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鋁型材堿蝕處理的控制
內容來源:http://www.sataprint.com    作者:武將    發布日期:2020-05-07 09:29    閱讀次數:1402 次 點擊收藏

1:蝕刻量的控制

堿蝕中一個重要的控制點就是鋁型材的蝕刻量,在堿蝕過程中要求:一清除鋁型材表面的雜物及鈍化層;二對鋁型材表面的蝕刻最少,特別是對型材的加工更是如此;對于鋁型材加工,每天以噸計算,以材料厚度為1mm計算,則有效總面積達740/t;如果蝕刻5μm,則被蝕刻的鋁型材高達10kg;而對型材的表面處理其總蝕刻量以不超過5μm為限,單面蝕刻就要求低于2.5μm;一般的堿蝕大多都會超過這個蝕刻量,這還不包括堿蝕后的表面裝飾性蝕刻;這樣算下來,在堿蝕過程中其蝕刻量就不能超過1.5μm;這就要求對堿蝕溶液中氫氧化鈉的濃度及蝕刻溫度進行嚴密控制,同時還需要加入能有效阻止鋁型材被蝕刻的添加物質,在這里較高濃度的鋁離子就會顯得很有必要;

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對蝕刻量的控制并不僅限于鋁型材的蝕刻,所有需要進行表面處理的鋁合金材料都希望在蝕刻過程中有盡可能少的蝕刻量;蝕刻量的控制主要從以下幾個方面來考慮;

(1)配方的選擇:在沒有特殊要求的情況下,盡可能選擇蝕刻速度不高的工藝配方,比如,可以選擇以碳酸鈉為主體的配方或選擇氫氧化鈉濃度不高的配方;

(2)溫度的選擇:以氫氧化鈉為主體的堿蝕,蝕刻溫度控制在40~55℃為宜;以碳酸鈉為主體的堿蝕,蝕刻溫度控制在50~65℃為宜;

(3)蝕刻時間的選擇:蝕刻時間可通過試驗來確定,一般以堿蝕所要達到的表面質量要求的最低時間為基準,然后再這個時間基準上適當延長5~20s;對于堿蝕時間要求短的鋁型材產品,在實際操作中也可將堿蝕時間分為兩個段來進行,即堿蝕(1/2時間)→水洗→堿蝕(1/2時間)→水洗;

 

2:堿蝕后的質地與光度

堿蝕中的另一個控制點就是蝕刻后表面的狀態,這個狀態包括兩個方面:

(1)表面質地:要求堿蝕后的鋁型材表面質地均勻,無機械紋和材料紋,不管是板材還是型材,經堿蝕后都有可能顯現出不可接受的各種紋理,機械紋可以通過機械磨光、拋光或砂紙打磨的方式除去,但材料紋是鋁型材在成型過程中由于工藝控制不當或材料中雜質或合金元素分布不均勻所致,有些材料紋可以通過熱處理的方式來解決;但不管怎么說,遇到這種情況時試圖純粹通過蝕刻或操作條件的重選來消除材料紋是困難的,這時可以通過后面所介紹的紋理蝕刻或拋光的加工過程使材料紋消失或減輕到可以讓客戶接受的程度;

 

(2)光度:經蝕刻后的鋁型材產品有兩個出路,一是接受進行更進一步的處理,如紋理蝕刻、拋光等;二是直接進行陽極氧化或電鍍、化學鍍等;對于拋光,堿蝕只是一個可選方案的預處理,它并不為拋光提供基準光度,只是為了得到一個更加潔凈的表面以利于拋光的均勻性;對于紋理蝕刻,堿蝕一則提供一個潔凈的無鈍化層的表面,二則也提供一個基準光度,但這個光度并不是非常重要的,因為必需的基準光度需要由拋光來提供;對于電鍍、化學鍍,堿蝕只是提供一個清潔的表面,而光度主要由電鍍或化學鍍層來提供;

 

對于經堿蝕后直接進行陽極氧化的鋁型材,堿蝕一方面要提供一個清潔且質地均勻的表面,另一方面還要提供一個光度,且這個光度是一個重要的控制指標,它決定鋁型材經堿蝕后是否符合客戶要求;對于這種情況,堿蝕后的型材都要和客戶認可的樣板進行比對,當然在比對時應注意氧化后的鋁型材表面光度會隨氧化膜的厚度不同而發生變化;在材料相同時(材料型號不同,其光度經氧化后的變化程度有差異),氧化膜厚度越厚,其光度降低越多,如果客戶提供了光度偏差板,可以中間值或中間值約偏高的光度作為氧化前的判斷準則;

 

表面質地在規定的配方及工藝條件下一般不會有什么變化,其最終狀態取決于材料的性質;堿蝕后鋁型材表面如有黑線一般由兩方面的原因引起,一是材料本身的原因,比如鋁型材在壓延時沒有將鋁錠表面的硬皮清理干凈;二是堿蝕溶液中雜質鋅離子濃度較高;對于一些拉絲型材,經堿蝕后在暗箱中有陰陽色主要是拉絲過程中將鋁型材表面燒傷所致,可采用二次拉絲處理或調整堿蝕溶液的配方組成來解決,也可在拉絲前預先進行堿蝕處理;在規定的配方條件下改變工藝條件光度會有一定的差別,一般情況下,氫氧化鈉濃度高、溫度高、時間長,其光度增加,但當達到與配方相適應的光度時,延長時間并不能使光度繼續增加,所以在進行堿蝕時對光度的控制要注意與時間的關聯關系,否則容易使型材蝕刻過度;

 

3:堿蝕異常的后果

在堿蝕過程中容易發生的不可逆質量問題主要是堿蝕過度,使鋁型材嚴重變薄,改變型材本身固有的機械強度,這種質量問題一是由氫氧化鈉濃度過高、溫度過高、時間過長、返工次數過多造成的,發生這種質量問題的型材應做報廢處理;而是經堿蝕后的型材表面有非材料原因所導致的花斑、印跡等,這是鋁型材在進行堿蝕前除油不徹底所致,或者是型材經除油后在工作間放置時間過長造成第二次污染或沾染一些頑固性印跡,鋁型材表面有蝕斑在進行堿蝕前沒有預先磨掉也會產生花斑或印跡;

 

4:堿蝕的成本

堿蝕在鋁型材的陽極氧化中占有較大的成本比例,特別是對于只經堿蝕后就進行陽極氧化的型材,其堿蝕成本將占到1/4甚至更高;在堿蝕過程中的消耗主要來自兩個方面,一是在堿蝕過程中對鋁腐蝕的消耗,二是隨型材帶出的消耗;堿蝕過程反應很激烈,當鋁型材離開溶液后反應還在劇烈進行,且這時所生成的反應產物很容易附著在型材表面而難以在酸洗中清洗干凈,很可能會留下印跡;在將型材從堿蝕溶液中取出時都會采用快速的方式使其離開堿蝕溶液并放入清水中;所以型材的帶出量和堿蝕時的消耗量相比占有較大的比例,如果是復雜的型材會堿蝕時間短,其帶出量將比蝕刻消耗量還多;減少堿蝕成本的方法主要有以下幾種:

 

其一是在堿蝕槽旁邊放一回收槽,由于堿蝕是在50~60℃的條件下進行,溶液的揮發較快,每天都需要對堿蝕溶液進行補充,如果有回收槽可直接用回收槽里的溶液進行補充,同時也減少了帶出量,減輕廢水處理壓力;

 

其二是在堿蝕前做好除油工作及打磨工作,防止因除油不凈或二次打磨所引起的多次堿蝕,多次堿蝕一則使堿蝕成本增加,同時也使鋁型材的蝕刻量增加,使型材尺寸變化增大甚至造成型材報廢;

 

根據鋁型材在堿蝕溶液中的化學式計算,溶解1g鋁在理論上需要1.482g氫氧化鈉,但在實際生產中至少需要2.5g氫氧化鈉;在生產中根據型材的形狀及實際面積,再結合所選擇的堿蝕工藝配方及操作條件就可以概算出一個鋁型材產品的氫氧化鈉消耗量,這個消耗量應包括蝕刻過程中的消耗量和溶液帶出時的消耗量;

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