第三章铝材的化学预处理

1、第三章：铝材的化学预处理1阳极氧化的处理工艺脱脂脱脂封孔或电泳封孔或电泳碱腐蚀或化学抛光碱腐蚀或化学抛光电解着色电解着色阳极氧化阳极氧化出光除灰出光除灰自然发色化学染色每一工艺步骤之间需两至三道水洗每一工艺步骤之间需两至三道水洗 阳极氧化工艺流程：脱脂碱蚀或抛光中和着色封孔或电泳预处理预处理：后处理后处理：阳极氧化阳极氧化注：在每个工序之后都会有相应的水洗，前处理段可以用自来水，后注：在每个工序之后都会有相应的水洗，前处理段可以用自来水，后处理段必须使用纯净水处理段必须使用纯净水1.化学预处理的定义及作用化学预处理的定义及作用 采用化学溶液或者溶剂对铝表面进行预处理的工艺，它可以采用化学溶液或

2、者溶剂对铝表面进行预处理的工艺，它可以有效除去原始铝材表面的油污、污染物和自然氧化膜等，使铝有效除去原始铝材表面的油污、污染物和自然氧化膜等，使铝材获得润湿均匀的清洁表面。材获得润湿均匀的清洁表面。2.化学预处理常用工艺流程化学预处理常用工艺流程 常用的化学预处理方法有脱脂、碱洗、除灰、氟化物砂面处常用的化学预处理方法有脱脂、碱洗、除灰、氟化物砂面处理、水洗等方法。根据待处理铝材的用途，对表面质量的要求，理、水洗等方法。根据待处理铝材的用途，对表面质量的要求，可采用不同的化学预处理工艺流程可采用不同的化学预处理工艺流程3.脱脂的原理及作用脱脂的原理及作用 油脂在酸性脱脂液中会发生水解反应生成甘

3、油和相应的高级油脂在酸性脱脂液中会发生水解反应生成甘油和相应的高级脂肪酸，在少量润湿剂和乳化剂协助下油脂更容易溶解，提高脂肪酸，在少量润湿剂和乳化剂协助下油脂更容易溶解，提高脱脂效果。经脱脂处理可清除铝表面的油脂和灰尘等，使后道脱脂效果。经脱脂处理可清除铝表面的油脂和灰尘等，使后道碱洗比较均匀。碱洗比较均匀。54.碱洗的原理及作用碱洗的原理及作用 将铝材放入以氢氧化钠为主要成分的强碱性溶液中进行浸蚀将铝材放入以氢氧化钠为主要成分的强碱性溶液中进行浸蚀反应，进一步除去表面的脏污，彻底去除铝表面的自然氧化膜，反应，进一步除去表面的脏污，彻底去除铝表面的自然氧化膜，显露出纯净的金属基体以便进行后续的

4、阳极氧化处理。显露出纯净的金属基体以便进行后续的阳极氧化处理。5.除灰的原理及作用除灰的原理及作用 碱洗后产品表面往往会附着一层不溶于碱洗槽液的金属化合碱洗后产品表面往往会附着一层不溶于碱洗槽液的金属化合物及其碱洗产物，它们是一层灰褐色或灰黑色挂灰。除灰的目的物及其碱洗产物，它们是一层灰褐色或灰黑色挂灰。除灰的目的就是除去这层不溶于碱液的挂灰，以防至后道阳极氧化工序槽液就是除去这层不溶于碱液的挂灰，以防至后道阳极氧化工序槽液的污染。的污染。6.氟化物砂面处理的原理及作用氟化物砂面处理的原理及作用 氟化物砂面处理是利用氟离子使铝材表面生产高度均匀、高氟化物砂面处理是利用氟离子使铝材表面生产高度均

5、匀、高密度点腐蚀的一种酸性浸蚀工艺，目的是消除产品表面的挤压痕密度点腐蚀的一种酸性浸蚀工艺，目的是消除产品表面的挤压痕并生成平整的表面。但由于氟化物砂面处理工艺存在严重的环境并生成平整的表面。但由于氟化物砂面处理工艺存在严重的环境污染问题，目前已不与推广使用。污染问题，目前已不与推广使用。脱脂的目的/ 可清除铝材表面的：可清除铝材表面的：植物, 动物和矿物油/脂肪自然氧化膜机加工过程中的残留物以保证在碱洗工序中，制品表面腐蚀均匀和碱洗槽的清洁，从面提高氧化制品质量。脱脂参数 脱脂材料脱脂材料 化学成分化学成分 浓度浓度 脱脂温度脱脂温度 脱脂时间脱脂时间 机械作用机械作用 脱脂过程步骤脱脂过程

6、步骤 油脂种类：油脂种类： 动物油、植物油属皂化油，可与苛性碱发生皂化反应 矿物油属非皂化油，不与苛性碱发生皂化反应 锯切液8脱脂剂类型 1、碱性脱脂剂 2、酸性脱脂剂 3、乳化脱脂剂 组成物：皂化剂、乳化剂、络合剂、缓蚀剂、表面活性剂9碱性脱脂剂 碱性溶液：NaoH + 添加剂（乳化剂） 利用溶液中的某些碱性物质与油污发生皂化或乳化作用来达到除油污之目的。 皂化作用除去动、植物油 乳化作用除去矿物油10皂化反应： C3H5（C17H35COO）3 3NaOH 硬脂酸 苛性钠 3C17H35COONa3C3H5（OH）3 肥皂 甘油 乳化作用：略11脱脂剂的主要成分 无机主份无机主份: :清洗

7、，除油，碱腐蚀 磷酸盐 硼酸盐 碳酸盐 氢氧化物 硅酸盐 表面活性剂表面活性剂: :润湿，乳化 阴离子表面活性剂 阳离子表面活性剂 非离子表面活性剂 螯合物螯合物: :水的硬度, 活化作用 葡糖酸盐/酯 膦酸盐/酯3. 非离子表面活性剂:例如:1. 阳离子表面活性剂:例如:NCH3CH3CH3+Cl-O2.阴离子表面活性剂:例如:CO-Na+C-O-CH2-CH2-nOH清洗用表面活性剂的分类脱脂剂 -你应该知道些什么! 如果客户使用自己做的酸性清洗剂，一定要确保在碱腐蚀之前有非常好的水洗! 如果使用的是酸性清洗剂，它能起到清洗效果吗? 酸性清洗剂会非常非常 快地被油脂所饱和. 非硅酸盐类的碱

8、性清洗剂可以节约处理步骤并节约能源. 碱性清洗剂使用寿命更长! 成份及其作用：成份及其作用： NaOH：皂化反应，除油作用。 Na2CO3（碳酸钠）、Na3PO4（磷酸三钠）：缓冲剂，保持溶液PH1011。 硅酸钠（水玻璃）：湿润剂、乳化剂、分散剂，不易水洗去掉 酸性溶液酸性溶液 H2SO4、HNO3等 Al + H2SO4 = Al2（SO4）3 + H2 利用H2小泡包围油珠，离开铝表面层达到除油目的。15铝的（电）化学抛光和化学转化铝的（电）化学抛光和化学转化1.化学抛光或电化学抛光的作用化学抛光或电化学抛光的作用 化抛是高级精饰处理方法，能去除铝制品表面轻微化抛是高级精饰处理方法，能去

9、除铝制品表面轻微的模痕和擦划伤条纹，去除机械抛光中可能形成的摩的模痕和擦划伤条纹，去除机械抛光中可能形成的摩擦条纹、热变形层、氧化膜等，使粗糙的表面趋于光擦条纹、热变形层、氧化膜等，使粗糙的表面趋于光滑从而获得近似镜面光亮的表面，提高了铝制品的装滑从而获得近似镜面光亮的表面，提高了铝制品的装饰效果。饰效果。2.化抛的原理化抛的原理 化抛是通过控制铝材表面选择性的溶解，使铝材表化抛是通过控制铝材表面选择性的溶解，使铝材表面微观凸出部分较其凹洼部分优先溶解，从而达到表面微观凸出部分较其凹洼部分优先溶解，从而达到表面平整光亮的目的。电化抛的原理是尖端放电，其他面平整光亮的目的。电化抛的原理是尖端放电

10、，其他的化抛类似。的化抛类似。 化学抛光工艺 最常用的是三酸抛光：H3PO4 75v/v(体积比)、H2SO415、HNO310、Cu（NO3）2 或 CuSO4 少量。 抛光质量好，操作简单。缺点是成本高，污染重。代替方法是碱性抛光技术。17 电化学抛光工艺 H3PO44080%、H2SO4 415%、H2CrO40.29%、H2O余 温度：7090，时间：13min，电流密度：1015A/dm2 多用于表面光洁性要求很高的装饰材料。1819203.化学转化的作用化学转化的作用 化学转化主要用于保护铝及其合金不受腐蚀，可直接化学转化主要用于保护铝及其合金不受腐蚀，可直接用作涂层或者作为有机聚

11、合物的底层，不仅解决了涂层与用作涂层或者作为有机聚合物的底层，不仅解决了涂层与铝的附着性，也可提高有机聚合物涂层的耐腐蚀性。铝的附着性，也可提高有机聚合物涂层的耐腐蚀性。4.化学转化的原理化学转化的原理 在化学处理溶液中金属铝表面与溶液中化学氧化剂反在化学处理溶液中金属铝表面与溶液中化学氧化剂反应生成化学转化膜的化学处理过程，常见的化学转化分为应生成化学转化膜的化学处理过程，常见的化学转化分为化学氧化处理、铬酸盐处理、磷铬酸盐处理和无铬化学转化学氧化处理、铬酸盐处理、磷铬酸盐处理和无铬化学转化。化。这将在下一步喷涂工艺上着重讲解这将在下一步喷涂工艺上着重讲解碱蚀的目的 除去铝材表面的自然氧化膜

12、，使金属基体暴露出来，活化表面，有利于氧化着色。整平基体表面，使其均匀一致。调整金属光泽。进一步除去铝材表面污物。碱蚀槽溶液中的化学反应 碱蚀过程主要有以下三步化学反应： Al2O3 2NaOH 2NaAlO2 H2O 2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO2 3H2 2NaAlO2 4H2O 2Al（OH）3 2NaOH Al2O33H2O 第一步反应是除去铝材表面的天然氧化膜； 第二步是铝基体与碱反应，起整平表面的作用； 第三步是前二步反应所生成的偏铝酸钠不断水解，生成胶状的氢氧化铝和苛性钠，氢氧化铝进而脱水变成Al2O3硬水铝石。 现在工业上普遍使用长寿命碱蚀添加剂。添加剂的作用：添

13、加剂的作用： 具有防止产生铝石、增光、整平、缓蚀等多种作用。 特点：特点： 允许溶存Al3+铝量达100g/l（甚至120g/l）以上，而不会产生硬水铝石，即使偶有发生水解也不结块，易于清除。 具有缓蚀整平功能，碱蚀效果更好。 铝腐蚀率能保持在1 2%之间，减少铝溶蚀量及氢氧化钠消耗量。23 碱蚀工艺：碱蚀工艺： NaOH：50 60 g/l，碱蚀添加剂：视说明书要求，温度：50 70 时间：视工艺要求24碱腐蚀速度g/(m2 x min)铝离子浓度 g/l碱腐蚀的速度取决于铝离子的浓度中中 和（出光、除灰）和（出光、除灰） 目的：目的：中和残碱，防止污染氧化槽。洗去残留在表面的Cu、Fe、Zn、Si、Mn等元素的氧化物（挂灰），光亮表面。 方法：方法：1）硝酸法：HNO3 150 250g/l，温度室温，时间：1 3分钟 为氧化性酸，出光效果较好，但成本高，易污染氧化槽，烟雾大。262）硫酸法 ：H2SO4 150 2