鋁型材粉末噴涂前處理液消耗成本控制
鋁型材粉末噴涂前必須進(jìn)行前處理。前處理的目的在于促進(jìn)基材(鋁合金)和有機(jī)涂層(粉末涂料或液體涂料)之間的附著力并且改進(jìn)防腐蝕性。
鋁型材噴涂前處理一般為化學(xué)轉(zhuǎn)化處理,使鋁型材表面形成均勻的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。常用工藝有兩種:
a、脫脂→水洗→堿蝕→水洗→中和→水洗→化學(xué)轉(zhuǎn)化(鉻化)→水洗→水洗→烘干(60~85℃)。
b、“三合一”清洗→水洗→水洗→化學(xué)轉(zhuǎn)化(鉻化)→水洗→水洗→烘干(60~85℃)。
1)脫脂:是在侵蝕之前去除工件表面的油、脂以及其它污染物,得到清潔的表面。在此工序中通常加入抑制劑防止清潔的鋁材表面被氧化。脫脂溫度一般控制在50~70℃,脫脂時(shí)間為3~4min,與工件表面狀態(tài)有關(guān)。
2)水洗:在前處理的每道工序中都有一道或二道水洗以去除工件表面的化學(xué)藥液,防止藥液間的交叉污染。
脫脂后的第一道水洗通常使用自來(lái)水或井水,但前處理的最后幾道水洗要求采用去離子水以防止出現(xiàn)附著力差和腐蝕問(wèn)題。
所用去離子水的電導(dǎo)率不能超過(guò)30μS/cm,如果超標(biāo),硬水中的鹽(鈣離子)將在干燥過(guò)程中沉積在工件表面形成腐蝕點(diǎn),導(dǎo)致涂層產(chǎn)生氣泡。
第一道水洗池沒有溫度限制,但鉻化后的水洗工序要求水溫不超過(guò)50℃,水洗溫度太高,鉻化膜可能被洗掉。水洗時(shí)間一般為幾分鐘,攪動(dòng)工件或用空氣攪動(dòng)水可以增強(qiáng)水洗效果。
3)堿蝕:鋁材表面通常存在一層較薄的自然氧化層,在鉻化之前必須清除干凈,在此工序中需要加入抑制劑防止清潔的鋁材表面被氧化。堿蝕溫度宜控制在50~70℃,堿蝕時(shí)間控制在7~8min。
4)中和:堿蝕階段的不溶酸洗殘留物在中和階段加以除去。這些殘留物包括金屬或非金屬氧化物(如鎂氧化物、硅氧化物等),這些物質(zhì)在堿性溶液中不溶解,可用硝酸或硫酸去除。
現(xiàn)在許多廠家使用含鉻酸鹽的中和液,可以阻止鋁材表面的再次氧化。硅氧化物可用氟化物除去。浸入時(shí)間依據(jù)酸洗殘留物的情況而定,一般為30s到5min不等。中和處理通常在室溫下操作。
5)化學(xué)轉(zhuǎn)化(鉻化):對(duì)鋁材來(lái)說(shuō),鉻化是最常用的化學(xué)轉(zhuǎn)化前處理方法。鉻化膜提高了鋁金屬與涂層之間的附著力,改善了涂層的防腐性能。
如果鉻化膜太厚,防腐蝕性能雖得到提高但附著力變差。鋁材鉻化有如下兩種形式:
a、黃鉻化:鉻化池溫度約25℃,加入硝酸調(diào)節(jié)pH值至1.5~2。黃鉻化膜的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。
在鋁與鉻化膜的界面上存在少量的氧化鋁與氟化鋁(如圖1)。得到的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜為黃色鉻化層,顏色從淺黃到深金黃色,鉻化膜厚度600~1200mg/m2。
b、綠鉻化:也叫磷化鉻化,即使用磷酸調(diào)節(jié)pH值至1.7~1.9,鉻化溫度通常為25~30℃。綠鉻化膜的結(jié)構(gòu)是大量的水合磷酸鉻與少量的水合氧化鉻組成的較厚膜層。
在鋁與鉻化膜的界面上存在少量的氧化鋁與氟化鋁(見圖2)。鉻化處理后轉(zhuǎn)化膜呈綠色,顏色由淺綠到深綠變化。鉻化膜厚度600~1500mg/m2。
6)烘干:鋁材噴涂粉末涂料前必須完全干燥。工件表面的潮氣將影響固化膜質(zhì)量。
烘干爐的爐溫不能太高,黃鉻化膜的破壞溫度大約是65℃,綠鉻化膜的破壞溫度為80℃左右,如果烘干爐溫度超過(guò)以上限值,將使涂層防腐蝕性能降低。
在整個(gè)涂裝前處理工藝中,影響前處理液消耗的因素主要表現(xiàn)在以下兩方面:
a、前處理液的品質(zhì):前處理液的質(zhì)量不僅影響鉻化膜質(zhì)量,而且直接影響生產(chǎn)成本。
我們不能單純根據(jù)前處理液售價(jià)來(lái)選擇,前處理液實(shí)際使用時(shí)的配比和使用效果更為重要。
1/10的鉻化液和1/20的鉻化液每公斤售價(jià)盡管差異很大,但實(shí)際使用效果和處理液消耗量才是選擇的最終依據(jù)。
b、工件積液和槽體竄液:工件結(jié)構(gòu)差異很大,工件前處理時(shí)不論是槽浸還是噴淋,都必須保證工件離開槽體后盡可能減少地帶走槽液。
這就需要根據(jù)工件結(jié)構(gòu)打工藝孔,調(diào)整工件傾斜位置或改變工藝過(guò)程。帶走的槽液還會(huì)造成竄液現(xiàn)象,嚴(yán)重影響槽液質(zhì)量和處理效果,甚至使槽液很快報(bào)廢。
噴淋線必須有足夠的過(guò)渡段,并采用正確的工件吊掛形式。較長(zhǎng)的工件要防止直接導(dǎo)液(前一槽的溶液沿工件直接導(dǎo)入后一槽)。槽浸式工藝必須防止盲孔內(nèi)積液。