鋁型材酸蝕表面預處理技術(shù)的應用 船用鋁板

   1、工藝簡(jiǎn)介

    近年來(lái)，鋁合金亞光型材生產(chǎn)和銷(xiāo)售量越來(lái)越大，市場(chǎng)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，而且大大增加了環(huán)保治理難度，加重了企業(yè)的“三廢”處理負擔。酸蝕技術(shù)是針對堿蝕方法的不足而研制開(kāi)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(guò)改善型材表面凹凸處的物質(zhì)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(xiàn)、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(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)濟價(jià)值。

    2、酸蝕機理

    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)間內迅速反應生成絡(luò )合物，反應方程如下：

    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(zhù)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(guān)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(jìn)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(xiàn)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(xiàn)與模具、擠壓工藝及鑄棒均勻化有很大關(guān)系，氧化預處理時(shí)，堿蝕程度越深，粗晶和焊合線(xiàn)就越嚴重。由于酸蝕速度快，時(shí)間短，在還未出現嚴重粗晶和焊合線(xiàn)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(xiàn)。

    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速度很快，且反應劇烈，容易出現粗晶和焊合線(xiàn)等表面質(zhì)量缺陷。為了既能保持一定反應速度，又不至于造成質(zhì)量缺陷，添加葡萄酸鈉、檸檬酸鈉、甘油等有機化合物來(lái)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(guān)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(jìn)作用：加入促進(jìn)劑可使酸蝕添加劑充分擴散到槽液中去，且有效進(jìn)入被絡(luò )合物覆蓋的鋁基體表面內層，使反應得以繼續進(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定性，這是因為帶負電荷的表面活性劑能吸附在微粒周?chē)�，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(guò)腐蝕，使砂面效果更細膩、均勻、砂面清晰。
 3、試驗

    3.1試驗目的

    通過(guò)對鋁型材進(jìn)行酸蝕、堿蝕工藝試驗，比較兩種工藝獲得的型材表面質(zhì)量以及生產(chǎn)過(guò)程中溶鋁量的大小。

    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(xiàn)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(jìn)行堿蝕處理，其它工序按常規氧化工藝操作。堿蝕工藝試驗要求見(jiàn)表1.

    表1堿蝕工藝試驗要求

    3.3.2酸蝕工藝試驗

    取兩件試樣在酸蝕液中進(jìn)行酸蝕處理。型材經(jīng)過(guò)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(guān)察堿蝕工藝制得的1#、2#樣件表面狀態(tài)。1#樣件表面砂面細微，有輕微擠壓痕，粗晶和焊合線(xiàn)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(xiàn)暴露。表明隨著(zhù)堿蝕時(shí)間的增長(cháng)，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(xiàn)等缺陷。

    觀(guān)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(wú)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(xiàn)的存在。表明酸蝕工藝能使型材在幾分鐘內獲得質(zhì)量好的砂面狀態(tài)，擠壓痕被消除，能有效遮蓋焊合線(xiàn)，緩解粗晶現象，而且隨著(zhù)酸蝕時(shí)間的增長(cháng)，型材表面不容易產(chǎn)生過(guò)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(cháng)，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(guò)0.01mm；4#樣件測得壁厚為2.99mm，壁厚損失不超過(guò)0.01mm.表明酸蝕時(shí)間的增長(cháng)，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(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(yáng)極氧化

    (酸蝕時(shí)要循環(huán)過(guò)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(yáng)極氧化(著(zhù)色)及封孔處理。

    濾裝置，能有效保證槽液的除渣效果。有的廠(chǎng)家循環(huán)過(guò)濾裝置只是一臺板框壓濾機，隨著(zhù)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(jiàn)故障及對策

    (1)表面有點(diǎn)狀斑

    型材表面出現局部點(diǎn)狀斑，說(shuō)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(wú)光澤

    生產(chǎn)出來(lái)的型材表面粗糙無(wú)光，說(shuō)明酸蝕添加劑中的促進(jìn)劑含量不足，需補充促進(jìn)劑含量。

    (3)表面有機械紋

    生產(chǎn)出來(lái)的型材表面有機械紋，說(shuō)明酸蝕時(shí)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(guò)腐蝕

    型材表面出現過(guò)腐蝕，說(shuō)明酸蝕時(shí)間太長(cháng)，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(shí)間，補充槽液中酸蝕添加劑含量。

    5、結束語(yǔ)

    酸蝕表面預處理技術(shù)的應用，收到良好的表面質(zhì)量效果和可觀(guān)的經(jīng)濟效益。在提高產(chǎn)品表面質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，為高檔化、集約化生產(chǎn)開(kāi)辟新的途徑。

5083船用鋁板作船板優(yōu)勢
5083鋁合金是高鎂合金,在不可熱處理合金中強度良好，耐蝕性、可切削性良好。陽(yáng)極化處理后表面美觀(guān)。電弧焊性能良好。5083合金中的主要合金元素為鎂，具有良好的抗蝕性與可焊接性能，以及中等強度。優(yōu)良的抗腐蝕性能使5083合金廣泛用于海事用途如船舶，以及汽車(chē)、飛機焊接件、地鐵輕軌。