CN102794263B - 金属蝶阀的尼龙11涂装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属蝶阀的尼龙11涂装方法，解决了现有金属蝶阀由于涂装效果不理想而容易受到腐蚀损坏的问题。本发明方法的步骤为：第一，对金属蝶阀清洗、喷砂处理；第二，对工件涂覆一个厚度为8-12μm的尼龙底漆干漆膜；第三，将工件置于加热炉中预热到260-350℃；第四，将预热的工件置于流化床中进行尼龙11的涂覆；第五，将工件置于冷水中进行冷却处理；第六，使用尼龙11粉末对工件挂点进行修补。本发明方法工艺过程简单、工艺参数合理、工艺成本低廉，金属蝶阀通过本方法形成的涂膜具有高抗冲击及耐磨性，抗腐蚀效果好且无毒副作用。

Description

金属蝶阀的尼龙11涂装方法

技术领域

本发明涉及金属蝶阀的表面处理，特别涉及一种金属蝶阀的尼龙11涂装方法。 

背景技术

蝶阀又叫翻板阀，是一种大量使用、结构简单的调节阀和开关控制阀。蝶阀是指关闭件（蝶板）为圆盘，围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀，在管道上主要起切断和节流作用。蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭或调节的目的。 

蝶阀结构简单、相对体积小、重量轻，由少数几个零件组成，只需旋转90°即可快速启闭，操作简单，具有良好的流体控制特性。蝶阀处于完全开启状态时，蝶板厚度是介质流经阀体时唯一的阻力，因此通过该阀门所产生的压力降很小，故具有较好的流量控制特性。除一般介质外，蝶阀还适宜运送特殊介质--泥浆，低压下可以实现良好的密封，调节性能好。 

蝶阀适用于化工、海水淡化、石油化工、城市煤气、冷热空气和发电环保等工程***中输送各种腐蚀性、非腐蚀性流体介质的管道，用于调节和截断介质的流动。蝶阀是近十几年来发展最快的阀门品种之一。特别是在美、日、德、法等工业发达国家，蝶阀的使用非常广泛．使用的品种和数量仍在不断扩大，并向高温、高压、大口径、高密封性、长寿命、优良的调节特性以及一阀多功能方向发展，其可靠性及其他性能指标均达到较高水平，并已部分取代闸阀和球阀。随着蝶阀技术的进步，在可以预见的未来，特别是在大中型口径、中低压力的使用领域，蝶阀将会成为主导的阀门形式。 

由于金属蝶阀经常被用于较强酸、碱、盐等腐蚀介质环境，因此其表面大多需要涂装和衬垫防腐材料以适应工况环境要求。目前，用于金属蝶阀防腐的材料主要有：酚醛树脂涂装蝶阀、聚氯乙烯等塑胶蝶阀、玻璃纤维增强树脂蝶阀和不锈钢材质蝶阀。这些常用防腐蝶阀虽然都有各自的防腐特性，但同时也都存在一定的缺陷。酚醛树脂蝶阀：酚醛树脂蝶阀耐酸性好，但不耐强氧化性酸，由于分子结构中带有酚羟基，该结构带有弱酸性，所以不耐碱性介质；另外分子结构中含有大量的刚性苯环和极性羟基，所以脆性极大，耐磨性较差。聚氯乙烯等塑胶蝶阀：聚氯乙烯的耐腐蚀性能与温度、应力有关，温度越高，应力越大，腐蚀速度越快，另外在光、热、氧的作用下易降解，因此聚丙烯不可以用在强氧化剂上。玻璃纤维增强树脂阀门：最大的特点就是耐酸性好，但不耐强氧化性酸，由于分子结构中带有酚羟基，该结构带有弱酸性，所以不耐碱性介质。不锈钢材质蝶阀：耐腐蚀能力好，但防腐蚀能力主要取决于不锈钢材料中添加的合金材料，常出现点腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀破裂，氯离子存在的环境下更容易腐蚀。此外，与其他材料相比，其造价昂贵。 

尼龙11的学名为聚酰胺11（PA11），其化学结构式为H［NH（CH2）10CO］nOH，熔点为186℃±5，非断裂温度为-40℃。尼龙11作为一种高碳量原料，用作涂料时，具有优异的低吸水性，高尺寸稳定性及优良的熔融流动性，尼龙11具有优异的耐磨性、抗冲击性和柔韧性等力学性能，良好的电绝缘性、较宽的工作温度及优良的热绝缘性，尼龙11具有良好的化学特性、耐强盐、无机盐、大多数的溶剂以及有机酸，尼龙涂膜可耐海水6a,耐盐雾2000h.耐候性也很好，因此尼龙11成为世界上最广泛用作涂料的聚酰胺。尼龙11属于长链尼龙。其吸水率低，熔点也较低。由于长链尼龙的吸水率较低，制品的尺寸稳定性优良，主要用于汽车、电器、机械和管道防腐等领域。尼龙11粉末涂敷在金属表面的方法很多，常见的有冷喷涂法、流化床浸渍法、静电流化床法、火焰喷涂法和等离子弧焰喷涂法等。 

在国内现有技术文献中关于尼龙粉末涂装到阀门表面的相关报道主要有：用于蝶阀中的具有金属骨架的尼龙阀板（96243682.8 ）；一种尼龙球阀及其制作方法（200810059513.4 ）。该两项专利均未明确用于涂装的尼龙粉末的具体类别，且只在阀门局部位置涂装尼龙粉末，不能适应现代化工和海水淡化较高防腐要求和复杂的腐蚀环境的要求。 

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的金属蝶阀容易受到腐蚀损坏的问题，而提供一种金属蝶阀的尼龙11涂装方法。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种金属蝶阀的尼龙11涂装方法，包括如下步骤：

1）清洗：使用酸性或碱性清洗剂及干净热水先后对待加工的金属蝶阀进行清洗处理，用以除去附着于金属蝶阀表面的油脂杂质，使得金属蝶阀获得一个洁净表面。

2）喷砂：对清洗过的金属蝶阀进行喷砂处理，用以除去金属蝶阀表面的氧化皮、锈及其它杂质，最后使金属蝶阀获得一个清洁度为Sa2.1、粗糙度为Rz40-80μm的表面。 

3）涂底漆：对喷砂处理过的金属蝶阀进行涂覆底漆，使金属蝶阀表面形成一个厚度为8-12μm的干漆膜；具体涂覆方法为：取尼龙涂层专用底漆，并向其内加入乙二醇丁醚进行稀释，使稀释后的尼龙涂层专用底漆粘度达到14-15μ；然后将金属蝶阀放入稀释后的尼龙涂层专用底漆中浸泡1-3秒，最后取出金属蝶阀并在空气中自然干燥。乙二醇丁醚为尼龙涂层专用底漆的溶剂，是一种成膜助剂，用来调节尼龙涂层专用底漆的粘度、干燥时间等；此外，乙二醇丁醚的加入对工件（工件指金属蝶阀，下同）的光泽度有很好的提高。经过反复试验发现，尼龙涂层专用底漆的粘度为14-15μ时，能够保证底漆在工件上获得适宜的厚度，若粘度太大则会加大底漆厚度，从而降低工件与尼龙11的结合力，若粘度太小则会降低底漆厚度，起不到底漆增强结合力的作用。 

4）加热：将涂覆好底漆的金属蝶阀置于加热炉中加热，加热炉的加热温度一般在270-370℃，并适时测量金属蝶阀表面温度，当金属蝶阀表面温度达到260-350℃时出炉。尼龙11粉末的熔点为186-187℃，同时考虑到工件出炉后进入流化床过程中的自然降温，经反复试验得知：若工件的出炉温度低于260-350℃，则工件无法进行涂覆；若工件的出炉温度高于260-350℃，则容易出现工件涂覆的太厚或涂覆后的表面不平整等问题。 

5）涂覆尼龙：将出炉的金属蝶阀迅速的置于盛有尼龙11粉末的流化床中浸渍3-6秒，然后取出并用喷气装置吹除金属蝶阀上未融化的尼龙11粉末。 

6）冷却：当涂覆好尼龙11的金属蝶阀表面温度自然降至95-100℃时，将其置于温度为5-35℃的冷水中进行冷却处理，使金属蝶阀表面涂覆的尼龙11流平，待金属蝶阀表面上涂覆的尼龙11固化后，将其取出并在空气中自然干燥。如工件采用自然冷却方式，不仅工件冷却速度慢，在生产线上停留时间较长，生产线也不得不相应加长，而且自然冷却得到的涂膜性能与外观也不佳。因此，该步骤适宜采用强制冷却工艺，经过反复试验确定当工件表面温度为95-100℃时，强制冷却效果最好；冷却速度对涂膜的结晶度和外观光泽影响较大，因而将工件在适宜的温度（即95-100℃）浸入水介质中迅速冷却时，可以得到更满意、效果更好的涂膜外观和性能。若工件表面温度太高放入冷水时，由于工件迅速收缩，可能会影响到涂膜与工件的结合力。 

7）修补挂点：在金属蝶阀的挂点处涂撒尼龙11粉末，先用电烙铁将尼龙11粉末融化，再用火焰喷枪将融化的尼龙11流平。 

本发明的涂装方法中，采用喷砂工艺对金属结构表面进行除锈等预处理是金属表面获得良好清洁度和粗糙度的最有效途径，表面处理的质量直接影响涂层对被涂工件基材的附着力及材料的耐腐蚀性能。 

喷砂工艺的原理：用高速飞行的磨料冲击工件表面，将磨料的动能转化为冲击力和摩擦力来清除工件上的铁锈等杂质。除锈的时候，工件表面受到了冲击力的作用，这种冲击力不但清除了工件表面的氧化皮、锈及污物等，同时使其表面获得一定的粗糙度，即砂粒在冲击工件表面使工件表面纤维在冲击力的作用下产生了变形，而这种变形在力撤消的时候，不能复原，在工件表面留下了密密麻麻的凹坑，凹坑的深度大概在5～10μm左右，这些凹坑就是喷砂后在工件面上保留的残余变形，在涂装时油漆或涂料嵌固于这些凹坑内，大大提高了涂膜的附着力。 

喷砂工艺能使工件产生一定的变形，刚度小的薄工件影响较大。产生变形的原因是因为喷砂过程残余应力的作用。这种变形已经超出弹性变形的范围，达到甚至超过了工件的屈服极限，从而使工件表面纤维产生了一定的塑性变形，使纤维内部产生了压应力。据机械制造的有关研究资料表明，这种残余压应力能够强化工件表面，消除工件钢构件表面的残余拉应力，增强工件表面的耐磨性、耐腐蚀性，可以显著的提高材料的抗疲劳强度。 

本发明中工件涂覆尼龙11粉末时是在流化床中涂覆的，流化床由多孔隔板和容器组成，多孔隔板将容器分为上下两个部分。其工作过程：向隔板以下的容器部分通入压缩空气，压缩空气通过多孔隔板使上面粉末受空气流的作用悬浮起来，并在上部容器内滚翻，呈现“沸腾”状态。经预热的工件通过“沸腾”的粉末区达到涂覆的效果。 

流化床的工作原理：用均匀分布的细散空气流通过粉末层，使粉末微粒翻动呈流态化。气流和粉末建立平衡后，保持一定的界面高度。将需涂敷的工件预热后，放入粉末中，即可得到均匀的涂层，最后加热固化（流平）成膜。 

进一步地，所述的尼龙涂层专用底漆采用商品名Primgreen LAT 12035的尼龙涂层底漆。Primgreen LAT 12035尼龙涂层底漆附着力强，应用于金属工件表面，能够有效提高尼龙11粉末附着在工件上的粘性，改善工件的抗腐蚀性。此外，Primgreen LAT 12035尼龙涂层底漆是一种低VOC和溶剂性的底漆，复合发达国家和我国环境的保护要求。 

本发明方法中的各工艺参数都是经过反复试验得出的最佳优化参数。由本发明方法涂装得到的金属蝶阀的尼龙11涂层的各性能，见表1： 

表1：金属蝶阀尼龙11涂层性能表

本发明方法工艺过程简单、工艺参数合理，金属蝶阀通过本方法形成的涂膜具有高抗冲击及耐磨性。优异的防腐性及抗化学性，在一般水工业环境下，尼龙11涂层使用寿命达50年以上，在海水环境下，尼龙11涂层浸泡6年不起泡，达到和超过了防腐性能最好的一些不锈钢，而其涂装蝶阀的价格比不锈钢低2倍以上。与其他材料相比，尼龙11涂层具有非常低的表面粗糙系数，输水压力小，水头损失少，节能效果明显。此外，由于尼龙11原料主要来源于蓖麻油，因此尼龙11涂层以其安全无毒而符合英国、法国、日本等多个国家直饮水标准。

具体实施方式

实施例1 

一种金属蝶阀的尼龙11涂装方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）清洗：将待加工的金属蝶阀放入盛有酸性或碱性清洗剂的容器中进行清洗处理，清洗干净后取出，再用干净热水对工件再清洗一次，挂起晾干，目的是用以除去附着于金属蝶阀表面的油脂杂质，使得金属蝶阀获得一个洁净表面。

2）喷砂：将清洗好的金属蝶阀水平放置于喷砂机传送带上，使金属蝶阀进入喷砂机中进行喷砂处理，用以除去金属蝶阀表面的氧化皮、锈及其它杂质，最后使金属蝶阀获得一个清洁度为Sa2.1、粗糙度为Rz60μm的表面。 

3）涂底漆：对喷砂处理过的金属蝶阀进行涂覆底漆，使金属蝶阀表面形成一个厚度为8μm的干漆膜；具体涂覆方法为：取尼龙涂层专用底漆，并加入乙二醇丁醚进行稀释，使稀释后的尼龙涂层专用底漆粘度达到15μ；然后将金属蝶阀放入稀释后的尼龙涂层专用底漆中浸泡1秒，最后取出金属蝶阀并在空气中自然干燥；其中，使用的尼龙涂层专用底漆的商品名称为：Primgreen LAT 12035。 

4）加热：将涂覆好底漆的金属蝶阀置于加热炉中加热，并使用测温仪适时测量金属蝶阀表面温度，当金属蝶阀表面温度达到290℃时出炉。 

5）涂覆尼龙：将出炉的金属蝶阀迅速置于盛有尼龙11粉末的流化床中浸渍3秒，然后取出并用喷气装置吹除金属蝶阀上未融化的尼龙11粉末。 

6）冷却：当涂覆好尼龙11的金属蝶阀表面温度自然降至98℃时，将其置于温度为15℃的冷水中进行冷却处理，使金属蝶阀表面涂覆的尼龙11流平，待金属蝶阀表面上涂覆的尼龙11固化后，将其取出并在空气中自然干燥。 

7）修补挂点：在金属蝶阀的挂点处涂撒尼龙11粉末，先用电烙铁将尼龙11粉末融化，再用火焰喷枪将融化的尼龙11流平。 

实施例2 

一种金属蝶阀的尼龙11涂装方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）清洗：将待加工的金属蝶阀放入盛有酸性或碱性清洗剂的容器中进行清洗处理，清洗干净后取出，再用干净热水对工件再清洗一次，挂起晾干，目的是用以除去附着于金属蝶阀表面的油脂杂质，使得金属蝶阀获得一个洁净表面。

2）喷砂：将清洗好的金属蝶阀水平放置于喷砂机传送带上，使金属蝶阀进入喷砂机中进行喷砂处理，用以除去金属蝶阀表面的氧化皮、锈及其它杂质，最后使金属蝶阀获得一个清洁度为Sa2.1、粗糙度为Rz80μm的表面。 

3）涂底漆：对喷砂处理过的金属蝶阀进行涂覆底漆，使金属蝶阀表面形成一个厚度为11μm的干漆膜；具体涂覆方法为：取尼龙涂层专用底漆，并加入乙二醇丁醚进行稀释，使稀释后的尼龙涂层专用底漆粘度达到15μ；然后将金属蝶阀放入稀释后的尼龙涂层专用底漆中浸泡3秒，最后取出金属蝶阀并在空气中自然干燥；其中，使用的尼龙涂层专用底漆的商品名称为：Primgreen LAT 12035。 

4）加热：将涂覆好底漆的金属蝶阀置于加热炉中加热，并使用测温仪适时测量金属蝶阀表面温度，当金属蝶阀表面温度达到320℃时出炉。 

5）涂覆尼龙：将出炉的金属蝶阀迅速置于盛有尼龙11粉末的流化床中浸渍4秒，然后取出并用喷气装置吹除金属蝶阀上未融化的尼龙11粉末。 

6）冷却：当涂覆好尼龙11的金属蝶阀表面温度自然降至100℃时，将其置于温度为5℃的冷水中进行冷却处理，使金属蝶阀表面涂覆的尼龙11流平，待金属蝶阀表面上涂覆的尼龙11固化后，将其取出并在空气中自然干燥。 

7）修补挂点：在金属蝶阀的挂点处涂撒尼龙11粉末，先用电烙铁将尼龙11粉末融化，再用火焰喷枪将融化的尼龙11流平。 

实施例3 

一种金属蝶阀的尼龙11涂装方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）清洗：将待加工的金属蝶阀放入盛有酸性或碱性清洗剂的容器中进行清洗处理，清洗干净后取出，再用干净热水对工件再清洗一次，挂起晾干，目的是用以除去附着于金属蝶阀表面的油脂杂质，使得金属蝶阀获得一个洁净表面。

2）喷砂：将清洗好的金属蝶阀水平放置于喷砂机传送带上，使金属蝶阀进入喷砂机中进行喷砂处理，用以除去金属蝶阀表面的氧化皮、锈及其它杂质，最后使金属蝶阀获得一个清洁度为Sa2.1、粗糙度为Rz40μm的表面。 

3）涂底漆：对喷砂处理过的金属蝶阀进行涂覆底漆，使金属蝶阀表面形成一个厚度为12μm的干漆膜；具体涂覆方法为：取尼龙涂层专用底漆，并向其内加入乙二醇丁醚进行稀释，使稀释后的尼龙涂层专用底漆粘度达到14μ；然后将金属蝶阀放入稀释后的尼龙涂层专用底漆中浸泡3秒，最后取出金属蝶阀并在空气中自然干燥；其中，使用的尼龙涂层专用底漆的商品名称为：Primgreen LAT 12035。 

4）加热：将涂覆好底漆的金属蝶阀置于加热炉中加热，并使用测温仪适时测量金属蝶阀表面温度，当金属蝶阀表面温度达到350℃时出炉。 

5）涂覆尼龙：将出炉的金属蝶阀迅速置于盛有尼龙11粉末的流化床中浸渍5秒，然后取出并用喷气装置吹除金属蝶阀上未融化的尼龙11粉末。 

6）冷却：当涂覆好尼龙11的金属蝶阀表面温度自然降至95℃时，将其置于温度为35℃的冷水中进行冷却处理，使金属蝶阀表面涂覆的尼龙11流平，待金属蝶阀表面上涂覆的尼龙11固化后，将其取出并在空气中自然干燥。 

7）修补挂点：在金属蝶阀的挂点处涂撒尼龙11粉末，先用电烙铁将尼龙11粉末融化，再用火焰喷枪将融化的尼龙11流平。 

实施例4 

一种金属蝶阀的尼龙11涂装方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）清洗：将待加工的金属蝶阀放入盛有酸性或碱性清洗剂的容器中进行清洗处理，清洗干净后取出，再用干净热水对工件再清洗一次，挂起晾干，目的是用以除去附着于金属蝶阀表面的油脂杂质，使得金属蝶阀获得一个洁净表面。

2）喷砂：将清洗好的金属蝶阀水平放置于喷砂机传送带上，使金属蝶阀进入喷砂机中进行喷砂处理，用以除去金属蝶阀表面的氧化皮、锈及其它杂质，最后使金属蝶阀获得一个清洁度为Sa2.1、粗糙度为Rz70μm的表面。 

3）涂底漆：对喷砂处理过的金属蝶阀进行涂覆底漆，使金属蝶阀表面形成一个厚度为9μm的干漆膜；具体涂覆方法为：取尼龙涂层专用底漆，并向其内加入乙二醇丁醚进行稀释，使稀释后的尼龙涂层专用底漆粘度达到14μ；然后将金属蝶阀放入稀释后的尼龙涂层专用底漆中浸泡2秒，最后取出金属蝶阀并在空气中自然干燥；其中，使用的尼龙涂层专用底漆的商品名称为：Primgreen LAT 12035。 

4）加热：将涂覆好底漆的金属蝶阀置于加热炉中加热，并使用测温仪适时测量金属蝶阀表面温度，当金属蝶阀表面温度达到260℃时出炉。 

5）涂覆尼龙：将出炉的金属蝶阀迅速置于盛有尼龙11粉末的流化床中浸渍6秒，然后取出并用喷气装置吹除金属蝶阀上未融化的尼龙11粉末。 

6）冷却：当涂覆好尼龙11的金属蝶阀表面温度自然降至97℃时，将其置于温度为25℃的冷水中进行冷却处理，使金属蝶阀表面涂覆的尼龙11流平，待金属蝶阀表面上涂覆的尼龙11固化后，将其取出并在空气中自然干燥。 

7）修补挂点：在金属蝶阀的挂点处涂撒尼龙11粉末，先用电烙铁将尼龙11粉末融化，再用火焰喷枪将融化的尼龙11流平。 

Claims (2)

1.一种金属蝶阀的尼龙11涂装方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）清洗：使用酸性或碱性清洗剂及干净热水先后对待加工的金属蝶阀进行清洗处理，用以除去附着于金属蝶阀表面的油脂杂质，使得金属蝶阀获得一个洁净表面；

2）喷砂：对清洗过的金属蝶阀进行喷砂处理，用以除去金属蝶阀表面的氧化皮、锈及其它杂质，最后使金属蝶阀获得一个清洁度为Sa2.1、粗糙度为Rz40-80μm的表面；

3）涂底漆：对喷砂处理过的金属蝶阀进行涂覆底漆，使金属蝶阀表面形成一个厚度为8-12μm的干漆膜；具体涂覆方法为：取尼龙涂层专用底漆，并加入乙二醇丁醚进行稀释，使稀释后的尼龙涂层专用底漆粘度达到14-15μ；然后将金属蝶阀放入稀释后的尼龙涂层专用底漆中浸泡1-3秒，最后取出金属蝶阀并在空气中自然干燥；

4）加热：将涂覆好底漆的金属蝶阀置于加热炉中加热，并使用测温仪适时测量金属蝶阀表面温度，当金属蝶阀表面温度达到260-350℃时出炉；

5）涂覆尼龙：将出炉的金属蝶阀迅速置于盛有尼龙11粉末的流化床中浸渍3-6秒，然后取出并用喷气装置吹除金属蝶阀上未融化的尼龙11粉末；

6）冷却：当涂覆好尼龙11的金属蝶阀表面温度自然降至95-100℃时，将其置于温度为5-35℃的冷水中进行冷却处理，使金属蝶阀表面涂覆的尼龙11流平，待金属蝶阀表面上涂覆的尼龙11固化后，将其取出并在空气中自然干燥；

7）修补挂点：在金属蝶阀的挂点处涂撒尼龙11粉末，先用电烙铁将尼龙11粉末融化，再用火焰喷枪将融化的尼龙11流平。

2.根据权利要求1所述的金属蝶阀的尼龙11涂装方法，其特征在于：所述的尼龙涂层专用底漆采用商品名Primgreen LAT 12035的尼龙涂层底漆。