鋁型材噴涂化學轉化處理工藝現(xiàn)狀與發(fā)展

段娟

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(xiàn)狀；發(fā)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(xù)的生產(chǎn)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(wěn)定，出現(xiàn)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(chǎn)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(yè)的經(jīng)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(huán)境的號召下，同時美國、歐盟等對我國汽車生產(chǎn)產(chǎn)品的規(guī)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(chǎn)和電子產(chǎn)品的生產(chǎn)已經(jīng)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(chǎn)中，對噴涂產(chǎn)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(xù)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(chǎn)品不合格現(xiàn)象出現(xiàn)。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(nèi)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(xiàn)象，有開裂現(xiàn)象則屬于不合格產(chǎn)品，但是在沖擊試驗后，是允許四周有小皺紋出現(xiàn)的。（3）抗彎曲性：對涂層進行彎曲試驗，要求涂層不能出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。（4）耐沸水性：將涂層持續(xù)煮沸2小時后，涂層不能出現(xiàn)裂痕、氣泡和脫落等現(xiàn)象，但允許顏色出現(xiàn)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(guī)定數(shù)據(jù)內(nèi)。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(xiàn)皺紋和涂層脫落等現(xiàn)象。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)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(xiàn)象。出現(xiàn)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(xiàn)顆粒。同時，在生產(chǎn)過程中周圍環(huán)境灰塵含量高，也會出現(xiàn)顆粒。涂層脫落現(xiàn)象的原因：涂層附著力不夠，結合情況不好會導致后期出現(xiàn)涂層脫落現(xiàn)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(xiàn)凹坑現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(tài)。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(yōu)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(xiàn)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(huán)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：

（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(tài)環(huán)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(huán)境的危害較小。

（三）無鉻化學轉化膜

出于對環(huán)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(yè)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(fā)展迅速，并且已經(jīng)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(yè)的應用發(fā)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(xiàn)藍色。其反應過程主要包括：

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(jù)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(chǎn)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(chǎn)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(huán)境保護要求下，真正可以大規(guī)模投入使用的鋁型材噴涂處理技術甚少，導致無法大規(guī)模的進行生產(chǎn)，在未來的發(fā)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(chǎn)提供保障和便利。

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