鋁型材噴涂化學轉化處理工藝現狀探析范文

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摘要:在目前的鋁型材噴涂化學轉化處理主要是采用鉻化法、磷鉻化法和無鉻化學轉化法進行噴涂轉化。本文將首先分析噴涂過程對化學材料性能的具體要求，進一步分析在噴涂過程中常見的問題，并提出相關的解決辦法，最后分析在當前的鋁型材噴涂中主要的化學轉化處理工藝類型，希望可以為今后的鋁型材噴涂提供參考和幫助。

關鍵詞:鋁型材;轉化膜;處理工藝;現狀;發展

不同的材料使用方向對鋁材的成分要求也不同，目前鋁材主要成分通常有鎂、硅、鈣、錳等合金元素。在后續的生產過程中，往往會加入其它不同的金屬元素，因不同元素之間的電極電位不同，使得金屬的元素變得不穩定，出現原電池效應，進一步降低了鋁材的抗腐蝕能力。因此就需要對鋁材進行噴涂，防止鋁材受到腐蝕。鋁型材的化學保護膜是可以通過化學反應形成的。在日常的生產生活中，通常使用化學轉化法，而不使用電化學法，使用電化學法進行轉化的成本高，導致企業的經濟利潤下降。使用化學轉化處理法通常包括浸泡式、噴淋式、涂覆式等方式，對于不同的形式的鋁型材需要采用不同的處理方式，比如臥式需要采用浸泡式，立式線采用噴淋式。在我國保護環境的號召下，同時美國、歐盟等對我國汽車生產產品的規定中要求不允許使用含鉻轉化膜，因此，當前我國汽車配件的生產和電子產品的生產已經禁止使用含鉻的轉化膜，同時也就迫切的需要推進無鉻化學轉化處理技術的應用。

一、鋁型材噴涂對化學轉化膜的具體要求

在目前的粉末噴涂生產中，對噴涂產品的過程和結果進行了嚴格的標準限制。在進行噴涂前，應首先對材料進行預處理，保證后續的材料能很好的附著。同時，在采用鉻處理時，應對轉化膜的厚度進行限制，避免產品不合格現象出現。對噴涂后的材料應進行轉化膜和涂層附著力的測試，主要內容包括以下幾個方面:(1)附著力:在涂層進行劃格實驗后，要求附著力的等級應達到0級。(2)抗沖擊性:在對涂層進行沖擊試驗后，應注意觀察涂層有無開裂現象，有開裂現象則屬于不合格產品，但是在沖擊試驗后，是允許四周有小皺紋出現的。(3)抗彎曲性:對涂層進行彎曲試驗，要求涂層不能出現開裂現象。(4)耐沸水性:將涂層持續煮沸2小時后，涂層不能出現裂痕、氣泡和脫落等現象，但允許顏色出現輕微變化。(5)杯突試驗:對涂層施加一定的壓力，當壓陷深度達到6毫米厚時，要求涂層沒有開裂。(6)CASS:使用120h銅進行老化試驗，要求試驗完成后的缺陷面積在規定數據內。在完成了以上六項試驗后，全部合格才符合國標GB5237．4-2004標準的要求。

二、噴涂常見問題與前處理的關系

噴涂常見的問題主要有涂層開裂、出現皺紋和涂層脫落等現象。通過調查發現，在生產過程中主要質量問題為:顆粒、脫落、凹坑、涂層有附著物和吐粉現象。出現顆粒的原因:材料表面不光滑，或者粉末的質量不合格，導致涂抹時出現顆粒。同時，在生產過程中周圍環境灰塵含量高，也會出現顆粒。涂層脫落現象的原因:涂層附著力不夠，結合情況不好會導致后期出現涂層脫落現象。凹坑:在涂抹前如果前處理不合格，導致表面有油漬附著，則會出現凹坑現象。涂層表面有附著物:空氣中的粉塵含量太高，同時在烘烤過程中烘烤爐中有灰塵也會出現附著物。因此在處理過程中，應注意化學轉化膜貼合程度，無附著物、灰塵等現象。在脫脂、中和和化學處理等加工工序后都需要進行水洗，以保證鋁材表面潔凈狀態。在對鋁材進行預處理后，應注意對鋁材進行烘干，保證表面沒有水分殘留，此過程中應將溫度控制在90℃以下。

三、化學轉化處理工藝的種類以及優缺點

(一)鉻化法

用鉻化法制成的保護膜抗腐蝕性最佳，因此，鉻化膜不僅用在鋁合金涂層的底層，同時也可以當成涂層直接使用，但是該特點在磷鉻酸處理和無鉻鈍化處理中是不可以實現的。鉻酸溶液的成分主要有鉻酸鹽、酸、氟化物等成分，以上成分對環境的污染小，同時酸性鉻酸鹽溶液的酸堿度較易控制。鉻酸鹽處理過程主要包括以下幾個過程:(1)表面浸蝕過程:Al+3H+→Al3++3H(2)鉻酸鹽的還原過程:6H+2CrO3→2Cr(OH)3(3)成膜過程:2Al3++4H2O→2AlO(OH)+6H+Cr(OH)3+CrO3→Cr(OH)2HCrO2(4)過量鋁離子的絡合過程:Al3++3F-→AlF3

(二)磷鉻化法

使用磷鉻化法形成的磷鉻化膜雖然抗腐蝕性比鉻化膜差，但是磷鉻酸鹽的生態環境問題并不突出，其成分主要包含:酸性磷酸鹽、酸性鉻酸鹽或堿性鉻酸鹽，以及游離的氟化物和絡合物，對環境的危害較小。

(三)無鉻化學轉化膜

出于對環境保護的需要。無鉻化學轉化膜在近幾年投入范圍慢慢增大，比如在鋁罐工業方面以氟鋯酸、硝酸和硼酸為基礎配方的處理方式。自從從20世紀末后，無鉻化學轉化處理技術發展迅速，并且已經廣泛的應用在鋼卷材等方面，相比之下，該技術在鋁合金建筑行業的應用發展較為緩慢，其大部分都是氟-雙陽離子體系，在這種體系下生成的膜為無色或者呈現藍色。其反應過程主要包括:(1)金屬鋁的反應:2Al+6H+→2Al3++H2↑→2AlO(OH)+H2↑Al3++3F－→AlF3(2)鋁化合物的形成:Al3++TiF62－→AlF62－+Ti4+(3)鋯和鈦鹽的形成:2Al+6H++3TiF62－+5H20→2AlOF．3TiOF2+10HF+3H2↑2Al+6H++3ZrF62－+5H2O→2AlOF．3ZrOF2+10HF+3H2↑除此之外，還可以用鈰酸鹽來處理無鉻化學轉化膜，鈰酸鹽溶液呈酸性，主要成為是鈰離子和促進劑，同時反應的處理溫度較高，為40℃到50℃，生成的轉化膜多呈黃色，同時也可根據觀察轉化膜顏色深淺變化來分析轉化膜的質量，該特點有利于對產品的質量進行檢測。鈰酸鹽處理生成的轉化膜抗腐蝕性較好，可以與鉻化膜相媲美，這也是無鉻化學轉化膜應用廣泛的原因之一。

四、結語

在目前的材料生產中，雖然對于鋁材表面噴涂的化學處理方法種類非常多，但是在市場的考驗和環境保護要求下，真正可以大規模投入使用的鋁型材噴涂處理技術甚少，導致無法大規模的進行生產，在未來的發展中，無鉻化學將會慢慢的取代鉻化，進一步為建筑建設等生產提供保障和便利。

參考文獻:

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作者:段娟 單位:山西銀河電子設備廠