铝型材有机聚合物喷涂工艺前预处置手艺 的利用

1 国表里 相关产物 尺度 中对预处置惩罚 的划定

1、GB/T 23443-2009《建筑装潢 用铝单板》、GB/T 23444－2009《金属及金属复合材料吊顶板》、GB/T 22412－2008《通俗 装潢 用铝塑复合板》、JG/T ×××－××××《建筑幕墙用铝蜂窝板》、JG/T ×××－××××《通俗 装潢 用铝蜂窝板》五尺度 中对涂层机能 有要求，但对预处置惩罚 未作要求。

2、GB/T 17748－2008《建筑幕墙用铝塑复合板》中提到铝材应进行预处置惩罚 ，但无具体要求。

3、GB 5237.4－2008和GB 5237.5－2008中划定 型材的预处置惩罚 应契合GB/T 8013.3－2007中第5章的划定 履行 。GB/T 8013.3－2007中对无铬化学转化预处置惩罚 、铬酸盐或磷铬酸盐化学转化预处置惩罚 、阳极氧化预处置惩罚 都有所划定 ，此中对无铬化学转化预处置惩罚 未提出具体的指标要求，而对 铬酸盐转化膜和磷铬酸盐转化膜的单元 面积膜层质量、阳极氧化预处置惩罚 膜的膜层厚度有具体的指标要求。

4、AAMA 2604-05、AAMA 2605-05中对产物 的化学转化预处置惩罚 有划定 ，并对铬酸盐转化膜的单元 面积膜层质量提出了具体的指标要求。

5、Qualicoat中对铬酸盐化学转化预处置惩罚 、磷铬酸盐化学转化预处置惩罚 、阳极氧化预处置惩罚 都有所划定 ，而且对 铬酸盐转化膜和磷铬酸盐转化膜的单元 面积膜层质量、阳极氧化预处置惩罚 膜的膜层厚度有具体的指标要求。同时还划定 预处置惩罚 进程 中的酸洗（或碱洗）工序中应有必然 的铝耗，要求刻蚀量最少 为1g/m2，在海边使用产物 的预处置惩罚 ，其刻蚀量最少 为2g/m2。

6、BS EN 12206:2004中对铬酸盐化学转化预处置惩罚 和磷铬酸盐化学转化预处置惩罚 有划定 ，并对铬酸盐转化膜和磷铬酸盐转化膜的单元 面积膜层质量提出了具体的指标要求。

今朝 国表里 尺度 中对 无铬转化处置惩罚 膜一般都未划定 膜层厚度，但对 铬化膜、磷－铬化膜和阳极氧化膜的厚度，在有些国表里 尺度 中还是有划定 的，表1中列出了国表里 各尺度 中对铬化膜、磷－铬化膜和阳极氧化膜厚度的划定 。

表1

尺度 或规范

铬化膜的厚度，g/m2

磷－铬化膜的厚度，g/m2

阳极氧化膜厚度，μm

GB/T 23443-2009

－

－

－

GB/T 23444－2009

－

－

－

GB/T 22412－2008

－

－

－

JG/T ×××《建筑幕墙用铝蜂窝板》

－

－

－

JG/T ×××《通俗 装潢 用铝蜂窝板》

－

－

－

GB/T 17748－2008

－

－

－

GB 5237.4－2008和GB 5237.5－2008

0.4～1.0

0.4～1.2

3～8

Qualicoat:2009

0.6～1.2

0.6～1.5

3～8

BS EN 12206:2004

0.4～1.0

0.4～1.2

AAMA 2604-05

≥0.323

－

－

AAMA 2605-05

≥0.341

－

－

2 预处置惩罚 的感化

喷涂前的预处置惩罚 工序是铝合金型材有机聚合物喷涂临盆 中必不行少的工序，它对 铝及铝合金有机聚合物喷涂产物 有相当 主要 的感化 ，它可以提高喷涂产物 的终究 机能 ，主要浮现为以下两点：

（1）增添 有机涂层与底材之间的附着性，确保涂层与底材安稳粘结。

（2）起庇护感化 ，增强喷涂产物 的耐侵蚀 机能 ，确保产物 在现实 使用进程 中不轻易 被侵蚀 ，提高抗涂层下丝状侵蚀 机能 。

3 预处置惩罚 的种类

美国ASTM D1730-67“喷漆用铝及铝合金预处置惩罚 尺度 ”中列出了四种预处置惩罚 方式：

A类为溶剂清洗处置惩罚 ，其方式 包罗人工擦洗或浸渍、溶剂喷淋、蒸汽脱脂处置惩罚 等；

B类为化学处置惩罚 ，其方式 包罗碱洗、硫酸－铬酸蚀洗、晶态磷化处置惩罚 、非晶态磷化处置惩罚 、碳酸盐－铬酸盐处置惩罚 和铬化处置惩罚 等；

C类为阳极氧化处置惩罚 ，其方式 包罗硫酸阳极氧化处置惩罚 和铬酸阳极氧化处置惩罚 等；

D类为机械处置惩罚 ，其方式 包罗手动或电动金属刷或其他打磨处置惩罚 、喷砂处置惩罚 等。

在这四类预处置惩罚 方式中，A类溶剂清洗处置惩罚 、B类的碱洗和硫酸－铬酸蚀洗、D类机械处置惩罚 可作为清洗处置惩罚 的方式 ，按照产物 的终究 使用条件分歧 ，在这些清洗处置惩罚 以后 平日 应进行化学转化处置惩罚 ，B类的晶态磷化处置惩罚 、非晶态磷化处置惩罚 、碳酸盐－铬酸盐处置惩罚 、铬化处置惩罚 和C类阳极氧化处置惩罚 是化学转化处置惩罚 的方式 ，可在铝材概况生成一层具有庇护感化 和增添 漆膜附着性的转化膜。

对 建筑用铝及铝合金有机聚合物喷涂产物 的预处置惩罚 平日 应进行化学转化处置惩罚 ，是以 我们习惯于按转化处置惩罚 的种类来划分预处置惩罚 种类，今朝 预处置惩罚 种类主要可以分为以下几年夜 类：

1、铬酸盐预处置惩罚 ，此中包罗铬酸盐处置惩罚 （平日 称为铬化处置惩罚 ）和铬酸盐－磷酸盐处置惩罚 （平日 称为磷－铬化处置惩罚 ）；

2、阳极氧化预处置惩罚 ；

3、其他无铬化预处置惩罚 ，此中包罗钛－锆系统 无铬化预处置惩罚 、稀土（铈）系统 预处置惩罚 、硅烷系统 预处置惩罚 钼酸盐化学转化处置惩罚 、钴盐转化处置惩罚 、锂盐转化处置惩罚 和高锰酸盐化学转化处置惩罚 等处置惩罚 方式。

4 预处置惩罚 工艺

4.1 铬酸盐预处置惩罚 工艺

铬酸盐预处置惩罚 工艺在GB/T 17460-1998《化学转化膜铝及铝合金上漂洗和不漂洗铬酸盐转化膜》（该尺度 点窜 采取 ISO 10546：1993）中已有划定 ，铬酸盐预处置惩罚 工艺是铝及铝合金喷涂产物 中最经常使用 的一种化学转化处置惩罚 工艺，今朝 铬酸盐预处置惩罚 工艺依然 是建筑用铝型材喷涂处置惩罚 中主要的预处置惩罚 工艺，铬酸盐预处置惩罚 工艺成熟，操尴尬刁难 照 简捷，易于节制 ，采取 铬酸盐预处置惩罚 工艺的喷涂产物 机能 优秀 ，涂层附着性和产物 的耐侵蚀 性佳。

（1）铬酸盐处置惩罚 典型工艺流程

（2）工件概况要求及清洗处置惩罚

工件在铬化处置惩罚 或磷－铬化处置惩罚 前必需 清洗，需要 时还应进行酸洗，以确保待处置惩罚 工件概况应洁净 ，根基 无氧化物、金属切屑、磨尘、油、脂、润滑剂、手汗等晦气 于喷涂处置惩罚 的污物。

（3）铬酸盐处置惩罚 工艺要求

非铝金属材料不得与铝及铝合金材料在统一 铬化处置惩罚 溶液或磷－铬化处置惩罚 溶液中处置惩罚 ，以免原电池侵蚀 。

铬化处置惩罚 或磷－铬化处置惩罚 平日 采取 浸渍（搅拌或不搅拌）、喷淋、涂抹等手艺 实现。铬化处置惩罚 溶液或磷－铬化处置惩罚 溶液平日 是酸性的，含有六价铬和/或三价铬的盐，和 对转化膜外不雅 和硬度发生 影响的其他一些组分。是以 ，转化膜类型和色彩 决意 于铬化处置惩罚 溶液或磷－铬化处置惩罚 溶液的构成 ，但它们也受溶液pH值、温度、处置惩罚 时候 、溶液搅拌和 被处置惩罚 合金的特征 和概况状态 的影响。

铬化处置惩罚 或磷－铬化处置惩罚 最后一道水洗应在电导率低于30μm/cm（20℃时）的去离子水中漂洗。若是在铬化处置惩罚 或磷－铬化处置惩罚 最后一道水洗为热水漂洗，则漂洗的时候 应尽量 短，以免 六价铬消融 。转化处置惩罚 后工件的干燥温度是需要节制 的工艺参数，在工件概况丈量 的干燥温度不克不及 太高，以免过度脱水。对 铬酸盐膜（不含磷酸盐）的干燥温度不该 跨越 65℃；对 铬酸盐－磷酸盐膜的干燥温度不该 跨越 85℃；对 采取 两次干燥的工艺，第一次干燥的温度应不跨越 65℃，第二次干燥的温度平日 为100℃～110℃。

铬化处置惩罚 或磷－铬化处置惩罚 后的工件寄存 时候 一般不该 跨越 16h，平日 在预处置惩罚 以后 应立刻 进行喷涂处置惩罚 ，不然 将可能影响喷涂膜的附着性。

（4）单元 面积膜层质量及其检测方式

转化膜的厚度对 转化膜的用处 及机能 是有主要 影响的，是在有机聚合物喷涂临盆 进程 应加以节制 的指标，因为 转化膜的厚度平日 都对照 小，是以 平日 是采取 单元 面积膜层质量来考查 转化膜的厚度。

采取 铬化处置惩罚 可以获很多 种类型、分歧 用处 的膜层，从膜层厚度上年夜 致可分为三类：

第一类是耐蚀性最好的棕色厚膜；

第二类是合用 于作为有机涂层底层的黄色中等厚度的膜（黄色膜色彩 包罗从彩虹淡黄色到金黄色）；

第三类是导电机能 最好的无色薄膜。

采取 磷－铬化处置惩罚 可以取得 色彩 从无色到绿色的膜层。膜层的色彩 及其平均 性，因合金种类、工件概况状态 而异。概况的彩虹色和区域间色彩 深浅存在差别 是正常的。

表2列出了平日 情况下，分歧 单元 面积膜层质量所对应的膜层的色彩 和 膜层的防腐机能 。

表2

膜层种类

单元 面积膜层质量，g/m2

色彩

防腐机能

铬酸盐膜（铬化膜）

0.05～0.2

无色

微弱的耐侵蚀 性，绝缘机能 差

0.2～1.3

黄色

中等耐侵蚀 性，平日 可用于涂层的底层

1.3～3

棕色

耐侵蚀 性最好，平日 直接作为装潢 膜层使用

铬酸盐－磷酸盐膜（磷－铬化膜）

0.05～0.2

无色

中等耐侵蚀 性，平日 可用于涂层的底层

0.2～2

淡绿色

2～5

绿色

①、我国GB 5237.4-2008、GB 5237.5-2008和英国BS EN 12206:2004中划定 ：

Ａ、铬酸盐膜（铬化膜）单元 面积膜层质量为0.4～1.0g/m2，

Ｂ、铬酸盐－磷酸盐膜（磷－铬化膜）单元 面积膜层质量为0.4～1.2g/m2。

②、Qualicoat中划定 ：

Ａ、铬酸盐膜（铬化膜）单元 面积膜层质量为0.6～1.2g/m2，

Ｂ、铬酸盐－磷酸盐膜（磷－铬化膜）单元 面积膜层质量为0.6～1.5g/m2。

单元 面积膜层质量可按GB/T 9792《金属材料上的转化膜 单元 面积上膜层质量的测定重量法》中划定 的相关方式 进行检测，新颖 转化膜的具体检测方式 以下 ：

风干试样（面积为A），用阐明天平称量，切确到0.1mg（质量为m1）。将试样浸于（1+1）硝酸溶液中，在室温下连结 1min。掏出 试样立刻 在干净 的活动 水中漂洗，然后用蒸馏水中漂洗，敏捷 干燥，再称量（质量为m2）。

单元 面积膜层质量较量争论 公式以下 ：

mA=10×（m1-m2）/A

式中：

mA——单元 面积膜层质量，单元 为克每平方米（g/m2）；

m1——有转化膜的试样的质量，单元 为毫克（mg）；

m2——消融 退膜以后 的试样的质量，单元 为毫克（mg）；

A——试样覆膜概况的面积，单元 为每平方厘米（cm2）

4.2 阳极氧化预处置惩罚 工艺

阳极氧化预处置惩罚 工艺今朝 我国运用 还对照 少，在我国GB/T 8013.3－2007和欧洲规范Qualicoat中对硫酸阳极氧化预处置惩罚 工艺进行了相关划定 ，采取 硫酸阳极氧化预处置惩罚 工艺临盆 的喷涂产物 ，其耐冲击性、抗杯突性和抗曲折 性相对差一些，但产物 的膜下丝状侵蚀 机能 优秀 ，可以说是今朝 几类对照 常见的预处置惩罚 工艺中，耐膜下丝状侵蚀 机能 最好的一种有机聚合物喷涂预处置惩罚 工艺。以下就硫酸阳极氧化预处置惩罚 工艺进行介绍。

（1）铝型材阳极氧化预处置惩罚 典型工艺流程

图为：铝型材阳极氧化预处置惩罚 典型工艺流程

（2）工件概况要求及清洗处置惩罚

工件在阳极氧化处置惩罚 前必需 清洗，以除去可能对阳极氧化处置惩罚 带来晦气 影响的各类 杂质，确保待处置惩罚 工件概况的洁净 。

（3）阳极氧化预处置惩罚 工艺要求

进行阳极氧化预处置惩罚 应选择适合 的阳极氧化工艺条件，平日 可按以下工艺条件进行阳极氧化处置惩罚 ：

硫酸浓度： 180～220g/L；

铝离子含量： 5～15g/L；

阳极氧化温度： （20℃～30℃）±1℃；

电流密度： 0.8～2.0A/dm2。

为了确保槽液平均 ，在阳极氧化处置惩罚 进程 中，槽液应进行搅拌。阳极氧化处置惩罚 后，工件应在电导率低于30μm/cm（20℃时）的去离子水中清洗；为了确保去除阳极氧化膜中的酸液，清洗时候 必需 充裕 。

制备的阳极氧化膜的厚度应节制 在3～8μm。阳极氧化处置惩罚 后的工件寄存 时候 一般不该 跨越 16h，平日 在预处置惩罚 以后 应立刻 进行喷涂处置惩罚 ，不然 将可能影响喷涂膜的附着性。

4.3 钛－锆系统 无铬预处置惩罚 工艺

因为 全球环保意识的增强 ，无铬化学转化手艺 的开辟 有很年夜 的进展，今朝 已开辟 出多种系统 的无铬转化手艺 ，此中钛－锆系统 无铬转化手艺 工业实践时候 最长，工艺也相对对照 成熟。

（1）钛－锆系统 无铬处置惩罚 典型工艺流程

图为：铝型材钛锆系统 无铬处置惩罚 典型工艺流程

（2）工件概况要求及清洗处置惩罚

工件在钛－锆系统 无铬处置惩罚 前必需 清洗，需要 时还应进行酸洗，以确保待处置惩罚 工件概况洁净 ，根基 无氧化物、金属切屑、磨尘、油、脂、润滑剂、手汗等晦气 于喷涂处置惩罚 的污物。

（3）钛－锆系统 无铬处置惩罚 工艺要求

钛－锆系统 无铬处置惩罚 工艺因各预处置惩罚 液供给 商的配方分歧 而异，其转化膜色彩 平日 为无色或淡蓝色，今朝 列国 尺度 都没有具体划定 无铬化学转化处置惩罚 膜的厚度，各临盆 厂家都是按照预处置惩罚 液供给 商供给的手艺 要求来节制 转化膜的厚度。钛－锆系统 无铬转化膜厚度平日 比铬酸盐转化膜的厚度低，有些预处置惩罚 液供给 商要求钛－锆系统 无铬处置惩罚 液生成的转化膜单元 面积膜层质量只需0.03～0.18g/m2便可 。

钛－锆系统 无铬处置惩罚 平日 采取 浸渍（搅拌或不搅拌）、喷淋等手艺 实现。无铬化学转化处置惩罚 的化学氧化能力远低于铬酸盐转化处置惩罚 ，是以 化学前处置惩罚 的选择应当 加倍 严厉 ，要求概况干净 水平 更高以解决概况的可能污染，并避免 金属铝的概况预师长教师 成某些不溶性化合物。为了实现这一要求，平日 在化学转化处置惩罚 之前应最少 进行两道水洗，而且 在化学转化处置惩罚 之前的最后一道水洗应采取 电导率低于30μm/cm（20℃时）的去离子水（有些槽液供给 商保举 去离子水的电导率应低于50μm/cm）漂洗。钛－锆系统 无铬转化处置惩罚 以后 的最后一道水洗也应在电导率低于30μm/cm（20℃时）的去离子水中漂洗。钛－锆系统 无铬处置惩罚 后的工件寄存 时候 一般不该 跨越 16h，平日 在预处置惩罚 以后 应立刻 进行喷涂处置惩罚 ，不然 将可能影响喷涂膜的附着性dalilvcai.com。

5 预处置惩罚 工艺有关环保方面的思虑

尽人皆知 ，六价铬的情况 风险 极为 严重，六价铬对皮肤有严重的刺激性，能造成皮肤溃疡，恒久摄取 将引发 扁平上皮癌、赘瘤 、乳腺癌等多种疾病。六价铬不轻易 分化 处置惩罚 ，在生物体和人体内储蓄积累，其风险 的隐蔽 期很长，是一种毒性极强的致癌物。因为 传统的铬酸盐转化处置惩罚 手艺 生成的转化膜含有六价铬，列国 当局 拟定了一系列政策在某些范畴 限制采取 此种工艺，此中最具影响的是：2003年2月13日，欧盟经由过程 的“关于在电气电子装备 中限制使用六价铬等6种有毒有害物资 的RoHS指令”，这一指令主如果 针对电气电子装备 产物 。在其他范畴 ，例如航空航天、建筑铝合金门窗幕墙范畴 ，今朝 还没有见国外相关政策报导 。然则 从这一系列的环保政策中，我们可以看到列国 当局 对六价铬造成情况 污染的正视 ，含六价铬的预处置惩罚 工艺渐渐 被减少将可能成为一种趋向 。国外早已 在开辟 研究无铬化学转化手艺 ，并已 运用 于工业化临盆 ，据相关 资料介绍，欧洲今朝 在室外使用的铝材有机聚合物喷涂方面，无铬化处置惩罚 的比例约占30％摆布，与十年前对照 ，采取 无铬处置惩罚 手艺 的比例有所提高。

国内很多 处所 当局 斟酌 到传统的铬酸盐转化处置惩罚 工艺中六价铬的情况 风险 性，和 治理和监管的艰巨，纷纭 出台严厉 限制采取 传统的铬酸盐转化处置惩罚 工艺的情况 政策。而今朝 我国无铬化学转化处置惩罚 工艺的运用 比例还很低，现实 上还处于实验 、中试或局限 不年夜 的工业运用 阶段，据报导 还不休泛起 质量纷争。为此，铝材临盆 企业应在包管 喷涂产物 质量的条件 下，存眷 无铬预处置惩罚 工艺手艺 的成长 ，阐明研究运用 无铬预处置惩罚 工艺手艺 的可行性，尽快解决铬酸盐处置惩罚 工艺中六价铬对情况 造成污染的问题,年夜 沥铝材网。

为了尽早解决六价铬对情况 污染的问题，我们除 本身 应积极的进行实验 研究以外，还应存眷 外国的成长 ，鉴戒 国外的经验与手艺 。有机聚合物喷涂前的无铬化学转化处置惩罚 工艺，今朝 国外的主要研究标的目的和工业化运用 方面，年夜 体为钛－锆系统 、稀土系统 和有机硅烷系统 三方面。钛－锆系统 的无铬化学转化处置惩罚 工艺，国外已 在工业上推行 运用 多年，特别 在欧洲的铝罐、室内散热器和某些铝轮毂等方面已 普遍 使用，但在建筑铝门窗涂装前的化学转化处置惩罚 中运用 的还不是很多。

钛－锆系统 无铬化学转化处置惩罚 ，应当 说是今朝 国际上对照 成熟的无铬转化处置惩罚 工艺，但钛－锆系处置惩罚 后概况没有较着的色彩 辨别 ，给临盆 带来必然 的未便 。

最近几年，美国的一些研究院校和国内的一些年夜 学正在研究有机硅烷概况处置惩罚 工艺，并已取得本色 性的进展。有机硅烷处置惩罚 工艺也许 是值得我们等候 的另外一 个成长 标的目的dalilvcai.com。

总结：本文介绍了铝及铝合金有机聚合物喷涂产物 预处置惩罚 的感化 和种类，并别离介绍了铬酸盐预处置惩罚 工艺、阳极氧化预处置惩罚 工艺和钛－锆系统 无铬预处置惩罚 工艺等手艺 的相关内容，本文最后对预处置惩罚 工艺有关环保方面的问题进行了思虑 ，建议各临盆 企业应存眷 无铬预处置惩罚 工艺手艺 的成长 ，阐明研究运用 无铬预处置惩罚 工艺手艺 的可行性，尽快解决铬酸盐处置惩罚 工艺中六价铬对情况 造成污染的问题。