铝合金型材喷涂前的酸蚀脱脂工艺

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1、铝合金型材喷涂前的酸蚀脱脂工艺2010-06-1714:28喷涂铝合金型材具有优良的耐蚀性和耐候性，坚固耐用，外观装饰好，生产工艺比阳极氧化简单，环保安全等特点，在建筑、装潢、运输等行业得到广泛应用。铝合金型材在喷涂前处理中必须进行化学清洗和浸蚀，清除其表面粘附的油脂、自然氧化膜和灰尘等污染物，使铝合金基体裸露出来，形成均匀的活化表面，这是保证铬酸盐转化膜质量和喷涂质量的关键。本文研究的酸蚀脱脂工艺将传统工艺的脱脂、碱蚀、除污出光三道工序合为一道工序，降低成本和节省能源，经处理后的铝合金表面平滑光洁，保持铝合金原有

2、的光泽，铝材溶解损耗量和槽液沉淀少，与铬酸盐转化处理配套性能好，特别适用于铝合金型材喷涂前的表面处理。　　一、铝合金型材喷涂前处理工艺　　工艺流程：工件装挂→酸蚀脱脂→水洗→水洗→铬酸盐转化处理→水洗→纯水洗→沥水→烘干→喷涂→固化。　　铝型材喷涂前处理生产线分为全自动喷淋立式线和间歇式全浸渍卧式线两种。立式线适用于批量大、形状简单的工件，生产效率高，处理质量稳定，缺点是设备复杂、投资大；卧式线适宜处理形状复杂的工件，投资少，应用广，缺点是处理速度较慢、生产效率低。　　酸蚀脱脂工艺配方和参数：硫酸（97％），30g

3、/L-50g/L;氟化氢铵，3g/L-8g/L；柠檬酸，2g/L-4g/L；硝酸钠，1g/L-3g/L；硫酸铁，0.5g/L-1.5g/L；二丙二醇，1g/L-2g/L；脱脂剂，0.1g/L-0.5g/L；温度：5℃-40℃；时间：3min-5min浸渍，1min-3min喷淋；喷淋压力，0.1MPa-0.2MPa。　　二、成分和工艺参数的影响　　1．硫酸：稀硫酸是一种非氧化性的无机酸，对铝合金型材有轻微的化学浸蚀作用，使用成本较低，酸雾挥发性少。硫酸能溶解、剥离铝及铝合金表面形成的自然氧化膜；裸露的铝合金基体与硫

4、酸发生反应，起到活化铝表面的作用。当槽液中硫酸浓度低于30％时，铝的化学溶解速度随硫酸浓度的增加而缓慢地增加，铝材溶解损耗量少；当槽液中硫酸浓度超过30％以后，铝的腐蚀速度迅速加快，易产生过腐蚀，光亮度下降。一般来说，槽液中硫酸浓度不宜超过15％。　　2．氟化氢铵：氟离子在酸蚀脱脂液中作脱除氧化膜的加速剂，能加速溶解铝表面的氧化膜，消除或减少挤压模痕和其他缺陷，使铝型材表面平整光洁、均匀一致。氟是一种体积小、电负性较强的卤族元素，对铝能起强烈的氧化作用，与杂质有一定的络合能力，能溶解铝合金表面的锰、铜、硅等合金元素

5、和杂质，抑制和除去铝材上的黑色挂灰，获得较光亮的金属表面。氟化氢铵的化学稳定性强于氢氟酸的，对人体皮肤的伤害作用小于氢氟酸的，因此，采用氟化氢铵取代氢氟酸为溶液提供氟离子，在生产中使用比较安全，还可以减轻氟离子对不锈钢设备的腐蚀。脱除氧化膜的腐蚀速度随氟化氢铵浓度的增加而增长，氟化氢铵含量不宜过高，否则反应剧烈易造成过腐蚀，降低铝表面光泽，不利于后续的铬酸盐转化处理。　　3．柠檬酸：柠檬酸在酸蚀脱脂液中主要起缓蚀作用，能有效地抑制铝在酸性介质中的腐蚀。柠檬酸是三元有机酸，能在铝基体表面进行物理和化学吸附，改变金属/

6、溶液界面的双电层结构，增加金属离子化过程的活化能，从而使腐蚀速度减慢，降低铝材的损耗量，避免发生过腐蚀。柠檬酸是金属离子的络合剂，能与从酸蚀液中溶解下来的铝、镁、铁等离子形成稳定的络合物，减少槽液中铝离子的含量，掩蔽槽液中杂质的干扰，使溶液稳定，减少沉淀，从而延长酸蚀脱脂液的使用寿命。柠檬酸的加入，对减少铝损耗、降低化工材料消耗、减少槽液沉渣、改善操作条件均有一定的作用。　　4．硝酸钠：硝酸钠是酸蚀脱脂液中的氧化剂，对铝合金具有良好的光亮和整平效果。硝酸钠的作用是使铝材表面发生氧化反应，形成的氧化铝钝化膜遏制了铝表

7、面凹陷处的酸性择优浸蚀，使铝型材的腐蚀面平整、光洁。　　5．硫酸铁：三价铁离子能加速对铝型材表面进行腐蚀和脱除氧化膜，Fe3+可以在铝材表面发生置换反应，形成微电池，使铝表面产生微量氢气，将油污带出铝表面，反应过程AL+Fe3++2H+→AL3++Fe2++H2↑。槽液中的氧化剂能将上述反应产生的Fe2+重新氧化成Fe3+，减少Fe2+的积累，使槽液稳定，因此Fe3+在反应过程中自身不消耗，主要起促进作用，可提高铝材的除污速度和光洁度。　　6．二丙二醇：在酸蚀脱脂液中加入二丙二醇等易溶于水、微毒类的有机低分子增溶剂

8、，能大大降低溶液的表面张力，显著改善酸蚀脱脂液的清洗能力和溶液稳定性。油脂的分子结构中有较长的烃基，与有机溶剂的结构相似，可以互相溶解，因此，利用有机溶剂对油脂具有很强的溶解能力的特点，可以提高酸蚀脱脂液的脱脂效果。　　7．脱脂剂：铝材表面上的油脂通常可分为矿物油脂和动植物油脂两大类型，表面活性剂对上述油脂有良好的润湿、乳化能力，在酸蚀脱脂过程中，表面活性剂