酸蚀铝型材表面预处理技术的应用

工艺简介

近年来铝合金亚光型材生产和销售量越来越大市场占有率在以上目前亚光型材生产普遍使用碱蚀方法铝溶损在之间造成巨大资源浪费而且大大增加了环保治理难度加重了企业的三废处理负担酸蚀技术是针对碱蚀方法的不足而研制开发的在原理上完全有别于碱蚀亚光砂面处理工艺主要采用了独特的使铝型材表面产生高度均匀的高密度分子点腐蚀通过改善型材表面凹凸处的物质结构从而达到平整表面和消除冶金工艺造成的表面缺陷的效果如能消除挤压痕掩盖焊合线缓和粗大晶粒等缺陷使铝型材表面平整细腻金属光泽柔和大大提高了铝型材的表面质量采用酸蚀亚光工艺铝溶损在之间使生产成本降低到传统亚光工艺的二分之一以下生产效率又有大幅度的增加具有很大的实用和经济价值

酸蚀机理

酸蚀是在特定条件下的化学浸蚀铝型材接触蚀液在很短时间内迅速反应生成络合物反应方程如下

FAlAlF

FAlAlF

AlFAlOHOAlOHFH

生成的络合物且具有一定的粘度容易附着于铝基体表面形成一种保护膜挤压型材一般都有许多轻微的模痕在高倍显微镜下观察呈峰状粘附于铝基体的保护膜在凹处较厚凸处较薄薄处接触

酸蚀液的几率较大能继续较快地进行溶解反应厚处受到粘附物的屏蔽而使浓液反应速度放慢由于凹凸部位溶解速度的不同从而达到平整表面消除挤压痕的砂面亚光效果缓解粗晶和焊合线与酸

蚀的特定性能有直接关系在铝型材生产中粗晶和焊合线与模具挤压工艺及铸棒均匀化有很大关系氧化预处理时碱蚀程度越深粗晶和焊合线就越严重由于酸蚀速度快时间短在还未出现严重粗晶和焊合线的情况下反应就已结束因此酸蚀工艺能有效缓解粗晶和焊合线

酸蚀添加剂在酸蚀工艺中主要作用有以下几个方面缓蚀作用由于F与自然氧化膜及铝基体反应速度很快且反应剧烈容易出现粗晶和焊合线等表面质量缺陷为了既能保持一定反应速度又不至于造成质量缺陷添加葡萄酸钠柠檬酸钠甘油等有机化合物来抑制酸蚀反应速度从而达到缓蚀效果整平作用挤压型材有许多轻微的模痕在高倍镜下观察呈山峰一般加入磷酸三钠硅藻土多元醇等化合物可使型材模痕谷底受到保护尖峰磨平从而达到整平效果促进作用加入促进剂可使酸蚀添加剂充分扩散到槽液中去且有效进入被络合物覆盖的铝基体表面内层使反应得以继续进行以免造成型材腐蚀不匀表面活性剂作用加入十二烷基苯磺酸钠十二烷基硫酸钠等表面活性剂可进一步增强除油能力以及在槽液表面产生一层泡沫抑制热量损失及槽液挥发更重要作用是增加槽液稳定性这是因为带负电荷的表面活性剂能吸附在微粒周围使微粒产生静电反力从而使微粒能很好地悬浮在槽液中不易沉淀金属离子作用加入CuAg等金属离子可防止过腐蚀使砂面效果更细腻均匀砂面清晰

试验

试验目的

通过对铝型材进行酸蚀碱蚀工艺试验比较两种工艺获得的型材表面质量以及生产过程中溶铝量的大小

试验材料

取同一批次同一型号尺寸的幕墙型材作为试验材料幕墙型材特别是几何尺寸大壁厚较厚的型材很容易在传统碱蚀后出现粗晶和焊合线等缺陷做酸蚀碱蚀工艺试验对比具有一定代表性

试验内容

碱蚀工艺试验

取两件试样在碱蚀液中进行碱蚀处理其它工序按常规氧化工艺操作碱蚀工艺试验要求见表

表碱蚀工艺试验要求

酸蚀工艺试验

取两件试样在酸蚀液中进行酸蚀处理型材经过酸蚀水洗后在

碱液中碱洗min其它工序按常规氧化工艺操作

试验结果及分析

观察碱蚀工艺制得的样件表面状态样件表面砂面细微有轻微挤压痕粗晶和焊合线不明显样件表面砂面清晰看不到挤压痕但有轻微粗晶及焊合线暴露表明随着碱蚀时间的增长型材表面挤压痕被蚀平砂面更细致均匀但容易暴露出粗晶及焊合线等缺陷

观察酸蚀工艺制得的样件表面状态两个样件表面质量相差无几都表现为砂面细腻柔和基本看不到挤压痕粗晶及焊合线的存在表明酸蚀工艺能使型材在几分钟内获得质量好的砂面状态挤压痕被消除能有效遮盖焊合线缓解粗晶现象而且随着酸蚀时间的增长型材表面不容易产生过腐蚀

测量样件氧化前壁厚为mm氧化后样件测得壁厚为mm壁厚损失mm样件测得壁厚为mm壁厚损失mm表明碱蚀时间的增长型材腐蚀量增大生产砂面亚光型材碱蚀溶铝量在以上

测量样件氧化前壁厚为mm氧化后样件测得壁厚不少于mm壁厚损失不超过mm样件测得壁厚为mm壁厚损失不超过mm表明酸蚀时间的增长型材溶铝量增加很少生产砂面亚光型材酸蚀溶铝量在以上

试验结论

从以上试验结果及分析中可以得出结论铝型材氧化表面处理采用酸蚀工艺是可行的比较碱蚀而言亚光砂面型材经酸蚀外理后铝材损耗量大大降低而且型材表面质量得以提高预处理时间缩短生产效率提升综合成本下降

生产应用

工艺流程

脱脂水洗酸蚀水洗碱洗水洗水洗中和水洗常规阳极氧化酸蚀时要循环过滤

铝型材经脱脂和水漂洗后进入酸蚀工序酸蚀并经水漂洗后再碱洗smin以去除表面粘附的络合物水洗中和后按正常氧化工序完成阳极氧化着色及封孔处理

过滤装置能有效保证槽液的除渣效果有的厂家循环过滤装置只是一台板框压滤机随着滤渣的增多槽液循环流量不够造成除渣不良影响槽液的使用

常见故障及对策

表面有点状斑

型材表面出现局部点状斑说明槽液排渣不良酸蚀槽有铝渣需改进槽液出液法加大铝渣回收量

表面无光泽

生产出来的型材表面粗糙无光说明酸蚀添加剂中的促进剂含量不足需补充促进剂含量

表面有机械纹

生产出来的型材表面有机械纹说明酸蚀时间不够或槽液中酸蚀添加剂含量偏低需补充氟化氢铵或添加剂含量

表面过腐蚀

型材表面出现过腐蚀说明酸蚀时间太长或酸蚀添加剂中的缓蚀剂及金属离子含量不足需调整酸蚀时间补充槽液中酸蚀添加剂含量

结束语

酸蚀表面预处理技术的应用收到良好的表面质量效果和可观的经济效益在提高产品表面质量降低生产成本为高档化集约化生产开辟新的途径