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铝型材阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳漆喷涂及木纹处置 工艺进程 及成长

发布日期:2021-07-30 19:51:59浏览次数: 127 金属3D打印服务

 铝型材阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳漆喷涂及木纹处置
工艺进程
及成长

0 引言

铝合金建筑型材是现今 门窗和幕墙主要的布局 材料,活着 界规模 内普遍 利用 [1]。铝合金挤压型材(未经概况 处置 )外不雅 单一,而且 在湿润 年夜 气中容易侵蚀 [2],因此 很难知足 建筑材料高装潢 性和强耐侯的要求。为了提高装潢 结果 、加强 抗侵蚀 性及耽误 使用寿命,铝型材一般都要进行概况 处置 。是以 ,概况 处置 是铝合金建筑型材出产 的一道必不成 少且极其 主要 的工序。

铝型材概况 处置 手艺 因道理 分歧 ,其工艺也有较年夜 区分 。按照 庇护 层的性质和工艺特点,铝型材概况 处置 手艺 可分为阳极氧化处置 、阳极氧化-电泳处置 、有机涂层处置 三年夜 类[3],此中 ,有机涂层处置 包罗 粉末喷涂、氟碳漆喷涂和木纹处置 (见图1)。

1 阳极氧化处置

阳极氧化于20世纪50年月 利用 于铝型材出产 ,是利用 最早也是今朝 利用 最普遍 的建筑铝型材概况 处置 法。阳极氧化型材的凸起 特点是外不雅 金属质感强。

1.1 阳极氧化工艺流程

阳极氧化工流程见图2

1.2 机械预处置

机械预处置 主要有机械喷砂和机械抛光[4]。机械喷砂是获得砂面型材的一个主要 路子 ,由铝型材喷砂机完成。机械喷砂可能完全消除概况 缺点 和挤压条纹,获得 比化学砂面(碱蚀砂面)加倍 平均 的哑光概况 。别的 ,机械喷砂在出产 本钱 和环保上也具有较年夜 优势。

机械抛光是铝型材抛光机长进 行的。将铝型材有法则 地平放在工作台上,通太高 速扭转 的抛光轮与概况 触压和摩擦 ,使概况 滑腻 平整,直至到达 镜面结果 。出产 中经常 用抛光来消除挤压条纹,是以 ,这时候 又称为“机械扫纹”[5]。

1.3 化学前处置

1.3.1 脱脂

工艺:200~300g/LH2SO4,室温,时候 3~5min。

1.3.2 酸性砂面

酸性砂面工艺:60~100g/LNH4HF,15~20g/L不变 剂,10g/L增进 剂,pH值1~2,温度45~55℃,时候 2~6min。酸性砂面易发生 年夜 量白色沉淀物,槽液需要轮回 过滤。废水中F-浓度高,必需 进行净化处置 。

酸性砂面处置 后需要进行短时候 的碱蚀处置 ,以除去吸附在铝概况 的氟铝酸盐膜。酸性砂面临 挤压条纹有较强的袒护 能力,外不雅 细腻,质感强,在我国普遍 利用 。

1.3.3 碱蚀和碱性砂面

碱蚀的目的是除去铝概况 天然 氧化膜,减轻或消除概况 挤压纹、划伤及其它缺点 ,同时还可完全 断根 概况 油污。碱蚀黑白 直接影响铝型材外不雅 质量,是以 碱蚀是阳极氧化前极其 主要 的工序。碱蚀工艺为:30~100g/LNaOH,15~20g/L碱蚀剂,温度45~65℃,时候 1~5min。碱蚀剂的插手 ,能有用 避免 槽液发生 沉淀和结块,耽误 槽液使用寿命。恰当 耽误 碱蚀时候 (一般8~15min)还可获得哑光概况 的铝型材,这类 处置 凡是 称为碱性砂面。

1.3.4 化学抛光

少许 室内装潢 铝型材需进行化学抛光,一般采取 “三酸”工艺[7]。“三酸”抛光发生 年夜 量NOX黄色有害气体(俗称“黄烟”),情况 污染严重。为了消除“黄烟”,开辟 了以H2SO4—H3PO4为主体的两酸抛光[7]。

1.3.5 出光

工艺为:15%~30%(体积比)HNO3,室温,时候 1~3min。也可用氧化槽废H2SO4取代 HNO3。

1.4 H2SO4阳极氧化[8]

铝合金在H2SO4溶液中进行阳极氧化生成的氧化膜,白色透明,孔隙率高,着色机能 好,出格 合用 于铝型材的氧化处置 。H2SO4阳极氧化工艺以下 :H2SO4150~180g/L;Al3+≤20g/L;温度20±2℃;电流密度1.1~1.5A/dm2;交换 电压16~18V;阳极极板纯铝板、铅板;时候 25~35min(依膜厚而定)。

温度对氧化膜机能 影响显著:温渡过 高,氧化膜耐磨性、耐蚀性下降 ,且成膜坚苦 ;温渡过 低,膜层透明度下降 ,着色机能 差,脆性加强 ,易开裂。为节制 温度20±2℃,必需 成立 冷却轮回 系统。

1.5 着色

主要有电解着色和化学着色。化学着色是将颠末 阳极氧化的铝合金浸渍在含有染料的溶液中,因为 氧化膜多孔层的吸附感化 ,染料份子 是以 进入孔隙而显色,所以化学着色也称化学染色。化学染色膜耐晒性、耐候性不如电解着色,一般只用于室内装潢 铝型材着色处置 。是以 ,铝型材主要采取 电解着色,其方式 是在含有金属离子的溶液中,经由过程 电流的感化 ,金属离子还原生成金属(或金属氧化物)沉积在氧化膜底部,因为 沉积物对光的散射感化 而显现 各类 色采 。

1.5.1 锡盐、锡-镍盐电解着喷鼻 槟色、黑色

最初的电解着色为锡盐、锡-镍盐电解着喷鼻 槟色、黑色,其工艺见表1。一般情况下,统一 锡盐或锡镍夹杂 盐电解着色槽中,经由过程 改变电压或着色时候 ,可以获得包罗 喷鼻 槟色—青铜色—咖啡色—古铜色—黑色等一系列由浅及深的色彩 (凡是 称为青铜色系)。此中 锡镍夹杂 盐系统 较单锡盐系统 更容易 获得真黑色。

表1 锡盐、锡镍夹杂 盐电解着色工艺规范

系统 工艺前提

锡盐

锡-镍夹杂 盐

SnSO4, g/L

NiSO4·6H2O, g/L

H2SO4, g/L

硼酸, g/L

不变 剂, g/L

10~15

15~18

15~20

5~8

25~35

18~20

20~30

20~25

pH值

温度(℃)

电压 (V)

时候 (min)

1.0±0.1

25±5

10~16

2~15

1.0±0.1

25±5

14~17

2~15

1.5.2 单镍盐电解着仿不锈钢色

单镍盐电解着色手艺 研究较早,但因为 该系统 对槽液杂质敏感,其工业利用 一度遭到 限制。最近几年 来经由过程 采取 特别 的电流和槽液提纯收受接管 系统,镍盐电解着色逐步 推行 。镍盐系统 主要用来着仿不锈钢色等淡色 调。表2列出了镍盐着色的典型工艺。

表2 单镍盐电解着色典型工艺

着色方式

成份及工艺

浅田法[9]

直-交换 法

柱化法[10]

Unicol法[11]

NiSO4·6H2O, g/L

硼酸 , g/L

硫酸铵 , g/L

酒石酸 , g/L

30

30

15

100

(导电盐) 150

(不变 剂) 10

150±5

40±5

90

40

100

9

pH值

温度 , ℃

电流

时候

3.5~5.5

22~28

交换 10~18V

0.5~25 min

5.5

25±5

先直流16V 2min

后交换 16V 2min

3.6~4.2

22~28

极性反转直流

20~30

直流脉冲

2~7 min

1.5.3 电解着金黄色和钛金色

金黄色电解着色以KMnO4系统 为主,其工艺为:7~12g/LKMnO4,25~35g/LH2SO4,添加剂15~25g/L,温度15~40℃,交换 电压7~10V,时候 2~4min。

钛金色是一种近似 黄金的色调,因此 也称“K金色”。其主要成份为亚硒酸,属剧毒物,且价钱 昂贵,较少利用 。

1.6 封锁

今朝 利用 最普遍的封锁 方式 为常温封锁 ,该方式 20世纪80年月 鼓起 。经常使用 的封锁 剂以氟—镍系统 为主,其工艺为:Ni2+0.8~1.2g/L,F-0.4~0.6g/L,pH值5.5~6.5温度28±2℃,时候 8~15分钟。为了包管 封锁 质量,封锁 槽液应采取 去离子水配制。

封锁 可以提高氧化膜的耐蚀性、耐候性及抗污染能力。是以 ,封锁 结果 是权衡 铝型材产物 质量的一个主要 参数。其质量要求为掉 重率不跨越 30mg/dm2[12,13]。

2 阳极氧化-电泳处置 [14]

阳极氧化-电泳处置 ,即阳极氧化落后 行电泳涂漆,凡是 简称为电泳处置 ,最早于20世纪60年月 在日本起头 采。其庇护 层为阳极氧化膜和电泳涂层的复合膜(日本称为“复合氧化膜”),是以 其耐候性优于阳极氧化型材。电泳型材外不雅 富丽 ,但漆膜易划伤,今朝 其利用 在亚洲特别 是日本较普遍。

2.1 电泳工艺流程

工艺流程:脱脂→水洗→碱蚀→水洗→水洗→出光→水洗→水洗→阳极氧化→水洗→纯水洗→电解着色→水洗→热纯水洗→冷纯水洗→电泳→RO1水洗→RO2水洗→沥水→烘烤(180℃,25~30min)

2.2 电泳装备

电泳装备 主要包罗 电泳槽、轮回 系统、精制收受接管 系统、电源、烘烤系统等(见图3)。

2.3 电泳涂料及复合膜

铝型材电泳涂料主要成份 为丙烯酸树脂,并以有机胺或无机碱为中和剂,固化剂为三聚氰胺甲醛树脂,别的 还包罗 颜料、溶剂、添加剂等成份。早期 主如果 透明清漆,后来又开辟 了亚光(消光)漆、白色漆和彩色漆。今朝 ,仍以透明清漆最为普遍,而亚光、彩色电泳则利用 较少。表3列出了市场上主要电泳型材及其复合涂层的布局 [15]。

表3 电泳涂漆型材及其复合膜布局

电泳

型材

工 艺

复合膜断面图

阳极

氧化

电解

着色

电泳涂漆

清漆

亚光

白色

彩色

有光泽

雪白 色

亚光

雪白 色

有光泽

着色

亚光

着色

白色

彩色

透明

彩色

透明

3 粉末喷涂

铝型材粉末涂料主要为热固性饱和聚酯,其色彩 种类较多,可以按照 用户需要改换 粉末。粉末涂层其局部厚度应节制 在40µm~120µm之间。粉末涂层坚忍 耐用,耐化学介质机能 好,出产 简单,在铝型材概况 处置 中据有 较年夜 比重(约35%),最近几年 来在我国成长 较快。

3.1 喷涂前处置

铝型材喷涂前要进行化学前处置 ,使概况 构成 平均 的化学转化膜,以提高涂层的附出力 和耐蚀性。经常使用 工艺有:

(1)脱脂→水洗→碱蚀→水洗→出光→水洗→化学转化→水洗→水洗→烘干(60~85℃)

(2)“三合一”清洗→水洗→水洗→化学转化→水洗→水洗→烘干(60~85℃)

化学转化处置 分为铬化、磷铬化[16]及无铬化学处置 [17]。因为 铬化膜的耐蚀性好,与漆层附出力 强,工艺不变 ,利用 较广。但六价铬致癌,污染情况 。无铬化学氧化机能 远不及铬化、磷铬化,其利用 遭到 必然 限制。

3.2 粉末静电喷涂

粉末静电喷涂是将喷枪头上的金属导流环接上高压负极,铝型材接地构成 正极,当紧缩 空气将粉末从供粉桶经输送管送至喷枪导流环时,负极发生 电场放电而使粉末带上负电荷,在静电力和紧缩 空气的配合 感化 下,粉末从枪口飞向铝型材并平均 地吸附于概况 ,颠末 加热,粉末熔解并流平固化成平均 的涂层,其工艺流程如图4。

4 氟碳漆喷涂

氟碳喷涂采取 静电液相喷涂法,为了获得 机能 良好 的涂层,一般采取 二层、三层、四层工艺,此中 以二层、三层工艺为主。具体工艺流程为:化学前处置 →底漆静电喷涂→流平→面漆静电喷涂→流平→罩光漆静电喷涂→流平→烘烤固化。

氟碳涂料以聚偏二氟乙烯树脂(PVDF)为基料,加以金属粉合成,具有金属光泽。氟碳涂层耐紫外线辐射,其耐蚀机能 优于粉末涂层,一般用于高级 铝型材的概况 处置 。

5 木纹处置 [18,19]

木纹处置 90年月 末起头 引入我国,主要用于室内装潢 型材的概况 处置 。木纹处置 今朝 主要采取 转印法,它是在颠末 粉末静电喷涂及格 的铝型材概况 贴上一层印有必然 图案(木纹、年夜 理石纹)的渗透膜,然后抽真空,使渗透膜完全笼盖 在铝型材概况 ,再颠末 加热,使渗透膜上的油墨转移,渗透 粉末涂层,从而使铝型材概况 构成 与渗透膜上图案完全一样的外不雅 。木纹处置 是在粉末涂层长进 行的,是以 ,粉末涂层的筹办 与粉末喷涂型材的出产 工序完全不异 ,只是所用粉末必需 与热渗透膜匹配,不然 可能不容易 上纹,其膜厚宜节制 在60~90µm。

木纹处置 工艺流程为:

前处置 →粉末喷涂→烘烤→查验 及格 →手工贴膜→抽真空→入炉加热→出炉消除 真空→冷却撕膜→查验 包装

抽真空时应公道 节制 真空度,太高 或太低 的真空度城市 造成无图纹或图纹恍惚 。转印温度宜节制 在175~195℃。温度高,会呈现 色差、印斑等缺点 ,温度太低,会造成图纹恍惚 。

6 成长 趋向

今朝 ,铝型材概况 处置 工艺相对成熟,其产物 也丰硕 多彩。与发财 国度 比拟 ,我国铝型材概况 处置 仍有较年夜 差距,主要表示 出产 装备落后,情况 污染严重,能耗高。是以 ,将来 一按时 期,铝型材概况 处置 的成长 趋向 是开辟 并推行 洁净 环保、高效节妙手 艺 ,其具体表示 为:

(1)喷涂前处置 的无铬化学氧化工艺。当前的无铬氧化槽液不变 性和膜层机能 仍很难知足 要求,需要进一步提高和完美 。

(2)环保型电解抛光手艺 。开辟 以有机醇为主要成份 的电解抛光工艺不单 有益 环保,而且抛光结果 比“传统三酸”更好,成长 前程 被广为看好。

(3)高速高效阳极氧化手艺 [20]。经由过程 改变电流波形、槽液成份等,使成膜速度提高至1µm/min,其出产 效力 可提高约3倍。

(4)电解着色向多色采 化标的目的 成长 。为了出产 更多色彩 的阳极氧化型材,欧洲起头 采取 多色化电解着色手艺 [21],即在统一 电解着色槽中可以获得 红、黄、蓝、灰等多种色彩 。该手艺 已有益 用 ,但年夜 批量出产 主要为蓝色、灰色铝型材,其利用 仍需进一步研究。

(5)槽液闭路轮回 收受接管 手艺 和装备[22]。阳极氧化出产 各工序采取 闭路轮回 收受接管 ,不单 可以实现低排放或零排放,还可提高槽液不变 性,下降 化学品耗损 。主要包罗 氧化槽液除铝收受接管 硫酸;碱蚀槽分手 Al(OH)3收受接管 碱,镍盐电解着色收受接管 镍并除去杂质,常温封锁 除沉淀和金属杂质等。

(6)坚忍 耐划、超强耐候性的电泳涂料。今朝 电泳漆存在容易呈现 划痕的错误谬误 ,在丰硕 电泳涂层外不雅 的同时,应开辟 坚忍 耐划、耐候性更强的阳极电泳涂料。

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