式放卷机放卷。
[0056] （2）贴胶 采用自动定位贴胶机对金属带材单面进行贴胶。胶带具有以下特性：绝缘性 优异，可耐250℃以下高温，对酸碱具有较强的抵抗能力，粘贴性好，不留残胶。
[0057] （3）除油 采用联合电化学除油，具体工艺为：NaOH50g/L，Na2CO340g/L,Na3PO420g/2
L,Na2SiO34g/L;除油温度60～70℃，电流密度Dk为3A/dm 。阴极除油时间1min，阳极除油时间20s。
L,Na2SiO34g/L;除油温度60～70℃，电流密度Dk为3A/dm 。阴极除油时间1min，阳极除油时间20s。
[0058] （4）活化 采用电解活化，活化条件为：10%的盐酸，温度为25℃，将304钢带作为2
阳极，惰性电极为阴极，电流密度为1.0A/dm，时间为40s。
阳极，惰性电极为阴极，电流密度为1.0A/dm，时间为40s。
[0059] （5）电泳沉积 采用阳极电泳沉积，恒压，电压为100V，温度为25℃，时间为30s。电泳涂料中分散体为丙乙烯和丙烯酸的混合物。电泳涂料为炭黑，炭黑粒径小于0.8μm；电泳沉积过程中的电泳槽采用全滚动密封和凹槽滑轮固定带材横向位置的方式。
[0060] （6）固化处理 固化处理采用圆形管道作为热处理容器，长度30m，内径50mm，管道外面包覆15条不同的功率的电热带，分别使其温度达到60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200℃。开启管道出口处的抽气系统，然后让304钢带以3.0m/min的速度通过上述管道。固化处理时间10分钟。
[0061] （7）撕胶 采用自动感应撕胶机撕去金属带材一面的胶带，撕胶的速度与带材的走速保持一致。
[0062] （8）收卷 采用自动感应收卷机收卷。
[0063] 所制备的电泳样品：a、表面均匀平整，无划痕；b、用百格法测试，可以达到5B级(划线边缘光滑，在划线的边缘及交叉点处均无镀层脱落)，结合力良好；c、中性盐雾试验测试，耐盐雾时间大于1000h，具有优异的耐蚀性能。
[0064] 实施例2
[0065] 选用黄铜带作为电泳沉积的基材，尺寸为45mm×0.2mm。
[0066] （1）放卷 采用全自动的卧盘式放卷机放卷，带材走速均匀，阻力小。
[0067] （2）贴胶 采用自动定位贴胶机对金属带材单面进行贴胶。胶带具有以下特性：绝缘性优异，可耐250℃以下高温，对酸碱具有较强的抵抗能力，粘贴性好，不留残胶。
[0068] （3）除油 除油采用联合电化学除油，具体工艺为：NaOH50g/L，Na2CO340g/2
L,Na3PO420g/L,Na2SiO34g/L;除油温度60～70℃，电流密度Dk为3A/dm 。阴极除油时间
1min，阳极除油时间20s。
L,Na3PO420g/L,Na2SiO34g/L;除油温度60～70℃，电流密度Dk为3A/dm 。阴极除油时间
1min，阳极除油时间20s。
[0069] （4）活化 采用电解活化，活化条件为：10%的盐酸，温度为25℃，将黄铜带作为阳2
极，惰性电极为阴极，电流密度为1.0A/dm，时间为40s。
极，惰性电极为阴极，电流密度为1.0A/dm，时间为40s。
[0070] （5）电泳沉积 采用阳极电泳沉积，恒压，电压为80V，温度为25℃，时间为30s。电泳涂料中分散体为丙乙烯和丙烯酸的混合物。电泳涂料为炭黑，炭黑粒径小于0.8μm；电泳沉积过程中的电泳槽采用全滚动密封和凹槽滑轮固定带材位置的方式。
[0071] （6）固化处理 固化处理采用圆形管道作为热处理容器，长度30m，内径50mm，管道外面包覆15条不同的功率的电热带，分别使其温度达到60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200℃。开启管道出口处的抽气系统，然后让铜带以3.0m/min的速度通过上述管道。
[0072] （7）撕胶 采用自动感应撕胶机撕去金属带材一面的胶带，撕胶的速度与带材的走速保持一致。
[0073] （8）收卷 采用自动感应收卷机收卷。
[0074] 所制备的电泳样品：a、表面均匀平整，无划痕；b、用百格法测试，可以达到5B级(划线边缘光滑，在划线的边缘及交叉点处均无镀层脱落)，结合力良好；c、中性盐雾试验测试，耐盐雾时间大于1000h，具有优异的耐蚀性能。
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