專利名稱：汽車輪轂蓋鍍膜方法
汽車輪轂蓋鍍膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料表面處理領(lǐng)域，尤其涉及一種對汽車輪轂蓋的鍍膜方法。背景技術(shù)：
汽車輪轂蓋的材料為ABS塑料，為提高其表面外觀質(zhì)量以及使用性能，對 其采用電鍍工藝進(jìn)行表面處理。
汽車輪轂蓋的表面電鍍處理流程為除油一粗化一還原一活化一化學(xué)鍍鎳
—電鍍焦銅一電鍍酸銅一電鍍半亮鎳一電鍍鉻。ABS塑料的表面采用電鍍處理 后，能獲得很高的表面質(zhì)量和良好的使用性能。
但是這種表面電鍍工藝存在諸多無法克服的缺陷
1. 電鍍廢液中含有有毒金屬，需要進(jìn)行三廢處理，其治理過程復(fù)雜，治理
成本高，并且還不能完全杜絕環(huán)境污染；
2. 需要消耗大量的銅、鎳、鉻等貴重金屬，成本高；
3. 塑料電鍍的工藝復(fù)雜，工序多，生產(chǎn)成本高；
4. 用電量大，耗水量大，生產(chǎn)成本高；
5. 塑料電鍍過程的勞動條件差，對工人身體健康有一定影響。
因此，ABS塑料表面處理的電鍍工藝已不能滿足環(huán)境、成本等因素的需求， 急需開發(fā)出一種對環(huán)境無污染、工藝過程簡單、成本低的鍍膜方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提出一種汽車輪轂蓋鍍膜方法， 來取代電鍍，節(jié)能，降耗，環(huán)保，簡化工藝，降低成本，并保證鍍層結(jié)合力和 使用性能良好，外觀色澤基本上與電鍍輪轂蓋一致。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種汽車輪轂蓋鍍膜方法，依次包括如下 步驟
預(yù)處理先用有機(jī)溶劑擦洗，除去工體表面油污和殘存的脫模劑，再用靜 電除塵器或離子化風(fēng)機(jī)進(jìn)行除塵處理，中和塑料表面的電荷，并使吸附的灰塵 脫落；
光固化底涂先采用噴涂法將光固化涂料均勻地涂布在工體表面，放在50"C
烘箱中保持3-7分鐘加熱流平，然后由輸送帶送入光固化機(jī)工作室，經(jīng)紫外光
照射而固化；
離子轟擊鍍鉻光固化底涂后1小時內(nèi)進(jìn)入離子轟擊裝置，將金屬鉻在真 空條件下通電引弧氣體和離化，鉻離子高速飛向工體，并牢固地沉積在工體表 面；
光固化面涂采用噴涂法將聚酯丙烯酸酯光固化涂料均勻地涂布在工體表 面，放在50QC烘箱中保持3-7分鐘加熱流平，然后由輸送帶送入光固化機(jī)工作
室，經(jīng)紫外光照射而固化。
作為優(yōu)選，所述預(yù)處理歩驟中有機(jī)溶劑采用醇類有機(jī)溶劑或脂肪烴有機(jī)溶 劑或醚類有機(jī)溶劑。
作為優(yōu)選，所述預(yù)處理步驟中擦洗之后、靜電除塵之前還將工件浸泡在處
理液中進(jìn)行侵蝕預(yù)處理，然后水洗5min-10min，再干燥，處理液為420g/l的鉻 酸與200g/l的密度為1. 84g/cm3的硫酸的混合溶液。
作為優(yōu)選，所述光固化底涂(2)步驟中所采用的光固化涂料由以下物質(zhì)組
成且質(zhì)量比為聚氨酯丙烯酸酯季戊四醇三丙烯酸酯丙烯酸苯氧乙酯二 苯甲酮Irgacure651:異丙醇正丁醇=85: 5: 10: 2: 4: 47: 24。
作為優(yōu)選，所述光固化底涂(2)步驟中光固化機(jī)工作室內(nèi)裝有四支線功率 各為80W/cm的紫外燈，燈距120mm。
作為優(yōu)選，所述紫外燈采用汞燈。
作為優(yōu)選，所述光固化底涂步驟中烘箱內(nèi)加熱流平時間為5分鐘。 本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用干法鍍?nèi)〈鷤鹘y(tǒng)的濕法電鍍，采用鋁層取 代傳統(tǒng)的Ni-Cu-Cr三金屬涂層。該干法鍍法不含有毒物質(zhì)，沒有三廢問題，無
需三廢處理，工藝過程簡單，對環(huán)境無污染。工人勞動條件好，對工人身體健 康影響小。不需要使用銅、鎳、鉻等貴重金屬，只使用少量鋁，成本大大降低。 工藝簡單，工序少，生產(chǎn)成本低。用電量約為電鍍的1/5-1/7，用水量約為電鍍
的1/10-1/20。整體生產(chǎn)成本約為電鍍的1/2，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。并在光固
化面涂原料中加入納米陶瓷粒子，改進(jìn)了分散和混合工藝，顯著提高了表面耐 磨性。鍍層的結(jié)合力、使用性能和外觀色澤都基本上與電鍍輪轂蓋一致。
本發(fā)明的特征及優(yōu)點將通過實施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1是本發(fā)明汽車輪轂蓋鍍膜方法的工藝流程圖。具體實施方式

實施例一
如圖1所示，汽車輪轂蓋鍍膜方法，依次包括如下步驟
預(yù)處理l:先用有機(jī)溶劑擦洗，除去工體表面油污和殘存的脫模劑，再用靜 電除塵器或離子化風(fēng)機(jī)進(jìn)行除塵處理，中和塑料表面的電荷，并使吸附的灰塵 脫落。
汽車輪轂蓋通常用ABS (丁二烯一苯乙烯一丙烯晴共聚物)塑料制造。ABS
塑料雖然結(jié)晶毒低，極性大，可以直接涂裝，但附著力不高，因而要通過預(yù)處 理來提高附著力和涂層質(zhì)量。
首先要徹底清除表面油污和殘存的脫膜劑。脫膜劑(硬脂酸鋅、硅油)的 殘存容易引起涂層縮孔和附著不良等缺陷，所以要清除掉。脫脂方法很多，較
常使用的是有機(jī)溶劑，對ABS塑料而言，常采用醇類有機(jī)溶劑或脂肪烴有機(jī)溶 劑或醚類有機(jī)溶劑。
ABS塑料在脫脂后，為進(jìn)一步提高涂層質(zhì)量，可考慮采用較稀的鉻酸處理液
侵蝕(化學(xué)氧化處理)或其他化學(xué)預(yù)處理。具體操作為將工件浸泡在處理液 中進(jìn)行侵蝕預(yù)處理，然后水洗5min-10min，再干燥，處理液為420g/l的鉻酸與 200g/l的密度為1.84g/cm3的硫酸的混合溶液。
另外，塑料是電的不良導(dǎo)體，表面容易聚集靜電，吸附粉塵，因而需要用 靜電除塵器或離子化風(fēng)機(jī)將塑料表面的靜電和粉塵清除。
,光固化底涂2:先采用噴涂法將光固化涂料均勻地涂布在工體表面，放在
50()C烘箱中保持3-7分鐘加熱流平，然后由輸送帶送入光固化機(jī)工作室，經(jīng)紫 外光照射而固化。烘箱內(nèi)加熱流平時間最佳為5分鐘。
在塑料真空鍍膜之前，先用適合的涂料"打底"，可以防止真空鍍膜時塑料 中的揮發(fā)性雜質(zhì)逸出，以免影響鍍膜質(zhì)量。塑料表面有一定的凹凸不平，用幾 十納米或更厚的底涂層，可以顯著減少不平度，從而提高真空鍍層的反射和鏡 面效果。合適的底涂還是真空鍍層與塑料基底兩者之間良好的過渡層，避免真 空鍍層熱膨脹系數(shù)與塑料差異過大而造成的表面缺陷，如過大的內(nèi)應(yīng)力裂紋和 剝落等，并且提高了鍍層的結(jié)合力和力學(xué)性質(zhì)。對于一些耐熱性差的塑料，底 涂可以起到一定的防護(hù)作用，保護(hù)塑料免遭熱變形。
本發(fā)明采用光固化底涂技術(shù)。光固化涂料主要指在250納米至420納米波 長的紫外光照射下迅速交聯(lián)固化成膜的一類涂料。它與一般的溶劑型涂料相比，
有著較多優(yōu)點①溶劑含量少，在光固化時溶劑揮發(fā)甚少，這有利于環(huán)保。②
固化速度快，通常在室溫下io秒以內(nèi)完成固化，做到了高效率。③固化溫度低，
在涂裝時除一些光固化涂料需在幾十度下保持少許時間進(jìn)行流平外，其余都在
室溫下完成，這對耐熱性較差的塑料很有利。④固含量很高，幾乎達(dá)到100%， 固體完成后涂層體積收縮率很小，并且在以后真空鍍膜時涂層不會逸出揮發(fā)性 物質(zhì)，從而有利于真空鍍層藥鋪良好的結(jié)合力和高度光亮性。⑤耗能少，約為 熱固化時耗能量的10%至30%。⑥涂裝設(shè)備較為簡單，生產(chǎn)管理較為容易，生產(chǎn) 質(zhì)量易穩(wěn)定，可靠性好，并且適合于流水化或半流水作業(yè)。
光固化涂料主要由低聚物、活性稀釋劑和光引發(fā)劑三部分組成，此外，可 按需要，加入少許助劑如流平劑、穩(wěn)定劑、促進(jìn)劑、染料、顏料等。 對于光固化涂料，光引發(fā)劑是必需的。它的分子在紫外光照射下，經(jīng)歷化 學(xué)作用后產(chǎn)生能夠引發(fā)單體聚合的活性碎片，可以是自由基、陽離子、陰離子 或離子自由基。其中使用較為廣泛的是自由基集合光引發(fā)劑和陽離子聚合光引 發(fā)劑。具體種類很多。自由基聚合光引發(fā)劑按產(chǎn)生活性自由基的作用的作用機(jī) 理不同，主要分為裂解型光引發(fā)劑(亦稱I型光引發(fā)劑)和奪氫型光引發(fā)劑(亦 稱II型光引發(fā)劑)兩大類。例如二苯甲酮是一種II型光引發(fā)劑，有一定的吸光 能力，與其配合的是氫供體(亦稱助引發(fā)劑)，如叔胺。二苯甲酮吸收光能，在 激發(fā)態(tài)與叔胺發(fā)生雙分子作用，產(chǎn)生活性自由基。
低聚物和活性稀釋劑合為"感光組成"，約占整個光固化涂料配方質(zhì)量的90%
以上。低聚物又稱預(yù)聚物，是光固化涂料配方的基體樹脂，在很大程度上決定 了涂層的基本性能。低聚物的分子量通常為幾百至幾千，分子量過大會造成涂 料黏度太高。光固化涂料中的低聚物具有在光照下可進(jìn)一步反應(yīng)或聚合的基因。 目前自由基聚合機(jī)理的光固化涂料有不飽和聚酯、環(huán)氧丙烯酸樹脂、聚氨酯丙 烯酸樹脂、聚酯丙烯酸樹脂、丙烯酸酯官能化的聚丙烯酸酯樹脂等低聚物可供 選擇。陽離子聚合機(jī)理的光固化涂料有各種環(huán)氧樹脂、環(huán)氧官能化聚硅氧烷樹 脂、具有乙烯基醚官能團(tuán)的樹脂等低基物。對于真空鍍膜來說，目前低涂使用 的老固化涂料，普遍采用聚氨酯丙烯酸作為低聚物原料，它是利用多異氰酸酯
的NC0基因與多元醇羥基的反應(yīng)，并利用含羥基的丙烯酸酯引入光活性基因。 聚氨酯丙烯酸酯的英文縮寫為PUA，可使涂層具有良好的柔順性和一定的黏附力。
活性稀釋劑是用來降低老固化涂料黏度，并且通常能參加固相反應(yīng)的單體 或低聚物。它多為含有可聚合官能團(tuán)的小分子(習(xí)慣上稱為單體)，按每個分子 所含反應(yīng)性基團(tuán)的多少，分為單官團(tuán)活性活性稀釋劑、雙官能團(tuán)活性稀釋劑和
多官能團(tuán)活性稀釋劑。單官能團(tuán)活性稀釋劑的(甲基)丙烯酸酯類為主，如異
冰片基丙烯酸酯(IB0A)、 P—羧乙基丙烯酸酯(P—CEA)等。雙官能團(tuán)活性
稀釋劑的固化速度較快，成膜交聯(lián)密度增大，同時保持良好的稀釋性，因而雙 官能團(tuán)(甲基)丙烯酸酯類單體較廣泛應(yīng)用于光固化涂料，如二縮丙二醇雙丙
烯酸酯(DPGDA)、三縮丙二醇雙丙烯酸酯(TPGDA)等。多官能團(tuán)活性稀釋劑含 有3個或更多的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯活性基團(tuán)，使涂料光固化速度加快， 涂層硬度高而脆性大，揮發(fā)性低，黏度較大，因而主要用來調(diào)節(jié)性能，而不是 降低黏度，如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)等。其他四到六官能團(tuán)的單體 有季茂四醇四丙烯酸酯(PETTA)等。
涂裝工藝包括涂布和固體兩部分。涂布有多種方法，本發(fā)明采用噴涂法將 光固化涂料均勻地涂布在工體表面。固體采用光固化法，并且以紫外光源作為 固化光源。生產(chǎn)上采用汞燈做紫外光源。汞燈為透明石英管，其內(nèi)封裝有汞、 惰性氣體、燈絲及兩端電極，通電加熱燈絲時，管內(nèi)的汞蒸發(fā)受到激發(fā)，躍遷 到激發(fā)態(tài)，然后從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時便發(fā)射紫外光。按管內(nèi)汞蒸發(fā)壓力大小可 分為低壓、中壓和高壓三類汞燈。低壓汞燈的功率較小， 一般只有幾十瓦，生 產(chǎn)上很少使用。中壓汞燈的管內(nèi)汞蒸氣壓為1C)5pa，在紫外區(qū)主要發(fā)射波長為 365nm，其次是313nm、 303nm，使用壽命約為1000小時至1500小時。高壓汞燈 的管內(nèi)汞蒸氣壓為1()5pa至106pa，發(fā)射強(qiáng)的紫外光和可見光，輸出功率可達(dá)普 通中壓汞燈的十部，燈管溫度可達(dá)600。C，而電極溫度高達(dá)2000"C，需要冷卻保 護(hù)，使用壽命約為75小時至100小時。汞燈光強(qiáng)度常用線功率表示。即單位燈 管長度的燈輸出功率，單位是7cm.，目前使用的中壓汞燈的線功率多為80和 1207cm,最大達(dá)2407cm，而高壓汞燈的線功能為50w/cm至1000w/cm.。生產(chǎn)上通 常將多根汞燈一起放于燈箱中，汞燈周圍裝有光反射罩，并且有水冷裝置，工 作室大部分封閉，以免紫外光傷及人體，尤其是眼睛。涂后工體在進(jìn)入光固機(jī)
之前，要在室溫及幾十度溫度下擱置一些時間，然后由輸送帶送入光固化機(jī)工 作室，經(jīng)紫外光照射而固化。
本實施例中光固化涂料由以下物質(zhì)組成且質(zhì)量比為聚氨酯丙烯酸酯季 戊四醇三丙烯酸酯丙烯酸苯氧乙酯二苯甲酮Irgacure651:異丙醇正丁 醇二85: 5: 10: 2: 4: 47: 24。
離子轟擊鍍鉻3:光固化底涂后1小時內(nèi)進(jìn)入離子轟擊裝置，將金屬格在真 空條件下通電引弧氣體和離化，鉻離子高速飛向工體，并牢固地沉積在工體表 面；
離子轟擊鍍鉻是將金屬鉻在真空條件下通電引弧氣體和離化，鉻離子高速 飛向工體，并且牢固地沉積在工體表面，這種真空鍍鉻方法的顯著特點是沒有
電鍍的三廢問題。尤其是消除了六價鉻等危害。其鍍層的顏色和光澤，大致與 電鍍鉻。相同，而硬度、耐磨性、耐蝕性等使用性能良好，配以合適的低涂與 面涂之后，可與電鍍鎳銅鉻三金屬鍍層相當(dāng)，同時避免了銅、鎳等較為貴重金 屬的使用，鉻的消耗量也很少。
離子轟擊可以有多種設(shè)計裝置。生產(chǎn)上可利用現(xiàn)有的陰極電弧離子鍍裝置，
其電弧形式是在冷陰極表面上形成陰極電弧斑點。這種裝置的基本結(jié)構(gòu)是真 空室中有一個或多個作為蒸發(fā)離化源的陰極以及放置工體的陽極(相對于地來 說也處于負(fù)電位)。其中蒸發(fā)離化源通常由靶(形狀有圓形，矩形和柱狀)、磁 體有固定和運(yùn)動兩種永磁體)、引弧機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)等組成。離子轟擊鍍鉻時為 真空狀態(tài)而不充入工作氣體與反應(yīng)氣體，電弧被引燃后陰極表面出現(xiàn)許多不連 續(xù)而隨機(jī)運(yùn)動的斑點，由斑點處發(fā)射鉻離子飛向工體。
本實施例中用陰極電弧離子鍍設(shè)備進(jìn)行離子轟擊鍍膜。鍍膜工藝參數(shù)如下
鉻耙(O60,) 4個 耙與工體間距 400mm 真空度 1.7X10—2pa
靶流 80 A
耙壓 21V
鍍膜時間 3min 。
光固化面涂4:采用噴涂法將聚酯丙烯酸酯光固化涂料均勻地涂布在工體表 面，放在50"C烘箱中保持3-7分鐘加熱流平，然后由輸送帶送入光固化機(jī)工作 室，經(jīng)紫外光照射而固化。
工體經(jīng)底涂和離子轟擊鍍鉻后要進(jìn)行面涂。對面鍍層的基本要求是與鍍 鉻層有良好的接觸性能；成膜性能優(yōu)良；有適合的黏度和流平性；與底涂層有 一定的相溶性；可見光透明；有良好的硬度、耐磨性、耐劃傷性和耐蝕性；防 潮、防水和抗老化性能優(yōu)異。
聚酯丙烯酸酯的綜合性能良好，其中耐劃傷性能較為突出，在真空鍍膜面 涂中受到重視。聚酯丙烯酸酯的英文簡寫為PEA，是在飽和聚酯的基礎(chǔ)上進(jìn)行丙 烯酸酯化引入光活性基團(tuán)。其黏度比聚氨酯丙烯酸酯低得很多，光固化速率受影 響，表面癢阻聚較明顯.現(xiàn)有多種方法如胺改性、主鏈上引入醚鍵等來改善這種 狀況，取得良好的效果。
光固化面涂4的工藝與光固化底涂2基本相同。 實施例二
本實施例中預(yù)處理l、光固化底涂2、光固化面涂4三個步驟的處理與實施 例相同。
離子轟擊鍍鉻3步驟中應(yīng)陰極電弧離子鍍設(shè)備進(jìn)行離子轟擊鍍鉻，工藝參
數(shù)如下
鉻耙CO60腿) 18個
靶與工體間距 400咖
真空度 1X10—'pa
靶流 40 A耙壓 20V
時間 2min 。
上述實施例是對本發(fā)明的說明，不是對本發(fā)明的限定，任何對本發(fā)明簡單 變換后的結(jié)構(gòu)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.汽車輪轂蓋鍍膜方法，其特征在于依次包括如下步驟預(yù)處理(1)先用有機(jī)溶劑擦洗，除去工體表面油污和殘存的脫模劑，再用靜電除塵器或離子化風(fēng)機(jī)進(jìn)行除塵處理，中和塑料表面的電荷，并使吸附的灰塵脫落；光固化底涂(2)先采用噴涂法將光固化涂料均勻地涂布在工體表面，放在50℃烘箱中保持3-7分鐘加熱流平，然后由輸送帶送入光固化機(jī)工作室，經(jīng)紫外光照射而固化；離子轟擊鍍鉻(3)光固化底涂后1小時內(nèi)進(jìn)入離子轟擊裝置，將金屬鉻在真空條件下通電引弧氣體和離化，鉻離子高速飛向工體，并牢固地沉積在工體表面；光固化面涂(4)采用噴涂法將聚酯丙烯酸酯光固化涂料均勻地涂布在工體表面，放在50℃烘箱中保持3-7分鐘加熱流平，然后由輸送帶送入光固化機(jī)工作室，經(jīng)紫外光照射而固化。
2. 如權(quán)利要求1所述的汽車輪轂蓋鍍膜方法，其特征在于所述預(yù)處理(1)步驟中有機(jī)溶劑采用醇類有機(jī)溶劑或脂肪烴有機(jī)溶劑或醚類有機(jī)溶劑。
3. 如權(quán)利要求1所述的汽車輪轂蓋鍍膜方法，其特征在于所述預(yù)處理(1)步驟中擦洗之后、靜電除塵之前還將工件浸泡在處理液中進(jìn)行侵蝕預(yù)處理，然后水洗5min-10min，再干燥，處理液為420g/l的鉻酸與200g/l的密度為 1. 84g/cm3的硫酸的混合溶液。
4. 如權(quán)利要求1所述的汽車輪轂蓋鍍膜方法，其特征在于所述光固化底涂(2)步驟中所采用的光固化涂料由以下物質(zhì)組成且質(zhì)量比為聚氨酯丙烯酸酯 季戊四醇三丙烯酸酯丙烯酸苯氧乙酯二苯甲酮Irgacure651:異丙醇 正丁醇=85: 5: 10: 2: 4: 47: 24。
5. 如權(quán)利要求1所述的汽車輪轂蓋鍍膜方法，其特征在于所述光固化底涂(2) 步驟中光固化機(jī)工作室內(nèi)裝有四支線功率各為80W/cm的紫外燈，燈距120ram。
6. 如權(quán)利要求5所述的汽車輪轂蓋鍍膜方法，其特征在于所述紫外燈采用汞 燈。
7. 如權(quán)利要求1所述的汽車輪轂蓋鍍膜方法，其特征在于所述光固化底涂(2) 步驟中烘箱內(nèi)加熱流平時間為5分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車輪轂蓋鍍膜方法，依次包括預(yù)處理、光固化底涂、離子轟擊鍍鉻、光固化面涂等步驟。本發(fā)明采用干法鍍?nèi)〈鷤鹘y(tǒng)的濕法電鍍，采用鋁層取代傳統(tǒng)的Ni-Cu-Cr三金屬涂層。該干法鍍法不含有毒物質(zhì)，沒有三廢問題，無需三廢處理，工藝過程簡單，對環(huán)境無污染。工人勞動條件好，對工人身體健康影響小。不需要使用銅、鎳、鉻等貴重金屬，只使用少量鋁，成本大大降低。工藝簡單，工序少，生產(chǎn)成本低。用電量約為電鍍的1/5-1/7，用水量約為電鍍的1/10-1/20。整體生產(chǎn)成本約為電鍍的1/2，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。并在光固化面涂原料中加入納米陶瓷粒子，改進(jìn)了分散和混合工藝，顯著提高了表面耐磨性。
文檔編號C23C14/20GK101338409SQ200710070670
公開日2009年1月7日 申請日期2007年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日
發(fā)明者潘建華, 錢苗根 申請人:湖州金泰科技股份有限公司