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點(diǎn)擊展開+鋁型材酸蝕表面預(yù)處理技術(shù)的應(yīng)用
發(fā)布日期：2014-01-06 03:12 瀏覽量：1174
1、工藝簡介
近年來，鋁合金亞光型材生產(chǎn)和銷售量越來越大，市場(chǎng)占有率在80%以上。目前亞光型材生產(chǎn)普遍使用堿蝕方法，鋁溶損在3%-5%之間，造成巨大資源浪費(fèi)，而且大大增加了環(huán)保治理難度，加重了企業(yè)的“三廢”處理負(fù)擔(dān)。酸蝕技術(shù)是針對(duì)堿蝕方法的不足而研制開發(fā)的，在原理上完全有別于堿蝕亞光砂面處理。工藝主要采用了獨(dú)特的使鋁型材表面產(chǎn)生高度均勻的、高密度分子點(diǎn)腐蝕，通過改善型材表面凹凸處的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到平整表面和消除冶金工藝造成的表面缺陷的效果(如能消除擠壓痕、掩蓋焊合線、緩和粗大晶粒等缺陷)，使鋁型材表面平整細(xì)膩，金屬光澤柔和，大大提高了鋁型材的表面質(zhì)量。采用酸蝕亞光工藝，鋁溶損在0.5%-0.8%之間，使生產(chǎn)成本降低到傳統(tǒng)亞光工藝的二分之一以下，生產(chǎn)效率又有大幅度的增加，具有很大的實(shí)用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
2、酸蝕機(jī)理
酸蝕是在特定條件下的化學(xué)浸蝕。鋁型材接觸蝕液，在很短時(shí)間內(nèi)迅速反應(yīng)生成絡(luò)合物，反應(yīng)方程如下：
3F-+Al-AlF3
6F-+Al3+-Al.F63-
AlF63-+Al2O3.3H2O-Al3(OH)3F6+3OH-
生成的絡(luò)合物且具有一定的粘度，容易附著于鋁基體表面，形成一種保護(hù)膜。擠壓型材一般都有許多輕微的模痕，在高倍顯微鏡下觀察呈峰狀，粘附于鋁基體的保護(hù)膜在凹處較厚，凸處較薄，薄處接觸酸蝕液的幾率較大，能繼續(xù)較快地進(jìn)行溶解反應(yīng)；厚處受到粘附物的屏蔽而使?jié)庖悍磻?yīng)速度放慢，由于凹凸部位溶解速度的不同，從而達(dá)到平整表面、消除擠壓痕的(砂面)亞光效果。緩解粗晶和焊合線與酸蝕的特定性能有直接關(guān)系，在鋁型材生產(chǎn)中，粗晶和焊合線與模具、擠壓工藝及鑄棒均勻化有很大關(guān)系，氧化預(yù)處理時(shí)，堿蝕程度越深，粗晶和焊合線就越嚴(yán)重。由于酸蝕速度快，時(shí)間短，在還未出現(xiàn)嚴(yán)重粗晶和焊合線的情況下，反應(yīng)就已結(jié)束，因此酸蝕工藝能有效緩解粗晶和焊合線。
酸蝕添加劑在酸蝕工藝中主要作用有以下幾個(gè)方面：(1)緩蝕作用：由于F-與自然氧化膜及鋁基體反應(yīng)速度很快，且反應(yīng)劇烈，容易出現(xiàn)粗晶和焊合線等表面質(zhì)量缺陷。為了既能保持一定反應(yīng)速度，又不至于造成質(zhì)量缺陷，添加葡萄酸鈉、檸檬酸鈉、甘油等有機(jī)化合物來抑制酸蝕反應(yīng)速度，從而達(dá)到緩蝕效果。(2)整平作用：擠壓型材有許多輕微的模痕，在高倍鏡下觀察呈山峰一般，加入磷酸三鈉、硅藻土、多元醇等化合物，可使型材模痕谷底受到保護(hù)，尖峰磨平，從而達(dá)到整平效果。(3)促進(jìn)作用：加入促進(jìn)劑可使酸蝕添加劑充分?jǐn)U散到槽液中去，且有效進(jìn)入被絡(luò)合物覆蓋的鋁基體表面內(nèi)層，使反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行，以免造成型材腐蝕不勻。(4)表面活性劑作用；加入十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉等表面活性劑可進(jìn)一步增強(qiáng)除油能力，以及在槽液表面產(chǎn)生一層泡沫，抑制熱量損失及槽液揮發(fā)，更重要作用是增加槽液穩(wěn)定性，這是因?yàn)閹ж?fù)電荷的表面活性劑能吸附在微粒周圍，使微粒產(chǎn)生靜電反力，從而使微粒能很好地懸浮在槽液中不易沉淀。(5)金屬離子作用：加入Cu2+、Ag+等金屬離子可防止過腐蝕，使砂面效果更細(xì)膩、均勻、砂面清晰。
3、試驗(yàn)
3.1試驗(yàn)?zāi)康?/span>
通過對(duì)鋁型材進(jìn)行酸蝕、堿蝕工藝試驗(yàn)，比較兩種工藝獲得的型材表面質(zhì)量以及生產(chǎn)過程中溶鋁量的大小。
3.2試驗(yàn)材料
取同一批次、同一型號(hào)尺寸的幕墻型材作為試驗(yàn)材料。幕墻型材特別是幾何尺寸大、壁厚較厚的型材，很容易在傳統(tǒng)堿蝕后出現(xiàn)粗晶和焊合線等缺陷，做酸蝕、堿蝕工藝試驗(yàn)對(duì)比，具有一定代表性。
3.3試驗(yàn)內(nèi)容
3.3.1堿蝕工藝試驗(yàn)
取兩件試樣在堿蝕液中進(jìn)行堿蝕處理，其它工序按常規(guī)氧化工藝操作。
3.3.2酸蝕工藝試驗(yàn)
取兩件試樣在酸蝕液中進(jìn)行酸蝕處理。型材經(jīng)過酸蝕、水洗后在堿液中堿洗1min，其它工序按常規(guī)氧化工藝操作。
3.4試驗(yàn)結(jié)果及分析
觀察堿蝕工藝制得的1#、2#樣件表面狀態(tài)。1#樣件表面砂面細(xì)微，有輕微擠壓痕，粗晶和焊合線不明顯；2#樣件表面砂面清晰，看不到擠壓痕，但有輕微粗晶及焊合線暴露。表明隨著堿蝕時(shí)間的增長，型材表面擠壓痕被蝕平，砂面更細(xì)致、均勻，但容易暴露出粗晶及焊合線等缺陷。
觀察酸蝕工藝制得的3#、4#樣件表面狀態(tài)。兩個(gè)樣件表面質(zhì)量相差無幾，都表現(xiàn)為砂面細(xì)膩、柔和，基本看不到擠壓痕、粗晶及焊合線的存在。表明酸蝕工藝能使型材在幾分鐘內(nèi)獲得質(zhì)量好的砂面狀態(tài)，擠壓痕被消除，能有效遮蓋焊合線，緩解粗晶現(xiàn)象，而且隨著酸蝕時(shí)間的增長，型材表面不容易產(chǎn)生過腐蝕。
測(cè)量1#、2#樣件氧化前壁厚為3.0mm，氧化后1#樣件測(cè)得壁厚為2.96mm，壁厚損失0.04mm；2#樣件測(cè)得壁厚為2.92mm，壁厚損失0.08mm.表明堿蝕時(shí)間的增長，型材腐蝕量增大，生產(chǎn)砂面亞光型材，堿蝕溶鋁量在3%以上。
測(cè)量3#、4#樣件氧化前壁厚為3.0mm，氧化后3#樣件測(cè)得壁厚不少于2.99mm，壁厚損失不超過0.01mm；4#樣件測(cè)得壁厚為2.99mm，壁厚損失不超過0.01mm.表明酸蝕時(shí)間的增長，型材溶鋁量增加很少，生產(chǎn)砂面亞光型材，酸蝕溶鋁量在0.5%以上。
3.5試驗(yàn)結(jié)論
從以上試驗(yàn)結(jié)果及分析中可以得出結(jié)論：鋁型材氧化表面處理采用酸蝕工藝是可行的。比較堿蝕而言，亞光砂面型材經(jīng)酸蝕外理后鋁材損耗量大大降低，而且型材表面質(zhì)量得以提高，預(yù)處理時(shí)間縮短，生產(chǎn)效率提升，綜合成本下降。
4、生產(chǎn)應(yīng)用
4.1工藝流程
脫脂-水洗-酸蝕-水洗-堿洗-水洗-水洗-中和-水洗-常規(guī)陽極氧化(酸蝕時(shí)要循環(huán)過濾)
鋁型材經(jīng)脫脂和水漂洗后進(jìn)入酸蝕工序。酸蝕并經(jīng)水漂洗后再堿洗30s-1min，以去除表面粘附的絡(luò)合物。水洗、中和后按正常氧化工序完成陽極氧化(著色)及封孔處理。
濾裝置，能有效保證槽液的除渣效果。有的廠家循環(huán)過濾裝置只是一臺(tái)板框壓濾機(jī)，隨著濾渣的增多，槽液循環(huán)流量不夠，造成除渣不良，影響槽液的使用。
4.3常見故障及對(duì)策
(1)表面有點(diǎn)狀斑
型材表面出現(xiàn)局部點(diǎn)狀斑，說明槽液排渣不良，酸蝕槽有鋁渣，需改進(jìn)槽液出液法，加大鋁渣回收量。
(2)表面無光澤
生產(chǎn)出來的型材表面粗糙無光，說明酸蝕添加劑中的促進(jìn)劑含量不足，需補(bǔ)充促進(jìn)劑含量。
(3)表面有機(jī)械紋
生產(chǎn)出來的型材表面有機(jī)械紋，說明酸蝕時(shí)間不夠，或槽液中酸蝕添加劑含量偏低，需補(bǔ)充氟化氫銨或添加劑含量。
(4)表面過腐蝕
型材表面出現(xiàn)過腐蝕，說明酸蝕時(shí)間太長，或酸蝕添加劑中的緩蝕劑及金屬離子含量不足，需調(diào)整酸蝕時(shí)間，補(bǔ)充槽液中酸蝕添加劑含量。
5、結(jié)束語
酸蝕表面預(yù)處理技術(shù)的應(yīng)用，收到良好的表面質(zhì)量效果和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。在提高產(chǎn)品表面質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，為高檔化、集約化生產(chǎn)開辟新的途徑。
近年來，鋁合金亞光型材生產(chǎn)和銷售量越來越大，市場(chǎng)占有率在80%以上。目前亞光型材生產(chǎn)普遍使用堿蝕方法，鋁溶損在3%-5%之間，造成巨大資源浪費(fèi)，而且大大增加了環(huán)保治理難度，加重了企業(yè)的“三廢”處理負(fù)擔(dān)。酸蝕技術(shù)是針對(duì)堿蝕方法的不足而研制開發(fā)的，在原理上完全有別于堿蝕亞光砂面處理。工藝主要采用了獨(dú)特的使鋁型材表面產(chǎn)生高度均勻的、高密度分子點(diǎn)腐蝕，通過改善型材表面凹凸處的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到平整表面和消除冶金工藝造成的表面缺陷的效果(如能消除擠壓痕、掩蓋焊合線、緩和粗大晶粒等缺陷)，使鋁型材表面平整細(xì)膩，金屬光澤柔和，大大提高了鋁型材的表面質(zhì)量。采用酸蝕亞光工藝，鋁溶損在0.5%-0.8%之間，使生產(chǎn)成本降低到傳統(tǒng)亞光工藝的二分之一以下，生產(chǎn)效率又有大幅度的增加，具有很大的實(shí)用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
2、酸蝕機(jī)理
酸蝕是在特定條件下的化學(xué)浸蝕。鋁型材接觸蝕液，在很短時(shí)間內(nèi)迅速反應(yīng)生成絡(luò)合物，反應(yīng)方程如下：
3F-+Al-AlF3
6F-+Al3+-Al.F63-
AlF63-+Al2O3.3H2O-Al3(OH)3F6+3OH-
生成的絡(luò)合物且具有一定的粘度，容易附著于鋁基體表面，形成一種保護(hù)膜。擠壓型材一般都有許多輕微的模痕，在高倍顯微鏡下觀察呈峰狀，粘附于鋁基體的保護(hù)膜在凹處較厚，凸處較薄，薄處接觸酸蝕液的幾率較大，能繼續(xù)較快地進(jìn)行溶解反應(yīng)；厚處受到粘附物的屏蔽而使?jié)庖悍磻?yīng)速度放慢，由于凹凸部位溶解速度的不同，從而達(dá)到平整表面、消除擠壓痕的(砂面)亞光效果。緩解粗晶和焊合線與酸蝕的特定性能有直接關(guān)系，在鋁型材生產(chǎn)中，粗晶和焊合線與模具、擠壓工藝及鑄棒均勻化有很大關(guān)系，氧化預(yù)處理時(shí)，堿蝕程度越深，粗晶和焊合線就越嚴(yán)重。由于酸蝕速度快，時(shí)間短，在還未出現(xiàn)嚴(yán)重粗晶和焊合線的情況下，反應(yīng)就已結(jié)束，因此酸蝕工藝能有效緩解粗晶和焊合線。
酸蝕添加劑在酸蝕工藝中主要作用有以下幾個(gè)方面：(1)緩蝕作用：由于F-與自然氧化膜及鋁基體反應(yīng)速度很快，且反應(yīng)劇烈，容易出現(xiàn)粗晶和焊合線等表面質(zhì)量缺陷。為了既能保持一定反應(yīng)速度，又不至于造成質(zhì)量缺陷，添加葡萄酸鈉、檸檬酸鈉、甘油等有機(jī)化合物來抑制酸蝕反應(yīng)速度，從而達(dá)到緩蝕效果。(2)整平作用：擠壓型材有許多輕微的模痕，在高倍鏡下觀察呈山峰一般，加入磷酸三鈉、硅藻土、多元醇等化合物，可使型材模痕谷底受到保護(hù)，尖峰磨平，從而達(dá)到整平效果。(3)促進(jìn)作用：加入促進(jìn)劑可使酸蝕添加劑充分?jǐn)U散到槽液中去，且有效進(jìn)入被絡(luò)合物覆蓋的鋁基體表面內(nèi)層，使反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行，以免造成型材腐蝕不勻。(4)表面活性劑作用；加入十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉等表面活性劑可進(jìn)一步增強(qiáng)除油能力，以及在槽液表面產(chǎn)生一層泡沫，抑制熱量損失及槽液揮發(fā)，更重要作用是增加槽液穩(wěn)定性，這是因?yàn)閹ж?fù)電荷的表面活性劑能吸附在微粒周圍，使微粒產(chǎn)生靜電反力，從而使微粒能很好地懸浮在槽液中不易沉淀。(5)金屬離子作用：加入Cu2+、Ag+等金屬離子可防止過腐蝕，使砂面效果更細(xì)膩、均勻、砂面清晰。
3、試驗(yàn)
3.1試驗(yàn)?zāi)康?/span>
通過對(duì)鋁型材進(jìn)行酸蝕、堿蝕工藝試驗(yàn)，比較兩種工藝獲得的型材表面質(zhì)量以及生產(chǎn)過程中溶鋁量的大小。
3.2試驗(yàn)材料
取同一批次、同一型號(hào)尺寸的幕墻型材作為試驗(yàn)材料。幕墻型材特別是幾何尺寸大、壁厚較厚的型材，很容易在傳統(tǒng)堿蝕后出現(xiàn)粗晶和焊合線等缺陷，做酸蝕、堿蝕工藝試驗(yàn)對(duì)比，具有一定代表性。
3.3試驗(yàn)內(nèi)容
3.3.1堿蝕工藝試驗(yàn)
取兩件試樣在堿蝕液中進(jìn)行堿蝕處理，其它工序按常規(guī)氧化工藝操作。
3.3.2酸蝕工藝試驗(yàn)
取兩件試樣在酸蝕液中進(jìn)行酸蝕處理。型材經(jīng)過酸蝕、水洗后在堿液中堿洗1min，其它工序按常規(guī)氧化工藝操作。
3.4試驗(yàn)結(jié)果及分析
觀察堿蝕工藝制得的1#、2#樣件表面狀態(tài)。1#樣件表面砂面細(xì)微，有輕微擠壓痕，粗晶和焊合線不明顯；2#樣件表面砂面清晰，看不到擠壓痕，但有輕微粗晶及焊合線暴露。表明隨著堿蝕時(shí)間的增長，型材表面擠壓痕被蝕平，砂面更細(xì)致、均勻，但容易暴露出粗晶及焊合線等缺陷。
觀察酸蝕工藝制得的3#、4#樣件表面狀態(tài)。兩個(gè)樣件表面質(zhì)量相差無幾，都表現(xiàn)為砂面細(xì)膩、柔和，基本看不到擠壓痕、粗晶及焊合線的存在。表明酸蝕工藝能使型材在幾分鐘內(nèi)獲得質(zhì)量好的砂面狀態(tài)，擠壓痕被消除，能有效遮蓋焊合線，緩解粗晶現(xiàn)象，而且隨著酸蝕時(shí)間的增長，型材表面不容易產(chǎn)生過腐蝕。
測(cè)量1#、2#樣件氧化前壁厚為3.0mm，氧化后1#樣件測(cè)得壁厚為2.96mm，壁厚損失0.04mm；2#樣件測(cè)得壁厚為2.92mm，壁厚損失0.08mm.表明堿蝕時(shí)間的增長，型材腐蝕量增大，生產(chǎn)砂面亞光型材，堿蝕溶鋁量在3%以上。
測(cè)量3#、4#樣件氧化前壁厚為3.0mm，氧化后3#樣件測(cè)得壁厚不少于2.99mm，壁厚損失不超過0.01mm；4#樣件測(cè)得壁厚為2.99mm，壁厚損失不超過0.01mm.表明酸蝕時(shí)間的增長，型材溶鋁量增加很少，生產(chǎn)砂面亞光型材，酸蝕溶鋁量在0.5%以上。
3.5試驗(yàn)結(jié)論
從以上試驗(yàn)結(jié)果及分析中可以得出結(jié)論：鋁型材氧化表面處理采用酸蝕工藝是可行的。比較堿蝕而言，亞光砂面型材經(jīng)酸蝕外理后鋁材損耗量大大降低，而且型材表面質(zhì)量得以提高，預(yù)處理時(shí)間縮短，生產(chǎn)效率提升，綜合成本下降。
4、生產(chǎn)應(yīng)用
4.1工藝流程
脫脂-水洗-酸蝕-水洗-堿洗-水洗-水洗-中和-水洗-常規(guī)陽極氧化(酸蝕時(shí)要循環(huán)過濾)
鋁型材經(jīng)脫脂和水漂洗后進(jìn)入酸蝕工序。酸蝕并經(jīng)水漂洗后再堿洗30s-1min，以去除表面粘附的絡(luò)合物。水洗、中和后按正常氧化工序完成陽極氧化(著色)及封孔處理。
濾裝置，能有效保證槽液的除渣效果。有的廠家循環(huán)過濾裝置只是一臺(tái)板框壓濾機(jī)，隨著濾渣的增多，槽液循環(huán)流量不夠，造成除渣不良，影響槽液的使用。
4.3常見故障及對(duì)策
(1)表面有點(diǎn)狀斑
型材表面出現(xiàn)局部點(diǎn)狀斑，說明槽液排渣不良，酸蝕槽有鋁渣，需改進(jìn)槽液出液法，加大鋁渣回收量。
(2)表面無光澤
生產(chǎn)出來的型材表面粗糙無光，說明酸蝕添加劑中的促進(jìn)劑含量不足，需補(bǔ)充促進(jìn)劑含量。
(3)表面有機(jī)械紋
生產(chǎn)出來的型材表面有機(jī)械紋，說明酸蝕時(shí)間不夠，或槽液中酸蝕添加劑含量偏低，需補(bǔ)充氟化氫銨或添加劑含量。
(4)表面過腐蝕
型材表面出現(xiàn)過腐蝕，說明酸蝕時(shí)間太長，或酸蝕添加劑中的緩蝕劑及金屬離子含量不足，需調(diào)整酸蝕時(shí)間，補(bǔ)充槽液中酸蝕添加劑含量。
5、結(jié)束語
酸蝕表面預(yù)處理技術(shù)的應(yīng)用，收到良好的表面質(zhì)量效果和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。在提高產(chǎn)品表面質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，為高檔化、集約化生產(chǎn)開辟新的途徑。
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