深圳中亚铝业详解铝型材喷涂粉末涂料前处理工艺控制

铝型材加工喷涂粉末涂料的前处理工艺原理及流程

　　1  铝型材前处理工艺原理

　　1.1铬化（黄铬化）

　　铬化膜生成的途径比较复杂，研讨大致以为反应进程如下：

　　(1)在含F-的铬酸盐溶液中工件表面发生部分电化学腐蚀反应：

    阳极  2Al→2Al3+ + 6e

    阴极  6H+ + 6e→3H2

    活性F-离子促进腐蚀，加快Al3+的发生。

　　(2)在金属/溶液两相界面上，pH升高促进Cr2O72-水解生成CrO4，阴极上发生六价铬的恢复反应。

　　3H2+Cr2O72-→2Cr(OH)3+OH

　　(3) Cr6+及Cr3+化合物的构成

　　2Cr(OH)3+CrO42- + 2H+→Cr(OH)3Cr(OH)  CrO4 +2H2O

　　(4)铝的氧化膜构成

    2Al3++ 6OH-→2Al(OH)3→Al2O3 +3H2O

　　通过上述一系列化学反应，则在铝件表面构成膜，其膜的首要组成为Al2O3、Cr(OH)3、CrOH、 CrO4、xH2O。刚构成的新鲜膜呈胶态，易碰伤。老化处理后膜巩固，与基体附着出色。

　　1.2磷铬化（绿铬化）

　　其成膜是在含有磷酸、铬酸、氟化物的盐类溶液中进行的，磷酸是膜的重要成分，铬酸参加成膜，控制活化剂（氟化物）对基体的溶解速率。其成膜进程与前述有类似之处，首要不同在于铬酐、氟化物(F-)浓度较高，反应更快，膜层也比较厚。当工件置于铬磷化处理液中，跟着铝的溶解及六价铬的恢复，在金属与溶液两相界面处的pH就会不断升高，Al3+及Cr3+浓度增大，并加快H3PO4电离，当其离子浓度大于溶度积，则会在工件表面分出AlPO4及CrPO4，一同工件表面还有铝氧化物分出。

    Al3++ PO43-→AlPO4↓

    Cr3++ PO43-→CrPO4↓

    2Al3++6OH-→2Al(OH)3→Al2O3+3H2O

　　F-对AIPO4有选择性的溶解。而对CrPO4溶解很差，即AIPO4+ 6F-→AIF63-+ PO43-F-对AIPO4溶解，使膜发生孔隙，进而使F和基体材料反应，铝不断溶解，使膜增厚，当然过高的F-及H3PO4都会使膜疏松，乃至难以成膜。膜的组成为AIPO4、CrPO4、Al2O3、H2O，膜中CrPO4显绿色。

　　一、前处理工艺流程

　　 国内铝型材喷涂厂大多选用自动喷淋式和浸槽式2种方法，前者的自动化程度和功率较高，适用于大批量形状较为简略的工件出产，但一次性出资很大且工作本钱较高；后者一般需求专用吊具，工作功率较低，但出资少、工作本钱低，适用于各种形状工件的出产，运用较为广泛。前处理是将铝型材浸入一系列装满化学药液的溶剂池中，铝材一般运用铬化处理。

　　1.脱脂

　　脱脂是在腐蚀之前去除工件表面的油、脂以及其它污染物，从而构成清洁的表面。碱性溶液是一种常用的除油剂，它是运用碱对植物油的皂化反应，构成溶于水的皂化物到达除油脂的意图。假设脱脂液浓度过低，铝材清洗不洁净将会影响铬化膜的生成，会下降漆膜的附着力。铝合金除油选用弱碱液（pH在8.5～9.5，不应逾越11），否则碱性过高会引起铝合金表面的过腐蚀，在除油液中参加适量的表面活性剂能前进清洗效果加快除油速度。脱脂温度一般控制在50～70℃，脱脂时间为3～4 min，这有赖于工件表面的状况。

　　2.强碱洗（碱蚀）

　　铝材表面一般存在一层较薄的天然氧化层，在进行铬化之前有必要进行根除，使化学转化膜与基体结合结实。碱蚀应严厉控制槽液温度、浓度和时间，防止过腐蚀发生，碱蚀后要及时用水清洗，否则表面会呈现腐蚀斑纹。

　　3.去氧化（出光）

　　碱洗阶段的一些不溶碱洗残留物在去氧化阶段可以除掉。在这些残留物中存在着一些氧化物，如镁氧化物、金属氧化物、硅氧化物等，这些物质在碱性溶液中不溶解，会在表面残留灰黑色的膜，可通过浸入硝酸或硫酸中去除，使铝合金表面显露亮光基体。但现在许多厂家运用去氧化液，这种溶液含有铬酸盐，可以阻遏铝材表面的再次氧化，用氟化物可以除掉硅。浸入时间依据酸洗残留物的情况为0.5～5.0 min。去氧化一般在室温下操作。

　　4.铬化

　　对铝材来说，铬化是最常用的一种化学转化前处理方法。铬化膜前进了铝金属与涂层之间的附着力，改进了涂层的防腐功用。假设铬化膜太厚，将大大前进防腐功用但附着力不如薄的铬化膜。假设铬化膜太薄可以发生非常好的附着力，但涂层的防腐蚀功用不如厚铬化膜。铝材铬化有2种方法：黄铬化和绿铬化。

　　黄铬化池温度约为25℃，参加硝酸调度pH在1.8～1.9。黄铬化膜的结构为最外层是很薄的铁氰化铬和水合三氧化二铬，其下覆盖着一层很厚的水合三氧化二铬膜。在铝与铬化膜的界面上存在少量的氧化铝与氟化铝。黄铬化后呈现黄色铬化层，颜色从浅黄到深金黄色，铬化膜的量为0.6～1.2 g/m2。

　　绿铬化也叫磷化铬化，即运用磷酸调度pH在1.7～1.9，有时或许更低一些。铬化温度一般为25～30℃。绿铬化膜的结构是很多的水合磷酸铬与少量的水合氧化铬组成较厚的膜层，氧化铬朝向铝表面。在铝与铬化膜的界面上存在少量的氧化铝与氟化铝。铬化处理后呈现绿色，颜色由浅绿到深绿变化。铬化膜的厚度在0.6～1.5 g/m2，颜色应尽量做到共同。铝合金磷铬化液配方及工艺控制参数见表4。

　　5.漂洗

　　在每一步前处理进程中，都有一道或二道水洗以去除工件表面的化学药液，防止药液间的穿插污染。脱脂后的第一道水洗一般运用自来水或井水，但前处理的终究几道水洗要求运用去离子水以防止呈现附着力和腐蚀问题。要求去离子水的电导率不能逾越30µS /cm，在此重申，运用去离子水非常重要，由于硬水中的盐（钙离子）单调后沉积在工件表面可以构成腐蚀点，导致涂层发生气泡。对第一道漂洗池没有温度束缚，但铬化后的漂洗水温不要逾越50℃，假设漂洗水温太高，铬化膜或许会被洗去。漂洗时间一般为几分钟，搅动工件或用空气搅动水可以增强漂洗效果。每一步独立的前处理工序之间，有必要有满足的漂洗，不只需保证满足的漂洗水，并且漂洗水的纯度、温度和漂洗时间也是至关重要的。漂洗分浸入式或喷淋式，漂洗方法也对前处理效果有必定的影响。

　　6.烘干

　　铝材在喷涂粉末涂料前有必要彻底单调，工件表面上的潮气将影响固化膜的质量。烘干炉的炉温不能太高，黄铬化膜的损坏温度大约是65℃，绿铬化膜的损坏温度大约是80℃，假设烘干炉温度逾越以上束缚，将下降涂层的防腐蚀功用。

　　二、结语

　　预处理工艺虽然是粉末涂料静电喷涂的辅助工序，但对铝型材的表面质量有着不可轻视的效果。铝型材经磷铬化后可得到外观平整、润滑、细密、绿色均匀、附着力出色的转化膜．可以明显前进铝合金表面的抗蚀能力及涂层出色的附着力，加之本钱贱价，溶液成分简略，简单调整维护，在建筑铝型材范畴得到了广泛应用。各厂家应从自身的情况动身，拟定出切实可行的预处理工艺参数，以前进铝型材的表面处理质量。跟着表面处理新工艺的不断发展和国家环境政策的愈加严厉，不只需控制排出浓度并且要控制排出总量，关于环境管理方法提出了更高的要求。铝材前处理的最新工艺是选用无铬前处理，不只可以有效地减少来自前处理的污染，并且由于无漂洗工艺而节省了本钱，减少了糟蹋。跟着技能的不断前进，粉末涂料应用于建筑铝型材范畴将会占有更重要的方位。