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淺析酸蝕鋁型材表面預處理技術的應用

2015-10-07 10:56:35 作者：本網編輯來源：

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。

鋁型材

酸蝕機理

酸蝕是在特定條件下的化學浸蝕。鋁型材接觸蝕液，在很短時間內迅速反應生成絡合物，反應方程如下：

3F-+Al-AlF3

6F-+Al3+-Al.F63-

AlF63-+Al2O3.3H2O-Al3（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，以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，這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，使砂面效果更細膩、均勻、砂面清晰。

試驗

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的大小。

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、試驗內容

（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。

（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。

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。