脫脂、鹼蝕、出光對鋁型材氧化質量的影響

2020-11-28 中國鋁業網

【鋁道網】鋁型材經過擠壓、時效熱處理、運轉等過程才送入氧化車間，其表面上有自然氧化膜、油膜、灰塵、磕碰劃傷以及變質合金層等。在氧化之前必須徹底洗淨表面，使之均勻一致。這對於獲得優質的氧化著色材是十分重要的。統計數字表明：鋁型材氧化著色表觀質量問題60%以上是由於前處理不良造成的，其中鹼蝕質量不合格又佔絕大部分，可見前處理的重要性。

我國目前鋁型材前處理只採用脫脂、鹼蝕和除汙出光工序，只有仿不鏽鋼著色、著金黃色時才啟用機械或化學拋光方法進一步精飾。

1　脫脂

脫脂又叫除油，其目的是除去自然氧化膜、工藝潤滑油、防鏽油、手汗及與油脂粘在一起的汙物，以保障鹼蝕時表面能均勻地腐蝕，並保護鹼蝕槽的清潔。油脂如未除淨則鹼蝕就不均勻，氧化著色後存在暗花紋、表面不均勻等疵病，也是導致鹼蝕時發生過腐蝕的原因之一。我國大都採用無潤滑擠壓技術，表面油脂和塵埃等汙物減少，一般採用化學脫脂法。化學脫脂可採用鹼性、中性或酸性脫脂液。

1.1　鹼性化學脫脂

鹼性化學脫脂成本低，不汙染鹼蝕液，效果又好，故應用廣泛。鹼性化學脫脂的實質是皂化和乳化雙重作用的結果。鹼性脫脂液中除含有苛性鈉之外，還包括助洗劑磷酸鹽、緩衝劑碳酸鹽以及像水玻璃、OP等乳化劑。一般鹼性化學脫脂多採用陰離子和非離子表面活性劑；酸性脫脂劑則選用陽離子型表面活性劑。

常由鹼性脫脂液組成為：NaOH 10——20 g/L，Na3PO4 30——50 g/L，Na2CO3 10——20 g/L，Na2SiO3 10——20 g/L，表面活性劑 1 g/L，60——70℃，1——3 min。

市場上銷售的常溫快速除油劑多為中性或弱鹼性的，前者多為性能不同的多種低泡高效表面活性劑復配而成，而後者是助洗劑和表面活性劑復配而成。無論哪一種如在20℃以下使用，脫脂時間必須大於10 min，在35——45℃下使用效果zui好。

1.2　酸性脫脂

酸性脫脂只適合於LD31鋁合金，現在酸性脫脂法比鹼性法應用多些，其原因是此法可充分利用鋁氧化廢酸和除汙出光廢酸，做到了物盡其用，降低了成本。常用的酸性脫脂液有：

1)硫酸法　H2SO4 10%——15% 50——60℃ 2——4 min

2)硝酸法　HNO3 15%——20% 室溫 2——4 min

3)混合酸　HNO3 10% H2SO4 10% 室溫 1——3 min

有的在酸性脫脂劑中加入少量陽離子型或兩性型表面活性劑以提高效率。

一些企業脫脂馬虎，例如硫酸脫脂常溫下只浸漬十幾秒就提出來了，根本沒有達到脫脂的目的，而且水洗也不淨就放入鹼蝕槽中，帶來一系列後患：1)脫脂不淨，鹼蝕則不均勻，表面出現不同光澤，其後氧化著色亦不均勻。2)將硫酸等強酸帶入鹼蝕槽中和了燒鹼，同時硫酸根與鹼槽中的鋁離子，鈉離子反應生成鋁明礬〔NaAl(SO4)2〕，在鹼蝕槽中形成粒狀沉澱，還會粘結在型材上造成後續工藝槽的交叉汙染。

2　鹼蝕

鹼蝕質量很大程度上決定了型材的表面質量，後面的氧化、著色、封孔工序都不會有明顯改善。如果鹼蝕不良會出現長條形坑紋、斑點，色材上有暗花紋、光澤不均勻，光亮度低呈暗灰色，尤其鋁中雜質超標時則更嚴重。

2.1　鹼蝕的目的

1)除去殘存的自然氧化膜及脫脂工序腐蝕鋁基體的殘留物；

2)除去滲入鋁基表面層的油脂等汙物；

3)除去型材表面的變質合金層；

4)消除擠壓、模具痕、劃傷及其它表面缺陷，調整和整平基體表面使其均勻一致；

5)通過適度腐蝕以獲得啞光、細砂面、麻面等特殊效果，以提高產品的裝飾性。

2.2　為何要加長壽命鹼蝕劑

鹼蝕時鋁和鹼蝕液發生如下化學反應：

Al2O3 2NaOH→2NaAlO2 H2O　　(1)

2Al 2NaOH 2H2O→2NaAlO2 3H2↑　　(2)

2NaAlO2 4H2O→2Al(OH)3↓ 2NaOH　　(3)

反應(1)除去了自然氧化膜；反應(2)是苛性鈉對鋁基體的腐蝕溶解；反應(3)是偏鋁酸鈉水解生成Al(OH)3沉澱，當鹼蝕槽的溶存鋁達到35 g/L且未加長壽命鹼蝕劑時就會發生此反應。生成的Al(OH)3固體粒子又是激發偏鋁酸鈉水解的活性中心，此反應不可逆，而且Al(OH)3在一定溫度下逐漸脫水變成Al2O3，它在槽底、槽壁、加熱管上沉積結成堅硬的石塊，稱為硬鋁石。往往每月都要停產清除，既影響生產，又清除困難也不安全。加入長壽命鹼蝕劑可使偏鋁酸鈉保持高度穩定，不會產生硬鋁石，當溶存鋁達到110——120 g/L時，型材溶下來的鋁與帶出的鋁離子達到動態平衡，溶液可長期使用。

我國研製的長壽命鹼蝕劑性能上已達到和超過進口產品水平，並有如下特點：1)允許溶存鋁達到100——120 g/L而不水解結塊，當溫度降低時偶有水解也不結塊，易於清理；2)由於允許溶存鋁高，鹼蝕模具有緩和整平。

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