第三章--铝材的化学预处理.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章：铝材的化学预处理,1,阳极氧化的处理工艺,脱脂,封孔或电泳,碱腐蚀或化学抛光,电解着色,阳极氧化,出光除灰,自然发色,化学染色,每一工艺步骤之间需两至三道水洗,阳极氧化工艺流程：,脱脂,碱蚀或抛光,中和,着色,封孔或电泳,预处理,：,后处理,：,阳极氧化,注：在每个工序之后都会有相应的水洗，前处理段可以用自来水，后处理段必须使用纯净水,1.,化学预处理的定义及作用,采用化学溶液或者溶剂对铝表面进行预处理的工艺，它可以有效除去原始铝材表面的油污、污染物和自然氧化膜等，使铝材获得润湿均匀的清洁表面。,2.,化学预处理常用工艺流程,常用的化学预处理方法有脱脂、碱洗、除灰、氟化物砂面处理、水洗等方法。根据待处理铝材的用途，对表面质量的要求，可采用不同的化学预处理工艺流程,3.,脱脂的原理及作用,油脂在酸性脱脂液中会发生水解反应生成甘油和相应的高级脂肪酸，在少量润湿剂和乳化剂协助下油脂更容易溶解，提高脱脂效果。经脱脂处理可清除铝表面的油脂和灰尘等，使后道碱洗比较均匀。,5,4.,碱洗的原理及作用,将铝材放入以氢氧化钠为主要成分的强碱性溶液中进行浸蚀反应，进一步除去表面的脏污，彻底去除铝表面的自然氧化膜，显露出纯净的金属基体以便进行后续的阳极氧化处理。,5.,除灰的原理及作用,碱洗后产品表面往往会附着一层不溶于碱洗槽液的金属化合物及其碱洗产物，它们是一层灰褐色或灰黑色挂灰。除灰的目的就是除去这层不溶于碱液的挂灰，以防至后道阳极氧化工序槽液的污染。,6.,氟化物砂面处理的原理及作用,氟化物砂面处理是利用氟离子使铝材表面生产高度均匀、高密度点腐蚀的一种酸性浸蚀工艺，目的是消除产品表面的挤压痕并生成平整的表面。但由于氟化物砂面处理工艺存在严重的环境污染问题，目前已不与推广使用。,脱脂的目的,可清除铝材表面的：,植物,动物和矿物油,/,脂肪,自然氧化膜,机加工过程中的残留物,以保证在碱洗工序中，制品表面腐蚀均匀和碱洗槽的清洁，从面提高氧化制品质量。,脱脂剂类型,1、碱性脱脂剂,2、酸性脱脂剂,3、乳化脱脂剂,组成物：皂化剂、乳化剂、络合剂、缓蚀剂、表面活性剂,9,碱性脱脂剂,碱性溶液：,NaoH+添加剂（乳化剂）,利用溶液中的某些碱性物质与油污发生皂化或乳化作用来达到除油污之目的。,皂化作用,除去动、植物油,乳化作用,除去矿物油,10,皂化反应：,C,3,H,5,（,C,17,H,35,COO）,3,3NaOH,硬脂酸 苛性钠,3C,17,H,35,COONa3C,3,H,5,（,OH）,3,肥皂,甘油,乳化作用：略,11,脱脂剂的主要成分,无机主份,:,清洗，除油，碱腐蚀,磷酸盐,硼酸盐,碳酸盐,氢氧化物,硅酸盐,表面活性剂,:,润湿，乳化,阴离子表面活性剂,阳离子表面活性剂,非离子表面活性剂,螯合物,:,水的硬度,活化作用,葡糖酸盐,/,酯,膦酸盐,/,酯,3.,非离子表面活性剂,:,例如,:,1.,阳离子表面活性剂,:,例如,:,N,CH,3,CH,3,CH,3,+,Cl,-,O,2.,阴离子表面活性剂,:,例如,:,C,O,-,Na,+,C-O-CH,2,-CH,2,-,n,OH,清洗用表面活性剂的分类,脱脂剂-你应该知道些什么!,如果客户使用自己做的酸性清洗剂，一定要确保在碱腐蚀之前有非常好的水洗,!,如果使用的是酸性清洗剂，它能起到清洗效果吗,?,酸性清洗剂会,非常,快地被油脂所饱和,.,非硅酸盐类的碱性清洗剂可以节约处理步骤并节约能源,.,碱性清洗剂使用寿命更长,!,成份及其作用：,NaOH：皂化反应，除油作用。,Na,2,CO,3,（碳酸钠）、,Na,3,PO,4,（磷酸三钠）：缓冲剂，保持溶液,PH1011。,硅酸钠（水玻璃）：湿润剂、乳化剂、分散剂，不易水洗去掉,酸性溶液,H,2,SO,4,、,HNO,3,等,Al+H,2,SO,4,=Al,2,（,SO,4,）,3,+H,2,利用,H,2,小泡包围油珠，离开铝表面层达到除油目的。,15,铝的（电）化学抛光和化学转化,1.,化学抛光或电化学抛光的作用,化抛是高级精饰处理方法，能去除铝制品表面轻微的模痕和擦划伤条纹，去除机械抛光中可能形成的摩擦条纹、热变形层、氧化膜等，使粗糙的表面趋于光滑从而获得近似镜面光亮的表面，提高了铝制品的装饰效果。,2.,化抛的原理,化抛是通过控制铝材表面选择性的溶解，使铝材表面微观凸出部分较其凹洼部分优先溶解，从而达到表面平整光亮的目的。电化抛的原理是尖端放电，其他的化抛类似。,化学抛光,工艺,最常用的是三酸抛光：,H,3,PO,4,75v/v(体积比)、H,2,SO,4,15、HNO,3,10、Cu（NO,3,）,2,或 CuSO,4,少量。,抛光质量好，操作简单。缺点是成本高，污染重。代替方法是碱性抛光技术。,17,电,化学抛光工艺,H,3,PO,4,4080%、H,2,SO,4,415%、H,2,CrO,4,0.29%、H,2,O余,温度：7090，时间：13min，电流密度：1015A/dm,2,多用于表面光洁性要求很高的装饰材料。,18,19,20,3.,化学转化的作用,化学转化主要用于保护铝及其合金不受腐蚀，可直接用作涂层或者作为有机聚合物的底层，不仅解决了涂层与铝的附着性，也可提高有机聚合物涂层的耐腐蚀性。,4.,化学转化的原理,在化学处理溶液中金属铝表面与溶液中化学氧化剂反应生成化学转化膜的化学处理过程，常见的化学转化分为化学氧化处理、铬酸盐处理、磷铬酸盐处理和无铬化学转化。,这将在下一步喷涂工艺上着重讲解,碱蚀的目的,除去铝材表面的自然氧化膜，使金属基体暴露出来，活化表面，有利于氧化着色。,整平基体表面，使其均匀一致。,调整金属光泽。,进一步除去铝材表面污物。,碱蚀槽溶液中的化学反应,碱蚀过程主要有以下三步化学反应：,Al,2,O,3,2NaOH 2NaAlO,2,H,2,O,2Al 2NaOH 2H,2,O 2NaAlO,2,3H,2,2NaAlO,2,4H,2,O 2Al（OH）,3,2NaOH,Al,2,O,3,3H,2,O,第一步反应是除去铝材表面的天然氧化膜；,第二步是铝基体与碱反应，起整平表面的作用；,第三步是前二步反应所生成的偏铝酸钠不断水解，生成胶状的氢,氧化铝和苛性钠，氢氧化铝进而脱水变成,Al,2,O,3,硬水铝石。,现在工业上普遍使用长寿命碱蚀添加剂。,添加剂的作用：,具有防止产生铝石、增光、整平、缓蚀等多种作用。,特点：,允许溶存,Al,3+,铝量达,100g/l（甚至120g/l）以上，而不会产生硬水铝石，即使偶有发生水解也不结块，易于清除。,具有缓蚀整平功能，碱蚀效果更好。,铝腐蚀率能保持在,1 2%之间，减少铝溶蚀量及氢氧化钠消耗量。,23,碱蚀工艺：,NaOH：50 60 g/l，碱蚀添加剂：视说明书要求，温度：50 70,时间：视工艺要求,24,碱腐蚀速度,g/(m,2,x min),铝离子浓度g/l,碱腐蚀的速度取决于铝离子的浓度,中 和（出光,、除灰）,目的：,中和残碱，防止污染氧化槽。洗去残留在表面的,Cu、Fe、Zn、Si、Mn等元素的氧化物（挂灰），光亮表面。,方法：,1,）硝酸法：,HNO,3,150 250g/l，温度室温，时间：1 3分钟,为氧化性酸，出光效果较好，但成本高，易污染氧化槽，烟雾大。,26,2,）硫酸法：,H,2,SO,4,150 250g/l，温度：室温，时间：3 5分钟。出光效果不甚理想，可加入少量氧化剂（HNO,3,、,H,2,O,2,），以增强其氧化性，或加入添加剂。不污染氧化槽，成本低。,27,3,）硝酸,+氢氟酸（3：1体积比）,用于高硅铝合金、铸造铝合金。,28,水洗-目的!,清除前一步骤的残留物,防止或减少残留物带入下一处理步骤,降低化学品的使用成本,避免每一处理步骤产生交叉干扰,是质量控制的重要步骤,.,控制,PH,值、清洗时间、清洁程度（有害离子）。,