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脫脂、堿蝕及除污出光對鋁型材氧化質量的重要影響

  • 發布日期:2019-05-22 18:08:06
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极速11选5大小规律 www.bhvae.icu 鋁型材經過擠壓、時效熱處理、運轉等過程才送入氧化車間,其表面上有自然氧化膜、油膜、灰塵、磕碰劃傷以及變質合金層等。在氧化之前必須徹底洗凈表面,使之均勻一致。這對于獲得優質的氧化著色材是十分重要的。統計數字表明:鋁型材氧化著色表觀質量問題60%以上是由于前處理不良造成的,其中堿蝕質量不合格又占絕大部分,可見前處理的重要性。

我國目前鋁型材前處理只采用脫脂、堿蝕和除污出光工序,只有仿不銹鋼著色、著金黃色時才啟用機械或化學拋光方法進一步精飾。

 

一、脫脂

脫脂又叫除油,其目的是除去自然氧化膜、工藝潤滑油、防銹油、手汗及與油脂粘在一起的污物,以保障堿蝕時表面能均勻地腐蝕,并?;ぜ釷床鄣那褰?。油脂如未除凈則堿蝕就不均勻,氧化著色后存在暗花紋、表面不均勻等疵病,也是導致堿蝕時發生過腐蝕的原因之一。我國大都采用無潤滑擠壓技術,表面油脂和塵埃等污物減少,一般采用化學脫脂法?;閻剎捎眉钚?、中性或酸性脫脂液。

 

1.1--堿性化學脫脂

堿性化學脫脂成本低,不污染堿蝕液,效果又好,故應用廣泛。堿性化學脫脂的實質是皂化和乳化雙重作用的結果。堿性脫脂液中除含有苛性鈉之外,還包括助洗劑磷酸鹽、緩沖劑碳酸鹽以及像水玻璃、OP等乳化劑。一般堿性化學脫脂多采用陰離子和非離子表面活性劑;酸性脫脂劑則選用陽離子型表面活性劑。

 

常由堿性脫脂液組成為:NaOH 10——20 g/L,Na3PO4 30——50 g/L,Na2CO3 10——20 g/L,Na2SiO3 10——20 g/L,表面活性劑 1 g/L,60——70℃,1——3 min。

 

市場上銷售的常溫快速除油劑多為中性或弱堿性的,前者多為性能不同的多種低泡高效表面活性劑復配而成,而后者是助洗劑和表面活性劑復配而成。無論哪一種如在20℃以下使用,脫脂時間必須大于10 min,在35——45℃下使用效果zui好。

 

1.2--酸性脫脂

酸性脫脂只適合于LD31鋁合金,現在酸性脫脂法比堿性法應用多些,其原因是此法可充分利用鋁氧化廢酸和除污出光廢酸,做到了物盡其用,降低了成本。

 

常用的酸性脫脂液有:

1)硫酸法 H2SO4 10%——15% 50——60℃ 2——4 min

2)硝酸法 HNO3 15%——20% 室溫 2——4 min

3)混合酸 HNO3 10% H2SO4 10% 室溫 1——3 min

 

有的在酸性脫脂劑中加入少量陽離子型或兩性型表面活性劑以提高效率。

 

一些企業脫脂馬虎,例如硫酸脫脂常溫下只浸漬十幾秒就提出來了,根本沒有達到脫脂的目的,而且水洗也不凈就放入堿蝕槽中,帶來一系列后患:

1)脫脂不凈,堿蝕則不均勻,表面出現不同光澤,其后氧化著色亦不均勻。

 

2)將硫酸等強酸帶入堿蝕槽中和了燒堿,同時硫酸根與堿槽中的鋁離子,鈉離子反應生成鋁明礬〔NaAl(SO4)2〕,在堿蝕槽中形成粒狀沉淀,還會粘結在型材上造成后續工藝槽的交叉污染。

 

二、堿蝕

堿蝕質量很大程度上決定了型材的表面質量,后面的氧化、著色、封孔工序都不會有明顯改善。如果堿蝕不良會出現長條形坑紋、斑點,色材上有暗花紋、光澤不均勻,光亮度低呈暗灰色,尤其鋁中雜質超標時則更嚴重。

 

2.1--堿蝕的目的

1)除去殘存的自然氧化膜及脫脂工序腐蝕鋁基體的殘留物;

2)除去滲入鋁基表面層的油脂等污物;

3)除去型材表面的變質合金層;

4)消除擠壓、模具痕、劃傷及其它表面缺陷,調整和整平基體表面使其均勻一致;

5)通過適度腐蝕以獲得啞光、細砂面、麻面等特殊效果,以提高產品的裝飾性。

 

2.2--為何要加長壽命堿蝕劑

堿蝕時鋁和堿蝕液發生如下化學反應:

Al2O3 2NaOH→2NaAlO2 H2O  (1)

 

2Al 2NaOH 2H2O→2NaAlO2 3H2↑  (2)

 

2NaAlO2 4H2O→2Al(OH)3↓ 2NaOH  (3)

 

反應(1)除去了自然氧化膜;反應(2)是苛性鈉對鋁基體的腐蝕溶解;反應(3)是偏鋁酸鈉水解生成Al(OH)3沉淀,當堿蝕槽的溶存鋁達到35 g/L且未加長壽命堿蝕劑時就會發生此反應。生成的Al(OH)3固體粒子又是激發偏鋁酸鈉水解的活性中心,此反應不可逆,而且Al(OH)3在一定溫度下逐漸脫水變成Al2O3,它在槽底、槽壁、加熱管上沉積結成堅硬的石塊,稱為硬鋁石。往往每月都要停產清除,既影響生產,又清除困難也不安全。加入長壽命堿蝕劑可使偏鋁酸鈉保持高度穩定,不會產生硬鋁石,當溶存鋁達到110——120 g/L時,型材溶下來的鋁與帶出的鋁離子達到動態平衡,溶液可長期使用。

 

我國研制的長壽命堿蝕劑性能上已達到和超過進口產品水平,并有如下特點:

1)允許溶存鋁達到100——120 g/L而不水解結塊,當溫度降低時偶有水解也不結塊,易于清理;

 

2)由于允許溶存鋁高,堿蝕模具有緩和整平。

 

三、除污出光

堿蝕后除污出光的目的是除去殘留于型材上的掛灰附著物,即溶去在堿中不溶的錳、銅、鐵、硅等合金元素或雜質,以獲得較光亮的金屬表面,同時中和型材表面的殘留堿。如果掛灰沒有除凈,將導致氧化膜疏松,著色后光澤發暗。

 

除污出光質量是以鋁溶蝕量、溶蝕速度及表面狀態為標準。一般溶蝕量為1.2mg/dm²左右、溶蝕速度為0.4mg/dm².m in,表面均勻光澤好,不造成交叉污染為好。

 

我國鋁型材廠很長一段時間啟用單一硫酸除污出光,其效果優點與早期的硝酸出光相似。但對于一些用廢鋁多的企業,型材中鐵、銅、錳大為超標,堿蝕后鋁材表面上有一層厚厚的掛灰,呈黑褐色,這是硫酸無能為力,只能用硝酸或硝酸與硫酸的混合酸才行。

 

除污出光可根據型材質量情況選擇:

1)15%--20%的硫酸溶液;

2)10%-15%的硝酸溶液;

3)15%--20%的硫酸,3%-5%的硝酸相混合。

 

用掃描電鏡觀察以上三種方法除污出光后的表面狀態,發現都有不同程度整平基本表面的作用,其中混合酸除灰后的鋁表面更為平整細致。另除污出光采用室溫以4-6min為宜。

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