無鉻鈍化在鋁型材塗裝上的應用

【鋁道網】1前言  

鋁型材是有色金屬中使用量較大、應用面較廣的金屬材料。金屬鋁型材以其優異的耐久性、裝飾性和加工成型性等特點，廣泛應用於建築物的各個方面。目前鋁型材的表面處理方式主要包括陽極氧化、電泳塗裝和粉末噴塗。而塗裝的前處理大都還是使用六價鉻鈍化工藝，在使用的過程中工人會接觸到六價鉻，而且會產生六價鉻廢水，既危害了工作人員的身體健康，又造成嚴重的環境汙染。  

對此，各國政府先後制定了一系列環保政策，逐步限制使用六價鉻產品。鑑於此，開發研究及推廣使用無鉻鈍化工藝是鋁型材企業技術創新，節能減排，推行綠色製造工藝的形勢所需。  

2成膜機理及鈍化工藝  

無鉻鈍化劑的主要組成為氟鈦酸鹽、含反應性功能團的有機聚合物、交聯促進劑等，是一種無鉻、無磷的反應性轉化塗層，該轉化層是由機體鋁、氧化物及聚合物形成的均勻網狀結構，高度交聯的轉化層可有效抵抗水及氧的浸透，因而可提供優異的耐蝕性能及溼附著性。使用該鈍化劑可以節約藥品用量，減少廢水排放及能耗，同時可以節省處理時間和生產成本，塗裝性能完全可以和六價鉻媲美，並且符合ELV、RＯHS和WEEE等法規要求。  

反應成膜機理如下：  

反應式：  

2Al+4H2O→2AlO(OH)+3H2→Al2O3+H2O  

2Al+6H++3TiF62-+5H2O→(2AlOF.3TiOF2)+10HF+3H2  

Al3++Ti4++F-+4H2O→Al(OOH)Ti(OOH)F+6H+  

Al3++2R-COOH+F-+H2O→(RCOO)2AlOF+4H+  

膜層結構：                                                             

在臥式線無鉻鈍化處理工藝如下表：

 

 

3生產過程監控  

3.1鈍化膜檢測  

3.1.1無鉻鈍化膜現場檢測  

由於無鉻鈍化膜接近無色（無色到淺黃色），相比較六價鉻的黃色膜，生產現場監控難度加大很多，為此我們採用了一種現場鈍化膜的快速檢測方法——滴定點測法，每筐處理完後進行一次快速鑑定。  

滴定點測法是比較簡易和直觀的檢測方法。用奧美倫公司特製的檢測試劑滴在經過SF-563無鉻處理的鋁材和未經SF-563處理的鋁材表面，未經過處理的表面不變色，而經過SF-563處理的表面將根據處理時間或濃度的不同而顯不同程度的紅色。  

3.1.2鈍化膜質量測定  

根據要求，生產中每天進行轉化膜膜重測試，測試方法按GB/T4.2-2005進行不同批次無鉻鈍化膜重量。  

3.2水煮測試  

為了檢測噴塗層與無鉻鈍化膜之間的抗滲水性，每班均按GB5237.4-2004沸水測試方法煮2小時，連續數月檢測未出現劃線處擴散和塗層起泡現象，說明無鉻鈍化膜與塗層的抗滲水性優異。  

3.3馬丘試驗  

為快速監控槽液在使用過程中的穩定性及老化問題，定期對噴塗產品進行Machu試驗，所有測試均通過了Qualicoat的要求，結果見圖４。  

3.4塗層耐蝕性測試（CASS試驗）  

定期取噴塗產品進行銅加速腐蝕測試（CASS），結果見圖５和表３。  

3.5生產過程中無鉻鈍化的工藝管控  

無鉻鈍化較六價鉻鈍化工藝要求高，需嚴格按工藝要求進行操作，主要控制點為純水電導率、鈍化槽PH值、游離酸、鈍化時間、乾燥溫度。  

3.6無鉻鈍化槽液廢水處理  

由於無鉻鈍化液不含重金屬離子及磷酸鹽，且使用濃度低，因此廢水處理簡單。  

表4是無鉻鈍化漂洗水用石灰水直接中和至PH值為8.5-9.0，沉澱過濾後的廢水測試結果：  

表5是用石灰水將無鉻老化槽液中和至PH值為8.5-9.0，再加入適量漂白水後的處理結果：  

4結論  

1.無鉻鈍化可以滿足現行鋁材塗裝技術標準，雖其工藝控制精度較高，生產中實際操控有一定難度，但無鉻鈍化工藝替代傳統鉻酸鹽工藝將成為必然趨勢。  

2.實際生產中，只需控制水質、PH值、游離酸點在參數範圍，同時進行鈍化膜的在線檢測，以確保產品質量。  

3.無鉻鈍化廢水處理簡單，只需用石灰水簡單中和處理即可達到排放標準。

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