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铝型材碱蚀处理的控制
内容来源:http://www.apas.net.cn    作者:武将    发布日期:2020-05-07 09:29    阅读次数:1016 次 点击收藏

1:蚀刻量的控制

碱蚀中一个重要的控制点就是铝型材的蚀刻量,在碱蚀过程中要求:一清除铝型材表面的杂物及钝化层;二对铝型材表面的蚀刻最少,特别是对型材的加工更是如此;对于铝型材加工,每天以吨计算,以材料厚度为1mm计算,则有效总面积达740/t;如果蚀刻5μm,则被蚀刻的铝型材高达10kg;而对型材的表面处理其总蚀刻量以不超过5μm为限,单面蚀刻就要求低于2.5μm;一般的碱蚀大多都会超过这个蚀刻量,这还不包括碱蚀后的表面装饰性蚀刻;这样算下来,在碱蚀过程中其蚀刻量就不能超过1.5μm;这就要求对碱蚀溶液中氢氧化钠的浓度及蚀刻温度进行严密控制,同时还需要加入能有效阻止铝型材被蚀刻的添加物质,在这里较高浓度的铝离子就会显得很有必要;

重型工业铝型材

对蚀刻量的控制并不仅限于铝型材的蚀刻,所有需要进行表面处理的铝合金材料都希望在蚀刻过程中有尽可能少的蚀刻量;蚀刻量的控制主要从以下几个方面来考虑;

(1)配方的选择:在没有特殊要求的情况下,尽可能选择蚀刻速度不高的工艺配方,比如,可以选择以碳酸钠为主体的配方或选择氢氧化钠浓度不高的配方;

(2)温度的选择:以氢氧化钠为主体的碱蚀,蚀刻温度控制在40~55℃为宜;以碳酸钠为主体的碱蚀,蚀刻温度控制在50~65℃为宜;

(3)蚀刻时间的选择:蚀刻时间可通过试验来确定,一般以碱蚀所要达到的表面质量要求的最低时间为基准,然后再这个时间基准上适当延长5~20s;对于碱蚀时间要求短的铝型材产品,在实际操作中也可将碱蚀时间分为两个段来进行,即碱蚀(1/2时间)→水洗→碱蚀(1/2时间)→水洗;

 

2:碱蚀后的质地与光度

碱蚀中的另一个控制点就是蚀刻后表面的状态,这个状态包括两个方面:

(1)表面质地:要求碱蚀后的铝型材表面质地均匀,无机械纹和材料纹,不管是板材还是型材,经碱蚀后都有可能显现出不可接受的各种纹理,机械纹可以通过机械磨光、抛光或砂纸打磨的方式除去,但材料纹是铝型材在成型过程中由于工艺控制不当或材料中杂质或合金元素分布不均匀所致,有些材料纹可以通过热处理的方式来解决;但不管怎么说,遇到这种情况时试图纯粹通过蚀刻或操作条件的重选来消除材料纹是困难的,这时可以通过后面所介绍的纹理蚀刻或抛光的加工过程使材料纹消失或减轻到可以让客户接受的程度;

 

(2)光度:经蚀刻后的铝型材产品有两个出路,一是接受进行更进一步的处理,如纹理蚀刻、抛光等;二是直接进行阳极氧化或电镀、化学镀等;对于抛光,碱蚀只是一个可选方案的预处理,它并不为抛光提供基准光度,只是为了得到一个更加洁净的表面以利于抛光的均匀性;对于纹理蚀刻,碱蚀一则提供一个洁净的无钝化层的表面,二则也提供一个基准光度,但这个光度并不是非常重要的,因为必需的基准光度需要由抛光来提供;对于电镀、化学镀,碱蚀只是提供一个清洁的表面,而光度主要由电镀或化学镀层来提供;

 

对于经碱蚀后直接进行阳极氧化的铝型材,碱蚀一方面要提供一个清洁且质地均匀的表面,另一方面还要提供一个光度,且这个光度是一个重要的控制指标,它决定铝型材经碱蚀后是否符合客户要求;对于这种情况,碱蚀后的型材都要和客户认可的样板进行比对,当然在比对时应注意氧化后的铝型材表面光度会随氧化膜的厚度不同而发生变化;在材料相同时(材料型号不同,其光度经氧化后的变化程度有差异),氧化膜厚度越厚,其光度降低越多,如果客户提供了光度偏差板,可以中间值或中间值约偏高的光度作为氧化前的判断准则;

 

表面质地在规定的配方及工艺条件下一般不会有什么变化,其最终状态取决于材料的性质;碱蚀后铝型材表面如有黑线一般由两方面的原因引起,一是材料本身的原因,比如铝型材在压延时没有将铝锭表面的硬皮清理干净;二是碱蚀溶液中杂质锌离子浓度较高;对于一些拉丝型材,经碱蚀后在暗箱中有阴阳色主要是拉丝过程中将铝型材表面烧伤所致,可采用二次拉丝处理或调整碱蚀溶液的配方组成来解决,也可在拉丝前预先进行碱蚀处理;在规定的配方条件下改变工艺条件光度会有一定的差别,一般情况下,氢氧化钠浓度高、温度高、时间长,其光度增加,但当达到与配方相适应的光度时,延长时间并不能使光度继续增加,所以在进行碱蚀时对光度的控制要注意与时间的关联关系,否则容易使型材蚀刻过度;

 

3:碱蚀异常的后果

在碱蚀过程中容易发生的不可逆质量问题主要是碱蚀过度,使铝型材严重变薄,改变型材本身固有的机械强度,这种质量问题一是由氢氧化钠浓度过高、温度过高、时间过长、返工次数过多造成的,发生这种质量问题的型材应做报废处理;而是经碱蚀后的型材表面有非材料原因所导致的花斑、印迹等,这是铝型材在进行碱蚀前除油不彻底所致,或者是型材经除油后在工作间放置时间过长造成第二次污染或沾染一些顽固性印迹,铝型材表面有蚀斑在进行碱蚀前没有预先磨掉也会产生花斑或印迹;

 

4:碱蚀的成本

碱蚀在铝型材的阳极氧化中占有较大的成本比例,特别是对于只经碱蚀后就进行阳极氧化的型材,其碱蚀成本将占到1/4甚至更高;在碱蚀过程中的消耗主要来自两个方面,一是在碱蚀过程中对铝腐蚀的消耗,二是随型材带出的消耗;碱蚀过程反应很激烈,当铝型材离开溶液后反应还在剧烈进行,且这时所生成的反应产物很容易附着在型材表面而难以在酸洗中清洗干净,很可能会留下印迹;在将型材从碱蚀溶液中取出时都会采用快速的方式使其离开碱蚀溶液并放入清水中;所以型材的带出量和碱蚀时的消耗量相比占有较大的比例,如果是复杂的型材会碱蚀时间短,其带出量将比蚀刻消耗量还多;减少碱蚀成本的方法主要有以下几种:

 

其一是在碱蚀槽旁边放一回收槽,由于碱蚀是在50~60℃的条件下进行,溶液的挥发较快,每天都需要对碱蚀溶液进行补充,如果有回收槽可直接用回收槽里的溶液进行补充,同时也减少了带出量,减轻废水处理压力;

 

其二是在碱蚀前做好除油工作及打磨工作,防止因除油不净或二次打磨所引起的多次碱蚀,多次碱蚀一则使碱蚀成本增加,同时也使铝型材的蚀刻量增加,使型材尺寸变化增大甚至造成型材报废;

 

根据铝型材在碱蚀溶液中的化学式计算,溶解1g铝在理论上需要1.482g氢氧化钠,但在实际生产中至少需要2.5g氢氧化钠;在生产中根据型材的形状及实际面积,再结合所选择的碱蚀工艺配方及操作条件就可以概算出一个铝型材产品的氢氧化钠消耗量,这个消耗量应包括蚀刻过程中的消耗量和溶液带出时的消耗量;

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