铝型材喷涂化学转化处理工艺现状探析范文

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铝型材喷涂化学转化处理工艺现状探析

摘要:在目前的铝型材喷涂化学转化处理主要是采用铬化法、磷铬化法和无铬化学转化法进行喷涂转化。本文将首先分析喷涂过程对化学材料性能的具体要求，进一步分析在喷涂过程中常见的问题，并提出相关的解决办法，最后分析在当前的铝型材喷涂中主要的化学转化处理工艺类型，希望可以为今后的铝型材喷涂提供参考和帮助。

关键词:铝型材;转化膜;处理工艺;现状;发展

不同的材料使用方向对铝材的成分要求也不同，目前铝材主要成分通常有镁、硅、钙、锰等合金元素。在后续的生产过程中，往往会加入其它不同的金属元素，因不同元素之间的电极电位不同，使得金属的元素变得不稳定，出现原电池效应，进一步降低了铝材的抗腐蚀能力。因此就需要对铝材进行喷涂，防止铝材受到腐蚀。铝型材的化学保护膜是可以通过化学反应形成的。在日常的生产生活中，通常使用化学转化法，而不使用电化学法，使用电化学法进行转化的成本高，导致企业的经济利润下降。使用化学转化处理法通常包括浸泡式、喷淋式、涂覆式等方式，对于不同的形式的铝型材需要采用不同的处理方式，比如卧式需要采用浸泡式，立式线采用喷淋式。在我国保护环境的号召下，同时美国、欧盟等对我国汽车生产产品的规定中要求不允许使用含铬转化膜，因此，当前我国汽车配件的生产和电子产品的生产已经禁止使用含铬的转化膜，同时也就迫切的需要推进无铬化学转化处理技术的应用。

一、铝型材喷涂对化学转化膜的具体要求

在目前的粉末喷涂生产中，对喷涂产品的过程和结果进行了严格的标准限制。在进行喷涂前，应首先对材料进行预处理，保证后续的材料能很好的附着。同时，在采用铬处理时，应对转化膜的厚度进行限制，避免产品不合格现象出现。对喷涂后的材料应进行转化膜和涂层附着力的测试，主要内容包括以下几个方面:(1)附着力:在涂层进行划格实验后，要求附着力的等级应达到0级。(2)抗冲击性:在对涂层进行冲击试验后，应注意观察涂层有无开裂现象，有开裂现象则属于不合格产品，但是在冲击试验后，是允许四周有小皱纹出现的。(3)抗弯曲性:对涂层进行弯曲试验，要求涂层不能出现开裂现象。(4)耐沸水性:将涂层持续煮沸2小时后，涂层不能出现裂痕、气泡和脱落等现象，但允许颜色出现轻微变化。(5)杯突试验:对涂层施加一定的压力，当压陷深度达到6毫米厚时，要求涂层没有开裂。(6)CASS:使用120h铜进行老化试验，要求试验完成后的缺陷面积在规定数据内。在完成了以上六项试验后，全部合格才符合国标GB5237．4-2004标准的要求。

二、喷涂常见问题与前处理的关系

喷涂常见的问题主要有涂层开裂、出现皱纹和涂层脱落等现象。通过调查发现，在生产过程中主要质量问题为:颗粒、脱落、凹坑、涂层有附着物和吐粉现象。出现颗粒的原因:材料表面不光滑，或者粉末的质量不合格，导致涂抹时出现颗粒。同时，在生产过程中周围环境灰尘含量高，也会出现颗粒。涂层脱落现象的原因:涂层附着力不够，结合情况不好会导致后期出现涂层脱落现象。凹坑:在涂抹前如果前处理不合格，导致表面有油渍附着，则会出现凹坑现象。涂层表面有附着物:空气中的粉尘含量太高，同时在烘烤过程中烘烤炉中有灰尘也会出现附着物。因此在处理过程中，应注意化学转化膜贴合程度，无附着物、灰尘等现象。在脱脂、中和和化学处理等加工工序后都需要进行水洗，以保证铝材表面洁净状态。在对铝材进行预处理后，应注意对铝材进行烘干，保证表面没有水分残留，此过程中应将温度控制在90℃以下。

三、化学转化处理工艺的种类以及优缺点

(一)铬化法

用铬化法制成的保护膜抗腐蚀性最佳，因此，铬化膜不仅用在铝合金涂层的底层，同时也可以当成涂层直接使用，但是该特点在磷铬酸处理和无铬钝化处理中是不可以实现的。铬酸溶液的成分主要有铬酸盐、酸、氟化物等成分，以上成分对环境的污染小，同时酸性铬酸盐溶液的酸碱度较易控制。铬酸盐处理过程主要包括以下几个过程:(1)表面浸蚀过程:Al+3H+→Al3++3H(2)铬酸盐的还原过程:6H+2CrO3→2Cr(OH)3(3)成膜过程:2Al3++4H2O→2AlO(OH)+6H+Cr(OH)3+CrO3→Cr(OH)2HCrO2(4)过量铝离子的络合过程:Al3++3F-→AlF3

(二)磷铬化法

使用磷铬化法形成的磷铬化膜虽然抗腐蚀性比铬化膜差，但是磷铬酸盐的生态环境问题并不突出，其成分主要包含:酸性磷酸盐、酸性铬酸盐或碱性铬酸盐，以及游离的氟化物和络合物，对环境的危害较小。

(三)无铬化学转化膜

出于对环境保护的需要。无铬化学转化膜在近几年投入范围慢慢增大，比如在铝罐工业方面以氟锆酸、硝酸和硼酸为基础配方的处理方式。自从从20世纪末后，无铬化学转化处理技术发展迅速，并且已经广泛的应用在钢卷材等方面，相比之下，该技术在铝合金建筑行业的应用发展较为缓慢，其大部分都是氟-双阳离子体系，在这种体系下生成的膜为无色或者呈现蓝色。其反应过程主要包括:(1)金属铝的反应:2Al+6H+→2Al3++H2↑→2AlO(OH)+H2↑Al3++3F－→AlF3(2)铝化合物的形成:Al3++TiF62－→AlF62－+Ti4+(3)锆和钛盐的形成:2Al+6H++3TiF62－+5H20→2AlOF．3TiOF2+10HF+3H2↑2Al+6H++3ZrF62－+5H2O→2AlOF．3ZrOF2+10HF+3H2↑除此之外，还可以用铈酸盐来处理无铬化学转化膜，铈酸盐溶液呈酸性，主要成为是铈离子和促进剂，同时反应的处理温度较高，为40℃到50℃，生成的转化膜多呈黄色，同时也可根据观察转化膜颜色深浅变化来分析转化膜的质量，该特点有利于对产品的质量进行检测。铈酸盐处理生成的转化膜抗腐蚀性较好，可以与铬化膜相媲美，这也是无铬化学转化膜应用广泛的原因之一。

四、结语

在目前的材料生产中，虽然对于铝材表面喷涂的化学处理方法种类非常多，但是在市场的考验和环境保护要求下，真正可以大规模投入使用的铝型材喷涂处理技术甚少，导致无法大规模的进行生产，在未来的发展中，无铬化学将会慢慢的取代铬化，进一步为建筑建设等生产提供保障和便利。

参考文献:

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［2］朱祖芳．铝合金阳极氧化与表面处理技术［M］．北京:化学工业出版社，2004．

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