铝合金酸蚀脱脂工艺参数

为了提高铝合金的耐蚀性和耐候性,我们需要进行喷涂,在喷涂前需要进行酸蚀脱脂去除铝材表面油脂和杂物等,那铝合金酸蚀脱脂工艺参数都有哪些呢?其主要有以下几个:

1、硫酸

稀硫酸是一种非氧化性的无机酸,对铝合金型材有轻微的化学浸蚀作用,使用成本较低,酸雾挥发性少。硫酸能溶解、剥离铝及铝合金表面形成的自然氧化膜;裸露的铝合金基体与硫酸发生反应,起到活化铝表面的作用。当槽液中硫酸浓度低于30%时,铝的化学溶解速度随硫酸浓度的增加而缓慢地增加,铝材溶解损耗量少;当槽液中硫酸浓度超过30%以后,铝的腐蚀速度迅速加快,易产生过腐蚀,光亮度下降。一般来说,槽液中硫酸浓度不宜超过15%。

2、氟化氢铵

氟离子在酸蚀脱脂液中作脱除氧化膜的加速剂,能加速溶解铝表面的氧化膜,消除或减少挤压模痕和其他缺陷,使铝型材表面平整光洁、均匀一致。氟是一种体积小、电负性较强的卤族元素,对铝能起强烈的氧化作用,与杂质有一定的络合能力,能溶解铝合金表面的锰、铜、硅等合金元素和杂质,抑制和除去铝材上的黑色挂灰,获得较光亮的金属表面。氟化氢铵的化学稳定性强于氢氟酸的,对人体皮肤的伤害作用小于氢氟酸的,因此,采用氟化氢铵取代氢氟酸为溶液提供氟离子,在生产中使用比较安全,还可以减轻氟离子对不锈钢设备的腐蚀。脱除氧化膜的腐蚀速度随氟化氢铵浓度的增加而增长,氟化氢铵含量不宜过高,否则反应剧烈易造成过腐蚀,降低铝表面光泽,不利于后续的铬酸盐转化处理。

3、柠檬酸

柠檬酸在酸蚀脱脂液中主要起缓蚀作用,能有效地抑制铝在酸性介质中的腐蚀。

柠檬酸是三元有机酸,能在铝基体表面进行物理和化学吸附,改变金属/溶液界面的双电层结构,增加金属离子化过程的活化能,从而使腐蚀速度减慢,降低铝材的损耗量,避免发生过腐蚀。柠檬酸是金属离子的络合剂,能与从酸蚀液中溶解下来的铝、镁、铁等离子形成稳定的络合物,减少槽液中铝离子的含量,掩蔽槽液中杂质的干扰,使溶液稳定,减少沉淀,从而延长酸蚀脱脂液的使用寿命。柠檬酸的加入,对减少铝损耗、降低化工材料消耗、减少槽液沉渣、改善操作条件均有一定的作用。

4、硝酸钠

硝酸钠是酸蚀脱脂液中的氧化剂,对铝合金具有良好的光亮和整平效果。硝酸钠的作用是使铝材表面发生氧化反应,形成的氧化铝钝化膜遏制了铝表面凹陷处的酸性择优浸蚀,使铝型材的腐蚀面平整、光洁。

5、硫酸铁

三价铁离子能加速对铝型材表面进行腐蚀和脱除氧化膜,Fe3+可以在铝材表面发生置换反应,形成微电池,使铝表面产生微量氢气,将油污带出铝表面,反应过程AL+Fe3++2H+→AL3++Fe2++H2↑。槽液中的氧化剂能将上述反应产生的Fe2+重新氧化成Fe3+,减少Fe2+的积累,使槽液稳定,因此Fe3+在反应过程中自身不消耗,主要起促进作用,可提高铝材的除污速度和光洁度。6.二丙二醇在酸蚀脱脂液中加入二丙二醇等易溶于水、微毒类的有机低分子增溶剂,能大大降低溶液的表面张力,显著改善酸蚀脱脂液的清洗能力和溶液稳定性。油脂的分子结构中有较长的烃基,与有机溶剂的结构相似,可以互相溶解,因此,利用有机溶剂对油脂具有很强的溶解能力的特点,可以提高酸蚀脱脂液的脱脂效果。

7、脱脂剂

铝材表面上的油脂通常可分为矿物油脂和动植物油脂两大类型,表面活性剂对上述油脂有良好的润湿、乳化能力,在酸蚀脱脂过程中,表面活性剂吸附在油与溶液的界面上,其亲水基因指向溶液,亲油基因指向油污,定向地排列,使油和溶液的界面张力大大降低,油脂在金属表面的附着力减弱,在酸腐蚀金属产生氢气的机械剥离作用下,油污松动,容易分散成极小的油珠脱离金属表面悬浮于溶液中,表面活性剂的增溶作用可防止脱下来的油污再粘附到铝材表面。常温下提高除油效率的关键是表面活性剂的选择和配比优化,应根据表面活性剂的表面张力、浊点、临界胶束浓度以及亲憎平衡值(HLB值),选择多种对油污吸附性、润湿性和分散性好,渗透力和乳化力特别强,泡沫少,生物降解性好,在酸性溶液中性能稳定的阴离子型和非离子型表面活性剂进行复配,复配时要将HLB值调整至12-16,以适合溶液清洗的范围。复配后两者的协同效应可以达到互相补偿及增效之目的,使溶液的表面张力和临界胶束浓度下降,浊点升高,表面活性增加,润湿性能和净洗作用都得到明显的改善。在采用喷淋方式进行酸蚀脱脂时,由于机械力的作用会产生大量泡沫,使溶液以泡沫的形式大量从槽中溢出,因此,应加入适量的消泡剂抑制泡沫的产生。试验表明,选择磺酸盐类阴离子型表面活性剂和烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚类非离子型表面活性剂进行复配,可以获得良好的除油效果。

8、温度

试验结果表明,除油脱除氧化膜的速度随温度升高而加快,温度的升高可以降低油污黏度和界面张力,提高酸液对铝材的浸蚀能力,增强表面活性剂与油污的乳化作用。温度低于5℃时,除油脱除氧化膜的速度减慢,影响生产进度;温度高于40℃时,酸蚀脱脂液组分易挥发,产生酸雾,酸液损耗增大,能耗增加,铝材易产生过腐蚀和黑色挂灰。因此,酸蚀脱脂液的使用温度应控制在5℃-40℃范围内。

9、时间

处理时间过短,工件表面的油污、自然氧化膜没有完全除净,会阻碍铬酸盐转化成膜反应的正常进行;处理时间过长,会使铝的损耗量增加,工件表面粗糙,光泽度下降,生产效率降低。处理时间与铝材成分、表面油污的多少、自然氧化膜的厚度、处理温度和方式等密切相关,一般取1min-5min,以油污、自然氧化膜完全清除干净为原则来确定该工件的最佳酸蚀脱脂时间。