以下全文仅针对铝型材锆钛系无铬钝化工厂工艺的如实描述,不涉及第三代弱碱性环保钝化技术的任何细节。
铝合金无铬钝化技术在中国推广使用日久,在中大型建材喷涂厂获得极大的发展和改进,各个涉足的化学品公司在主体配方上已经接近一致。在实际喷涂生产中,工艺控制要点也基本大同小异,本文重点梳理铝型材从上挂到钝化后水洗烘干,整个前处理线的工艺控制要点。
铝型材在喷涂前的前处理最核心的是控制两个关键点:保证除油质量和保证钝化质量。
在卧式喷涂前处理线,由于除油和钝化这两个关键工艺的处理时间是可以随时调整的,所以,相对于立式线来说,工艺控制更加随意。我们推荐,卧式线除油槽的化学参数如下:
酸性脱脂剂:30~50g/L
游离酸点数:5~30
铝离子含量:小于10g/L
卧式线除油槽的工艺参数如下:
温度:15~35℃
时间:5~10min
pH:0.7~1.0
卧式线脱脂要避免有些铝型材因为扎排不稳,结果在脱脂的过程中掉落在除油槽内。一定要经常打捞除油槽内的铝合金,避免非正常的消耗氟离子,造成除油不良。除油不良而造成高压水煮附着力测试不合格
立式线的除油工序位在建线的时候已经固定了长度,虽然通过调整链速可以加快或者减慢除油时间,但是作用有限。立式线通常还有一个预脱脂工位,预脱脂+脱脂既要保证可以除油彻底,也要避免过分除油——过分除油会导致铝合金表面挂灰,影响涂层的结合力。立式线的除油化学参数和工艺参数与卧式线基本一致,并且两种前处理线除油时对铝合金的刻蚀量有一个限定,控制在0.6~1.0g/m2比较理想。
在立式线除油剂的选取上要比卧式线更加严苛,因为无论是喷淋还是水盆瀑布式除油,都不可以产生泡沫,也不可以使用含硅的表面活性剂,以免影响后续的钝化膜质量。立式线水盆瀑布式除油https://www.zhihu.com/video/1244029125167648768
除油之后经过充分的水洗,就可以进入无铬钝化工序。卧式线和立式线的钝化工艺基本一致,我们以立式线钝化举例,其化学参数如下:
钝化剂:3~5g/L
电导率:280~400μs/cm(免水洗);350~650μs/cm(水洗)
铝离子:≤0.3g/L
无铬钝化的工艺参数如下:
去离子水配槽:电导率<10μs/cm,氯离子<10ppm
温度:15~35℃
pH:2.6~4.0
时间:35~60s
无铬钝化最重要的是适当的钝化膜厚度,既要避免钝化不足,局部没有钝化;也要避免过钝化,导致涂层与铝表面结合力不好,有大面积脱涂风险。在实际生产中,立式线的需要更加严格的管控,对钝化液的电导率和pH值进行连续监测,并且通过计量泵连续泵药,避免钝化剂含量波动过大。
喷涂对前处理的用水量较大,如果全部使用纯水,则用水的成本较高,所以在几个关键工序上使用纯水,既可以保证前处理质量,也可以适当降低前处理成本。在无铬钝化前纯水洗槽中,要求电导率小于50μs/cm,pH值高于5.5;在无铬钝化后有两个纯水洗,要求第二个纯水槽电导率小于50μs/cm,pH值高于5.5。这样做的目的,避免铝合金表面残留钝化剂,从而避免过钝化的风险。杯突试验机,从背面顶起涂层,顶起处涂层没有开裂即为合格
经过合适的钝化和充分的水洗之后,铝合金表面形成了一层大约几十个纳米厚度的无铬钝化膜,这层钝化膜无色,几乎不能被人眼直接观察,但是从某些特殊角度,仍然可以观察到青色反光,与没有经过钝化处理的铝合金有明显区别。
之后就是将有钝化膜的铝型材转移至烘干炉中彻底烘干水分,烘干炉需要干净无尘,鼓风均匀,温度设置在70~110℃,烘干水分即可。干燥后的铝型材需要尽快转移至喷涂工序,避免裸膜在环境中放置超过24小时。如果放置了过长时间,则将这批型材返回除油脱膜,再钝化一次。盐雾试验机,测试涂层破损后,钝化层抵挡酸性盐雾侵蚀的能力
文章以上重点是讲述除油和钝化工艺的控制关键点,除此之外,还有上排(上料)、设备调教、参数协调工序联动、人机配合、自检自查等等涉及方方面面。我司根据生产实践,编写有《无铬钝化(锆钛系)的前处理操作规范》,即便没有无铬钝化经验的厂家或者工程师,也可以参照《操作规范》,顺利生产。
细节决定成败。每一个环节每一个要求都是经历过实践的检验,都是交过学费后得到的经验和教训,不同喷涂厂家面临的实际生产环境各不相同,但是对无铬钝化的基本工艺规范是一致的,并且正因为如此,锆钛系的无铬钝化才能脱颖而出,成为喷涂厂家首选的钝化工艺。
本人长期从事铝合金表面处理添加剂的开发与应用,以后将尽量多的试验过程和心得发表出来,与本行业的专家大佬多多交流,互相启迪。同时也感谢大家对我文中描述的不当之处批评指正,铝合金行业的美好未来需要大家的一起努力。