鋁型材加工噴涂粉末涂料的前處理工藝原理及流程

　　1  鋁型材前處理工藝原理

　　1.1鉻化（黃鉻化）

　　鉻化膜生成的途徑比較復雜，研討大致以為反應進程如下：

　　(1)在含F-的鉻酸鹽溶液中工件表面發(fā)生部分電化學腐蝕反應：

    陽極  2Al→2Al3+ + 6e

    陰極  6H+ + 6e→3H2

    活性F-離子促進腐蝕，加快Al3+的發(fā)生。

　　(2)在金屬/溶液兩相界面上，pH升高促進Cr2O72-水解生成CrO4，陰極上發(fā)生六價鉻的恢復反應。

　　3H2+Cr2O72-→2Cr(OH)3+OH

　　(3) Cr6+及Cr3+化合物的構成

　　2Cr(OH)3+CrO42- + 2H+→Cr(OH)3Cr(OH)  CrO4 +2H2O

　　(4)鋁的氧化膜構成

    2Al3++ 6OH-→2Al(OH)3→Al2O3 +3H2O

　　通過上述一系列化學反應，則在鋁件表面構成膜，其膜的首要組成為Al2O3、Cr(OH)3、CrOH、 CrO4、xH2O。剛構成的新鮮膜呈膠態(tài)，易碰傷。老化處理后膜鞏固，與基體附著出色。

　　1.2磷鉻化（綠鉻化）

　　其成膜是在含有磷酸、鉻酸、氟化物的鹽類溶液中進行的，磷酸是膜的重要成分，鉻酸參加成膜，控制活化劑（氟化物）對基體的溶解速率。其成膜進程與前述有類似之處，首要不同在于鉻酐、氟化物(F-)濃度較高，反應更快，膜層也比較厚。當工件置于鉻磷化處理液中，跟著鋁的溶解及六價鉻的恢復，在金屬與溶液兩相界面處的pH就會不斷升高，Al3+及Cr3+濃度增大，并加快H3PO4電離，當其離子濃度大于溶度積，則會在工件表面分出AlPO4及CrPO4，一同工件表面還有鋁氧化物分出。

    Al3++ PO43-→AlPO4↓

    Cr3++ PO43-→CrPO4↓

    2Al3++6OH-→2Al(OH)3→Al2O3+3H2O

　　F-對AIPO4有選擇性的溶解。而對CrPO4溶解很差，即AIPO4+ 6F-→AIF63-+ PO43-F-對AIPO4溶解，使膜發(fā)生孔隙，進而使F和基體材料反應，鋁不斷溶解，使膜增厚，當然過高的F-及H3PO4都會使膜疏松，乃至難以成膜。膜的組成為AIPO4、CrPO4、Al2O3、H2O，膜中CrPO4顯綠色。

　　一、前處理工藝流程

　　 國內鋁型材噴涂廠大多選用自動噴淋式和浸槽式2種方法，前者的自動化程度和功率較高，適用于大批量形狀較為簡略的工件出產，但一次性出資很大且工作本錢較高；后者一般需求專用吊具，工作功率較低，但出資少、工作本錢低，適用于各種形狀工件的出產，運用較為廣泛。前處理是將鋁型材浸入一系列裝滿化學藥液的溶劑池中，鋁材一般運用鉻化處理。

　　1.脫脂

　　脫脂是在腐蝕之前去除工件表面的油、脂以及其它污染物，從而構成清潔的表面。堿性溶液是一種常用的除油劑，它是運用堿對植物油的皂化反應，構成溶于水的皂化物到達除油脂的意圖。假設脫脂液濃度過低，鋁材清洗不潔凈將會影響鉻化膜的生成，會下降漆膜的附著力。鋁合金除油選用弱堿液（pH在8.5～9.5，不應逾越11），否則堿性過高會引起鋁合金表面的過腐蝕，在除油液中參加適量的表面活性劑能前進清洗效果加快除油速度。脫脂溫度一般控制在50～70℃，脫脂時間為3～4 min，這有賴于工件表面的狀況。

　　2.強堿洗（堿蝕）

　　鋁材表面一般存在一層較薄的天然氧化層，在進行鉻化之前有必要進行根除，使化學轉化膜與基體結合結實。堿蝕應嚴厲控制槽液溫度、濃度和時間，防止過腐蝕發(fā)生，堿蝕后要及時用水清洗，否則表面會呈現腐蝕斑紋。

　　3.去氧化（出光）

　　堿洗階段的一些不溶堿洗殘留物在去氧化階段可以除掉。在這些殘留物中存在著一些氧化物，如鎂氧化物、金屬氧化物、硅氧化物等，這些物質在堿性溶液中不溶解，會在表面殘留灰黑色的膜，可通過浸入硝酸或硫酸中去除，使鋁合金表面顯露亮光基體。但現在許多廠家運用去氧化液，這種溶液含有鉻酸鹽，可以阻遏鋁材表面的再次氧化，用氟化物可以除掉硅。浸入時間依據酸洗殘留物的情況為0.5～5.0 min。去氧化一般在室溫下操作。

　　4.鉻化

　　對鋁材來說，鉻化是最常用的一種化學轉化前處理方法。鉻化膜前進了鋁金屬與涂層之間的附著力，改進了涂層的防腐功用。假設鉻化膜太厚，將大大前進防腐功用但附著力不如薄的鉻化膜。假設鉻化膜太薄可以發(fā)生非常好的附著力，但涂層的防腐蝕功用不如厚鉻化膜。鋁材鉻化有2種方法：黃鉻化和綠鉻化。

　　黃鉻化池溫度約為25℃，參加硝酸調度pH在1.8～1.9。黃鉻化膜的結構為最外層是很薄的鐵氰化鉻和水合三氧化二鉻，其下覆蓋著一層很厚的水合三氧化二鉻膜。在鋁與鉻化膜的界面上存在少量的氧化鋁與氟化鋁。黃鉻化后呈現黃色鉻化層，顏色從淺黃到深金黃色，鉻化膜的量為0.6～1.2 g/m2。

　　綠鉻化也叫磷化鉻化，即運用磷酸調度pH在1.7～1.9，有時或許更低一些。鉻化溫度一般為25～30℃。綠鉻化膜的結構是很多的水合磷酸鉻與少量的水合氧化鉻組成較厚的膜層，氧化鉻朝向鋁表面。在鋁與鉻化膜的界面上存在少量的氧化鋁與氟化鋁。鉻化處理后呈現綠色，顏色由淺綠到深綠變化。鉻化膜的厚度在0.6～1.5 g/m2，顏色應盡量做到共同。鋁合金磷鉻化液配方及工藝控制參數見表4。

　　5.漂洗

　　在每一步前處理進程中，都有一道或二道水洗以去除工件表面的化學藥液，防止藥液間的穿插污染。脫脂后的第一道水洗一般運用自來水或井水，但前處理的終究幾道水洗要求運用去離子水以防止呈現附著力和腐蝕問題。要求去離子水的電導率不能逾越30μS /cm，在此重申，運用去離子水非常重要，由于硬水中的鹽（鈣離子）單調后沉積在工件表面可以構成腐蝕點，導致涂層發(fā)生氣泡。對第一道漂洗池沒有溫度束縛，但鉻化后的漂洗水溫不要逾越50℃，假設漂洗水溫太高，鉻化膜或許會被洗去。漂洗時間一般為幾分鐘，攪動工件或用空氣攪動水可以增強漂洗效果。每一步獨立的前處理工序之間，有必要有滿足的漂洗，不只需保證滿足的漂洗水，并且漂洗水的純度、溫度和漂洗時間也是至關重要的。漂洗分浸入式或噴淋式，漂洗方法也對前處理效果有必定的影響。

　　6.烘干

　　鋁材在噴涂粉末涂料前有必要徹底單調，工件表面上的潮氣將影響固化膜的質量。烘干爐的爐溫不能太高，黃鉻化膜的損壞溫度大約是65℃，綠鉻化膜的損壞溫度大約是80℃，假設烘干爐溫度逾越以上束縛，將下降涂層的防腐蝕功用。

　　二、結語

　　預處理工藝雖然是粉末涂料靜電噴涂的輔助工序，但對鋁型材的表面質量有著不可輕視的效果。鋁型材經磷鉻化后可得到外觀平整、潤滑、細密、綠色均勻、附著力出色的轉化膜．可以明顯前進鋁合金表面的抗蝕能力及涂層出色的附著力，加之本錢賤價，溶液成分簡略，簡單調整維護，在建筑鋁型材范疇得到了廣泛應用。各廠家應從自身的情況動身，擬定出切實可行的預處理工藝參數，以前進鋁型材的表面處理質量。跟著表面處理新工藝的不斷發(fā)展和國家環(huán)境政策的愈加嚴厲，不只需控制排出濃度并且要控制排出總量，關于環(huán)境管理方法提出了更高的要求。鋁材前處理的最新工藝是選用無鉻前處理，不只可以有效地減少來自前處理的污染，并且由于無漂洗工藝而節(jié)省了本錢，減少了糟蹋。跟著技能的不斷前進，粉末涂料應用于建筑鋁型材范疇將會占有更重要的方位。