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(jià)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(duì)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(jià)鉻的恢復(fù)，在金屬與溶液兩相界面處的pH就會(huì)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(huì)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(duì)AIPO4有選擇性的溶解。而對(duì)CrPO4溶解很差，即AIPO4+ 6F-→AIF63-+ PO43-F-對(duì)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(huì)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(guó)內(nèi)鋁型材噴涂廠大多選用自動(dòng)噴淋式和浸槽式2種方法，前者的自動(dòng)化程度和功率較高，適用于大批量形狀較為簡(jiǎn)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(duì)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(huì)影響鉻化膜的生成，會(huì)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(huì)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(shí)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(shí)間，防止過腐蝕發(fā)生，堿蝕后要及時(shí)用水清洗，否則表面會(huì)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(huì)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(shí)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(duì)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(shí)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(duì)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(huì)被洗去。漂洗時(shí)間一般為幾分鐘，攪動(dòng)工件或用空氣攪動(dòng)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(shí)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(duì)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(duì)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(rùn)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(jià)，溶液成分簡(jiǎn)略，簡(jiǎn)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(dòng)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(guó)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(huì)占有更重要的方位。