酸蝕鋁型材表面預處理技術的應用

　　1、工藝簡介
　　近年來，鋁合金亞光型材生產和銷售量越來越大，市場占有率在80%以上。目前亞光型材生產普遍使用堿蝕方法，鋁溶損在3%-5%之間，造成巨大資源浪費，而且大大增加了環保治理難度，加重了企業的“三廢”處理負擔。酸蝕技術是針對堿蝕方法的不足而研制開發的，在原理上完全有別于堿蝕亞光砂面處理。工藝主要采用了獨特的使鋁型材表面產生高度均勻的、高密度分子點腐蝕，通過改善型材表面凹凸處的物質結構，從而達到平整表面和消除冶金工藝造成的表面缺陷的效果（如能消除擠壓痕、掩蓋焊合線、緩和粗大晶粒等缺陷），使鋁型材表面平整細膩，金屬光澤柔和，大大提高了鋁型材的表面質量。采用酸蝕亞光工藝，鋁溶損在 0.5%-0.8%之間，使生產成本降低到傳統亞光工藝的二分之一以下，生產效率又有大幅度的增加，具有很大的實用和經濟價值。


　　2、酸蝕機理
　　酸蝕是特定條件下的化學浸蝕。鋁型材接觸蝕液，在短時間內迅速反應生成絡合物，反應方程如下：

　　3F-+A1-A1F3
　　6F-+A13+-A1.F63-
　　A1F63-+A12O3·3H2O-A13（OH）3F6+30H-
　　生成的絡合物且具有一定的粘度，容易附著于鋁基體表面，形成一種保護膜。

　　擠壓型材一般都有許多輕微的模痕，在高倍顯微鏡下觀察呈峰狀，粘附于鋁基體的保護膜在凹處較厚，凸處較薄，薄處接觸酸蝕液的幾率較大，能繼續較快地進行溶解反應；厚處受到粘附物的屏蔽而使濃液反應速度放慢，由于凹凸部位溶解速度的不同，從而達到平整表面、消除擠壓痕的（砂面）亞光效果。

　　緩解粗晶和焊合線與酸蝕的特定性能有直接關系，在鋁型材生產中，粗晶和焊合線與模具、擠壓工藝及鑄棒均勻化有很大關系，氧化預處理時，堿蝕程度越深，粗晶和焊合線就越嚴重。

　　由于酸蝕速度快，時間短，在還未出現嚴重粗晶和焊合線的情況下，反應就已結束，因此酸蝕工藝能有效緩解粗晶和焊合線。


　　酸蝕添加劑在酸蝕工藝中主要作用有以下幾個方面：

　　（1）緩蝕作用：由于F-與自然氧化膜及鋁基體反應速度很快，且反應劇烈，容易出現粗晶和焊合線等表面質量缺陷。為了既能保持一定反應速度，又不至于造成質量缺陷，添加葡萄酸鈉、檸檬酸鈉、甘油等有機化合物來抑制酸蝕反應速度，從而達到緩蝕效果。

　　（2）整平作用：擠壓型材有許多輕微的模痕，在高倍鏡下觀察呈山峰一般，加入磷酸三鈉、硅藻土、多元醇等化合物，可使型材模痕谷底受到保護，尖峰磨平，從而達到整平效果。

　　（3）促進作用：加入促進劑可使酸蝕添加劑充分擴散到槽液中去，且有效進入被絡合物覆蓋的鋁基體表面內層，使反應得以繼續進行，以免造成型材腐蝕不勻。

　　（4）表面活性劑作用；加入十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉等表面活性劑可進一步增強除油能力，及在槽液表面產生一層泡沫，抑制熱量損失及槽液揮發，更重要作用是增加槽液穩定性，是因為帶負電荷的表面活性劑能吸附在微粒周圍，使微粒產生靜電反力，從而使微粒能很好地懸浮在槽液中不易沉淀。

　　（5）金屬離子作用：加入Cu2+、Ag+等金屬離子可防止過腐蝕，使砂面更細膩、均勻、砂面清晰。


　　3、試驗
　　3.1試驗目的
　　通過對鋁型材進行酸蝕、堿蝕工藝試驗比較兩種工藝獲得的型材表面質量以及生產過程中溶鋁量大小。

　　3.2試驗材料
　　取同一批次、同一型號尺寸的幕墻型材作為試驗材料。幕墻型材特別是幾何尺寸大、壁厚較厚的型材，很容易在傳統堿蝕后出現粗晶和焊合線等缺陷，做酸蝕、堿蝕工藝試驗對比，具有一定代表性。

　　3.3試驗內容
　　3.3.1堿蝕工藝試驗
　　取兩件試樣在堿蝕液中進行堿蝕處理，其它工序按常規氧化工藝操作。

　　3.3.2酸蝕工藝試驗
　　取兩件試樣在酸蝕液中進行酸蝕處理。型材經過酸蝕、水洗后在堿液中堿洗1min，其它工序按常規氧化工藝操作。

　　3.4試驗結果及分析
　　觀察堿蝕工藝制得的1#、2#樣件表面狀態。1#樣件表面砂面細微，有輕微擠壓痕，粗晶和焊合線不明顯；2#樣件表面砂面清晰，看不到擠壓痕，但有輕微粗晶及焊合線暴露。

　　表明隨著堿蝕時間的增長，型材表面擠壓痕被蝕平，砂面更細致、均勻，但容易暴露出粗晶及焊合線等缺陷。

　　觀察酸蝕工藝制得的3#、4#樣件表面狀態。兩個樣件表面質量相差無幾，都表現為砂面細膩、柔和，基本看不到擠壓痕、粗晶及焊合線的存在。

　　表明酸蝕工藝能使型材在幾分鐘內獲得質量好的砂面狀態，擠壓痕被消除，能有效遮蓋焊合線，緩解粗晶現象，而且隨著酸蝕時間的增長，型材表面不容易產生過腐蝕。

　　測量1#、2#樣件氧化前壁厚為3.0mm，氧化后1#樣件測得壁厚為2.96mm，壁厚損失0.04mm；2#樣件測得壁厚為2.92mm，壁厚損失0.08mm。表明堿蝕時間的增長，型材腐蝕量增大，生產砂面亞光型材，堿蝕溶鋁量在3%以上。

　　測量3#、4#樣件氧化前壁厚為3.0mm，氧化后3#樣件測得壁厚不少于2.99mm，壁厚損失不超過0.01mm；4#樣件測得壁厚為2.99mm，壁厚損失不超過0.01mm。表明酸蝕時間的增長，型材溶鋁量增加很少，生產砂面亞光型材，酸蝕溶鋁量在0.5%以上。


　　3.5試驗結論
　　從以上試驗結果及分析中可以得出結論：鋁型材氧化表面處理采用酸蝕工藝是可行的。比較堿蝕而言，亞光砂面型材經酸蝕外理后鋁材損耗量大大降低，而且型材表面質量得以提高，預處理時間縮短，生產效率提升，綜合成本下降。


　　4、生產應用
　　4.1工藝流程
　　脫脂-水洗-酸蝕-水洗-堿洗-水洗-水洗-中和-水洗-常規陽極氧化
　　（酸蝕時要循環過濾）
　　鋁型材經脫脂和水漂洗后進入酸蝕工序。酸蝕并經水漂洗后再堿洗30s-1min，以去除表面粘附的絡合物。水洗、中和后按正常氧化工序完成陽極氧化（著色）及封孔處理。

　　濾裝置，能有效保證槽液的除渣效果。有的廠家循環過濾裝置只是一臺板框壓濾機，隨著濾渣的增多，槽液循環流量不夠，造成除渣不良，影響槽液的使用。

　　4.2常見故障及對策
　　（1）表面有點狀斑
　　型材表面出現局部點狀斑，說明槽液排渣不良，酸蝕槽有鋁渣，需改進槽液出液法，加大鋁渣回收量。

　　（2）表面無光澤
　　生產出來的型材表面粗糙無光，說明酸蝕添加劑中的促進劑含量不足，需補充促進劑含量。

　　（3）表面有機械紋
　　生產出來的型材表面有機械紋，說明酸蝕時間不夠，或槽液中酸蝕添加劑含量偏低，需補充氟化氫銨或添加劑含量。

　　（4）表面過腐蝕
　　型材表面出現過腐蝕，說明酸蝕時間太長，或酸蝕添加劑中的緩蝕劑及金屬離子含量不足，需調整酸蝕時間，補充槽液中酸蝕添加劑含量。


　　5、結束語
　　酸蝕表面預處理技術的應用，收到良好的表面質量效果和可觀的經濟效益。在提高產品表面質量，降低生產成本，為高檔化、集約化生產開辟新的途徑。【完】