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深圳中亞鋁業(yè)詳解鋁型材噴涂粉末涂料前處理工藝控制
發(fā)布時間:2019-11-11 10:14:14鋁型材加工噴涂粉末涂料的前處理工藝原理及流程
1 鋁型材前處理工藝原理
1.1鉻化(黃鉻化)
鉻化膜生成的途徑比較復(fù)雜,研討大致以為反應(yīng)進(jìn)程如下:
(1)在含F(xiàn)-的鉻酸鹽溶液中工件表面發(fā)生部分電化學(xué)腐蝕反應(yīng):
陽極 2Al→2Al3+ + 6e
陰極 6H+ + 6e→3H2
活性F-離子促進(jìn)腐蝕,加快Al3+的發(fā)生。
(2)在金屬/溶液兩相界面上,pH升高促進(jìn)Cr2O72-水解生成CrO4,陰極上發(fā)生六價鉻的恢復(fù)反應(yīng)。
3H2+Cr2O72-→2Cr(OH)3+OH
(3) Cr6+及Cr3+化合物的構(gòu)成
2Cr(OH)3+CrO42- + 2H+→Cr(OH)3Cr(OH) CrO4 +2H2O
(4)鋁的氧化膜構(gòu)成
2Al3++ 6OH-→2Al(OH)3→Al2O3 +3H2O
通過上述一系列化學(xué)反應(yīng),則在鋁件表面構(gòu)成膜,其膜的首要組成為Al2O3、Cr(OH)3、CrOH、 CrO4、xH2O。剛構(gòu)成的新鮮膜呈膠態(tài),易碰傷。老化處理后膜鞏固,與基體附著出色。
1.2磷鉻化(綠鉻化)
其成膜是在含有磷酸、鉻酸、氟化物的鹽類溶液中進(jìn)行的,磷酸是膜的重要成分,鉻酸參加成膜,控制活化劑(氟化物)對基體的溶解速率。其成膜進(jìn)程與前述有類似之處,首要不同在于鉻酐、氟化物(F-)濃度較高,反應(yīng)更快,膜層也比較厚。當(dāng)工件置于鉻磷化處理液中,跟著鋁的溶解及六價鉻的恢復(fù),在金屬與溶液兩相界面處的pH就會不斷升高,Al3+及Cr3+濃度增大,并加快H3PO4電離,當(dāng)其離子濃度大于溶度積,則會在工件表面分出AlPO4及CrPO4,一同工件表面還有鋁氧化物分出。
Al3++ PO43-→AlPO4↓
Cr3++ PO43-→CrPO4↓
2Al3++6OH-→2Al(OH)3→Al2O3+3H2O
F-對AIPO4有選擇性的溶解。而對CrPO4溶解很差,即AIPO4+ 6F-→AIF63-+ PO43-F-對AIPO4溶解,使膜發(fā)生孔隙,進(jìn)而使F和基體材料反應(yīng),鋁不斷溶解,使膜增厚,當(dāng)然過高的F-及H3PO4都會使膜疏松,乃至難以成膜。膜的組成為AIPO4、CrPO4、Al2O3、H2O,膜中CrPO4顯綠色。
一、前處理工藝流程
國內(nèi)鋁型材噴涂廠大多選用自動噴淋式和浸槽式2種方法,前者的自動化程度和功率較高,適用于大批量形狀較為簡略的工件出產(chǎn),但一次性出資很大且工作本錢較高;后者一般需求專用吊具,工作功率較低,但出資少、工作本錢低,適用于各種形狀工件的出產(chǎn),運(yùn)用較為廣泛。前處理是將鋁型材浸入一系列裝滿化學(xué)藥液的溶劑池中,鋁材一般運(yùn)用鉻化處理。
1.脫脂
脫脂是在腐蝕之前去除工件表面的油、脂以及其它污染物,從而構(gòu)成清潔的表面。堿性溶液是一種常用的除油劑,它是運(yùn)用堿對植物油的皂化反應(yīng),構(gòu)成溶于水的皂化物到達(dá)除油脂的意圖。假設(shè)脫脂液濃度過低,鋁材清洗不潔凈將會影響鉻化膜的生成,會下降漆膜的附著力。鋁合金除油選用弱堿液(pH在8.5~9.5,不應(yīng)逾越11),否則堿性過高會引起鋁合金表面的過腐蝕,在除油液中參加適量的表面活性劑能前進(jìn)清洗效果加快除油速度。脫脂溫度一般控制在50~70℃,脫脂時間為3~4 min,這有賴于工件表面的狀況。
2.強(qiáng)堿洗(堿蝕)
鋁材表面一般存在一層較薄的天然氧化層,在進(jìn)行鉻化之前有必要進(jìn)行根除,使化學(xué)轉(zhuǎn)化膜與基體結(jié)合結(jié)實(shí)。堿蝕應(yīng)嚴(yán)厲控制槽液溫度、濃度和時間,防止過腐蝕發(fā)生,堿蝕后要及時用水清洗,否則表面會呈現(xiàn)腐蝕斑紋。
3.去氧化(出光)
堿洗階段的一些不溶堿洗殘留物在去氧化階段可以除掉。在這些殘留物中存在著一些氧化物,如鎂氧化物、金屬氧化物、硅氧化物等,這些物質(zhì)在堿性溶液中不溶解,會在表面殘留灰黑色的膜,可通過浸入硝酸或硫酸中去除,使鋁合金表面顯露亮光基體。但現(xiàn)在許多廠家運(yùn)用去氧化液,這種溶液含有鉻酸鹽,可以阻遏鋁材表面的再次氧化,用氟化物可以除掉硅。浸入時間依據(jù)酸洗殘留物的情況為0.5~5.0 min。去氧化一般在室溫下操作。
4.鉻化
對鋁材來說,鉻化是最常用的一種化學(xué)轉(zhuǎn)化前處理方法。鉻化膜前進(jìn)了鋁金屬與涂層之間的附著力,改進(jìn)了涂層的防腐功用。假設(shè)鉻化膜太厚,將大大前進(jìn)防腐功用但附著力不如薄的鉻化膜。假設(shè)鉻化膜太薄可以發(fā)生非常好的附著力,但涂層的防腐蝕功用不如厚鉻化膜。鋁材鉻化有2種方法:黃鉻化和綠鉻化。
黃鉻化池溫度約為25℃,參加硝酸調(diào)度pH在1.8~1.9。黃鉻化膜的結(jié)構(gòu)為最外層是很薄的鐵氰化鉻和水合三氧化二鉻,其下覆蓋著一層很厚的水合三氧化二鉻膜。在鋁與鉻化膜的界面上存在少量的氧化鋁與氟化鋁。黃鉻化后呈現(xiàn)黃色鉻化層,顏色從淺黃到深金黃色,鉻化膜的量為0.6~1.2 g/m2。
綠鉻化也叫磷化鉻化,即運(yùn)用磷酸調(diào)度pH在1.7~1.9,有時或許更低一些。鉻化溫度一般為25~30℃。綠鉻化膜的結(jié)構(gòu)是很多的水合磷酸鉻與少量的水合氧化鉻組成較厚的膜層,氧化鉻朝向鋁表面。在鋁與鉻化膜的界面上存在少量的氧化鋁與氟化鋁。鉻化處理后呈現(xiàn)綠色,顏色由淺綠到深綠變化。鉻化膜的厚度在0.6~1.5 g/m2,顏色應(yīng)盡量做到共同。鋁合金磷鉻化液配方及工藝控制參數(shù)見表4。
5.漂洗
在每一步前處理進(jìn)程中,都有一道或二道水洗以去除工件表面的化學(xué)藥液,防止藥液間的穿插污染。脫脂后的第一道水洗一般運(yùn)用自來水或井水,但前處理的終究幾道水洗要求運(yùn)用去離子水以防止呈現(xiàn)附著力和腐蝕問題。要求去離子水的電導(dǎo)率不能逾越30μS /cm,在此重申,運(yùn)用去離子水非常重要,由于硬水中的鹽(鈣離子)單調(diào)后沉積在工件表面可以構(gòu)成腐蝕點(diǎn),導(dǎo)致涂層發(fā)生氣泡。對第一道漂洗池沒有溫度束縛,但鉻化后的漂洗水溫不要逾越50℃,假設(shè)漂洗水溫太高,鉻化膜或許會被洗去。漂洗時間一般為幾分鐘,攪動工件或用空氣攪動水可以增強(qiáng)漂洗效果。每一步獨(dú)立的前處理工序之間,有必要有滿足的漂洗,不只需保證滿足的漂洗水,并且漂洗水的純度、溫度和漂洗時間也是至關(guān)重要的。漂洗分浸入式或噴淋式,漂洗方法也對前處理效果有必定的影響。
6.烘干
鋁材在噴涂粉末涂料前有必要徹底單調(diào),工件表面上的潮氣將影響固化膜的質(zhì)量。烘干爐的爐溫不能太高,黃鉻化膜的損壞溫度大約是65℃,綠鉻化膜的損壞溫度大約是80℃,假設(shè)烘干爐溫度逾越以上束縛,將下降涂層的防腐蝕功用。
二、結(jié)語
預(yù)處理工藝雖然是粉末涂料靜電噴涂的輔助工序,但對鋁型材的表面質(zhì)量有著不可輕視的效果。鋁型材經(jīng)磷鉻化后可得到外觀平整、潤滑、細(xì)密、綠色均勻、附著力出色的轉(zhuǎn)化膜.可以明顯前進(jìn)鋁合金表面的抗蝕能力及涂層出色的附著力,加之本錢賤價,溶液成分簡略,簡單調(diào)整維護(hù),在建筑鋁型材范疇得到了廣泛應(yīng)用。各廠家應(yīng)從自身的情況動身,擬定出切實(shí)可行的預(yù)處理工藝參數(shù),以前進(jìn)鋁型材的表面處理質(zhì)量。跟著表面處理新工藝的不斷發(fā)展和國家環(huán)境政策的愈加嚴(yán)厲,不只需控制排出濃度并且要控制排出總量,關(guān)于環(huán)境管理方法提出了更高的要求。鋁材前處理的最新工藝是選用無鉻前處理,不只可以有效地減少來自前處理的污染,并且由于無漂洗工藝而節(jié)省了本錢,減少了糟蹋。跟著技能的不斷前進(jìn),粉末涂料應(yīng)用于建筑鋁型材范疇將會占有更重要的方位。