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無縫鋁管酸蝕表面預(yù)處理技術(shù)的應(yīng)用
雙擊自動(dòng)滾屏 發(fā)布者:cwfw 發(fā)布時(shí)間:2013/10/10 閱讀:1951次 【字體:

1、工藝簡介
  近年來,鋁合金亞光型材生產(chǎn)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(chǎn)普遍使用堿蝕方法,鋁溶損在3%-5%之間,造成巨大資源浪費(fèi),而且大大增加了環(huán)保治理難度,加重了企業(yè)的“三廢”處理負(fù)擔(dān)。酸蝕技術(shù)是針對(duì)堿蝕方法的不足而研制開發(fā)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(dú)特的使鋁型材表面產(chǎn)生高度均勻的、高密度分子點(diǎn)腐蝕,通過改善型材表面凹凸處的物質(zhì)結(jié)構(gòu),從而達(dá)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(xì)膩,金屬光澤柔和,大大提高了鋁型材的表面質(zhì)量。采用酸蝕亞光工藝,鋁溶損在0.5%-0.8%之間,使生產(chǎn)成本降低到傳統(tǒng)亞光工藝的二分之一以下,生產(chǎn)效率又有大幅度的增加,具有很大的實(shí)用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
  2、酸蝕機(jī)理
  酸蝕是在特定條件下的化學(xué)浸蝕。鋁型材接觸蝕液,在很短時(shí)間內(nèi)迅速反應(yīng)生成絡(luò)合物,反應(yīng)方程如下:
  3F-+Al-AlF3
  6F-+Al3+-Al.F63-
  AlF63-+Al2O3.3H2O-Al3(OH)3F6+3OH-
  生成的絡(luò)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(hù)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(hù)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(xù)較快地進(jìn)行溶解反應(yīng);厚處受到粘附物的屏蔽而使?jié)庖悍磻?yīng)速度放慢,由于凹凸部位溶解速度的不同,從而達(dá)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(guān)系,在鋁型材生產(chǎn)中,粗晶和焊合線與模具、擠壓工藝及鑄棒均勻化有很大關(guān)系,氧化預(yù)處理時(shí),堿蝕程度越深,粗晶和焊合線就越嚴(yán)重。由于酸蝕速度快,時(shí)間短,在還未出現(xiàn)嚴(yán)重粗晶和焊合線的情況下,反應(yīng)就已結(jié)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(gè)方面:(1)緩蝕作用:由于F-與自然氧化膜及鋁基體反應(yīng)速度很快,且反應(yīng)劇烈,容易出現(xiàn)粗晶和焊合線等表面質(zhì)量缺陷。為了既能保持一定反應(yīng)速度,又不至于造成質(zhì)量缺陷,添加葡萄酸鈉、檸檬酸鈉、甘油等有機(jī)化合物來抑制酸蝕反應(yīng)速度,從而達(dá)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(hù),尖峰磨平,從而達(dá)到整平效果。(3)促進(jìn)作用:加入促進(jìn)劑可使酸蝕添加劑充分?jǐn)U散到槽液中去,且有效進(jìn)入被絡(luò)合物覆蓋的鋁基體表面內(nèi)層,使反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)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(jìn)一步增強(qiáng)除油能力,以及在槽液表面產(chǎn)生一層泡沫,抑制熱量損失及槽液揮發(fā),更重要作用是增加槽液穩(wěn)定性,這是因?yàn)閹ж?fù)電荷的表面活性劑能吸附在微粒周圍,使微粒產(chǎn)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(xì)膩、均勻、砂面清晰。
  3、試驗(yàn)
  3.1試驗(yàn)?zāi)康?BR>  通過對(duì)鋁型材進(jìn)行酸蝕、堿蝕工藝試驗(yàn),比較兩種工藝獲得的型材表面質(zhì)量以及生產(chǎn)過程中溶鋁量的大小。
  3.2試驗(yàn)材料
  取同一批次、同一型號(hào)尺寸的幕墻型材作為試驗(yàn)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(tǒng)堿蝕后出現(xiàn)粗晶和焊合線等缺陷,做酸蝕、堿蝕工藝試驗(yàn)對(duì)比,具有一定代表性。
  3.3試驗(yàn)內(nèi)容
  3.3.1堿蝕工藝試驗(yàn)
  取兩件試樣在堿蝕液中進(jìn)行堿蝕處理,其它工序按常規(guī)氧化工藝操作。堿蝕工藝試驗(yàn)要求見表1.
  表1堿蝕工藝試驗(yàn)要求
  3.3.2酸蝕工藝試驗(yàn)
  取兩件試樣在酸蝕液中進(jìn)行酸蝕處理。型材經(jīng)過酸蝕、水洗后在堿液中堿洗1min,其它工序按常規(guī)氧化工藝操作。
  3.4試驗(yàn)結(jié)果及分析
  觀察堿蝕工藝制得的1#、2#樣件表面狀態(tài)。1#樣件表面砂面細(xì)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(shí)間的增長,型材表面擠壓痕被蝕平,砂面更細(xì)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(tài)。兩個(gè)樣件表面質(zhì)量相差無幾,都表現(xiàn)為砂面細(xì)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(nèi)獲得質(zhì)量好的砂面狀態(tài),擠壓痕被消除,能有效遮蓋焊合線,緩解粗晶現(xiàn)象,而且隨著酸蝕時(shí)間的增長,型材表面不容易產(chǎn)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(shí)間的增長,型材腐蝕量增大,生產(chǎn)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(shí)間的增長,型材溶鋁量增加很少,生產(chǎn)砂面亞光型材,酸蝕溶鋁量在0.5%以上。
  3.5試驗(yàn)結(jié)論
  從以上試驗(yàn)結(jié)果及分析中可以得出結(jié)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(jīng)酸蝕外理后鋁材損耗量大大降低,而且型材表面質(zhì)量得以提高,預(yù)處理時(shí)間縮短,生產(chǎn)效率提升,綜合成本下降。
  4、生產(chǎn)應(yīng)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(guī)陽極氧化
  (酸蝕時(shí)要循環(huán)過濾)
  鋁型材經(jīng)脫脂和水漂洗后進(jìn)入酸蝕工序。酸蝕并經(jīng)水漂洗后再堿洗30s-1min,以去除表面粘附的絡(luò)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(huán)過濾裝置只是一臺(tái)板框壓濾機(jī),隨著濾渣的增多,槽液循環(huán)流量不夠,造成除渣不良,影響槽液的使用。
  4.3常見故障及對(duì)策
  (1)表面有點(diǎn)狀斑
  型材表面出現(xiàn)局部點(diǎn)狀斑,說明槽液排渣不良,酸蝕槽有鋁渣,需改進(jìn)槽液出液法,加大鋁渣回收量。
  (2)表面無光澤
  生產(chǎn)出來的型材表面粗糙無光,說明酸蝕添加劑中的促進(jìn)劑含量不足,需補(bǔ)充促進(jìn)劑含量。
  (3)表面有機(jī)械紋
  生產(chǎn)出來的型材表面有機(jī)械紋,說明酸蝕時(shí)間不夠,或槽液中酸蝕添加劑含量偏低,需補(bǔ)充氟化氫銨或添加劑含量。
  (4)表面過腐蝕
  型材表面出現(xiàn)過腐蝕,說明酸蝕時(shí)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(diào)整酸蝕時(shí)間,補(bǔ)充槽液中酸蝕添加劑含量。



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