[发明专利]一种超声雾化喷涂薄膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及喷涂技术领域，是关于纳米薄膜的喷涂加工技术，具体涉及一种新型的超声雾化喷涂薄膜制备方法。

背景技术

超声雾化喷涂是一种薄膜制备方法，用于在基材的表面喷涂薄膜，其工艺流程大致包括超声雾化、喷涂、后处理三个步骤。超声雾化是利用超声波的空化作用，使溶液中的微小空化核（气泡）在超声能量作用下震荡、生长扩大并向溶液表面迁移，到达溶液表面后破裂，形成微小的液滴（雾）。由于超声雾化的液滴尺寸细小，分布均匀，雾化效果好，便于控制，可以避免生产中很多不必要的浪费。在现有的喷涂工艺中，主要是利用压缩空气经喷枪将喷涂液挤压喷射到基材表面。但这种工艺存在着不可避免的缺陷，诸如喷涂均匀度不够、涂层厚度不可控、涂膜质量差、溶液反弹严重、浪费较大等问题。

CN102019264A公开了一种超微雾化喷涂方法，利用超声波或者二流体喷嘴，两个或两个以上喷嘴同态沿X-Y轴做二维扫描运动，将雾化后化学液涂覆于整个晶圆，旋转晶圆，进行第二次喷涂，再重复旋转喷涂，直到达到目标厚度。

CN103143472A公开了一种助焊剂的超声雾化喷头，由五部分组成，第一部分中储雾室与导雾通道由侧壁隔开，储雾室一侧壁上开有出雾口，储雾室的另一侧壁上开有上导雾通道开口；第二部分设在第一部分的下方，包括间隔空腔，间隔空腔上开有下导雾通道开口，侧壁上安装助焊剂注入口，助焊剂由此处注入；第三部分设在第二部分下方；第四部分设在第三部分下方，超声转换器设在本部分底部，另一端有一底部进风装置；第五部分为喷头装置，外部气源由喷头进气口进入后再由喷头喷出，通过产生的负压可以将储雾室中存储的雾化助焊剂同时由喷头喷出。

尽管目前已经有不少超声雾化喷涂工艺和用于超声雾化喷涂的设备出现，但这些工艺或设备存在着应用范围或应用对象的局限。一些超声雾化喷涂设备无法做到在喷嘴处出雾量的均匀控制，喷涂而成的涂膜厚度不可精确控制，一些超声雾化喷涂工艺只适用于一些较小基体表面的喷涂制膜，而本发明可用于较大基体喷涂，如玻璃幕墙，也可用于较小乃至极小基体的表面涂层，并且同时可做到精确控制涂层厚度的大小和喷涂的幅度（具体通过调整双层喷头的参数来实现），同时可保证其外观质量。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术之不足，提供一种超声雾化喷涂制膜方法，能够更好地应用到工业生产、农业生产、科研实验中需要进行精细加工的领域，能够最大限度地将喷涂液精确地喷涂到待施工的基材表面。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种超声雾化喷涂制膜方法，所述方法通过超声波雾化发生器将喷涂液超声雾化成超细微液滴，借助于超声雾化喷头系统，在外加辅助气流的引导下，向基材表面喷涂制膜；

所述超声雾化喷头系统包括双层喷头；所述双层喷头包括作为外管的辅助气流导入管、作为内管的雾化液汽导入管及末端的雾化喷头；所述的雾化喷头为连接辅助气流导入管和雾化液汽导入管的双层喷雾口。

本发明所述的超声雾化喷涂制膜方法采用自主设计的超声雾化喷头系统，利用超声波将一般应用于空气喷枪的喷涂液击碎分裂成超细微液滴，然后由外加辅助气流携带喷洒在基材表面，形成更加均匀的薄膜。所述外加辅助气流起到喷幅成型的作用。

本发明可通过控制超声波的频率和功率来控制液滴的颗粒粒径和雾化量，通过控制内管中雾化液汽的流量来控制喷雾的流量，通过控制外加的辅助气流能够使雾化液汽在超声雾化喷头中均匀流动。本发明通过双层喷头结构使雾化液汽在雾化喷头处呈现均匀的雾流而喷洒在基材表面，形成一层厚度均匀可控、外观质量高的涂层。

本发明所述超声波雾化发生器的超声波频率大于或等于1.7MHz，例如可选择1.71MHz，1.78MHz，1.83MHz，1.9MHz，2.1MHz，2.4MHz等，优选为1.7～2.0MHz，进一步优选为2.0MHz。

所述超细微液滴的颗粒粒径小于30um，例如可选择29μm，24.3μm，14μm，等，优选为5.5um～30um。可以通过控制超声波频率来调节液滴的颗粒粒径大小。

本发明所述辅助气流为空气流、氧气流或氮气流。本发明可以通过控制外加的辅助气流的流量能够使雾化液汽在超声雾化喷头中均匀流动。

优选地，一定流量的辅助气流能够使得喷嘴出口处的液雾具有一定的喷射速度，通过控制流量来控制喷射速度，通过控制喷头在基体上运动的时间和辅助气流的流量来控制涂层的厚度。另外辅助气流的流量的大小也会影响到喷幅的大小，因此本发明使用这种形式来实现精确控制。所述双层喷雾口的外层为鸭嘴状，末端呈椭圆形；其内层为鳄鱼嘴状，两侧开口。