噴涂鋁合金型材具有優(yōu)良的耐蝕性和耐候性，堅(jiān)固耐用，外觀裝飾好，生產(chǎn)工藝比陽極氧化簡單，鋁氧化環(huán)保安全等特點(diǎn)，在建筑、裝潢、運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)得到廣泛應(yīng)用。鋁合金型材在噴涂前處理中必須進(jìn)行化學(xué)清洗和浸蝕，清除其表面粘附的油脂、自然氧化膜和灰塵等污染物，使鋁合金基體裸露出來，形成均勻的活化表面，這是保證鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜質(zhì)量和噴涂質(zhì)量的關(guān)鍵。本文研究的酸蝕脫脂工藝將傳統(tǒng)工藝的脫脂、堿蝕、除污出光三道工序合為一道工序，降低成本和節(jié)省能源，經(jīng)處理后的鋁合金表面平滑光潔，保持鋁合金原有的光澤，鋁材溶解損耗量和槽液沉淀少，與鉻酸鹽轉(zhuǎn)化處理配套性能好，特別適用于鋁合金型材噴涂前的表面處理。
一、鋁合金型材噴涂前處理工藝
工藝流程：工件裝掛→酸蝕脫脂→水洗→水洗→鉻酸鹽轉(zhuǎn)化處理→水洗→純水洗→瀝水→烘干→噴涂→固化。
鋁型材噴涂前處理生產(chǎn)線分為全自動(dòng)噴淋立式線和間歇式全浸漬臥式線兩種。立式線適用于批量大、形狀簡單的工件，生產(chǎn)效率高，處理質(zhì)量穩(wěn)定，缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜、投資大；臥式線適宜處理形狀復(fù)雜的工件，投資少，應(yīng)用廣，缺點(diǎn)是處理速度較慢、生產(chǎn)效率低。
酸蝕脫脂工藝配方和參數(shù)：硫酸（97％），30g/L-50
g/L; 氟化氫銨，13 g/L-18 g/L；檸檬酸，6 g/L-10g/L；硝酸鈉，8 g/L-12 g/L；硫酸鐵，3g/L-4.5
g/L；二丙二醇，6g/L-8g/L；脫脂劑，3g/L-6g/L；溫度，5℃-40℃；時(shí)間，3min-5min浸漬，1min-3min噴淋；噴淋壓力，0.1MPa-0.2MPa。
二、成分和工藝參數(shù)的影響
1．硫酸
稀硫酸是一種非氧化性的無機(jī)酸，對(duì)鋁合金型材有輕微的化學(xué)浸蝕作用，使用成本較低，酸霧揮發(fā)性少。硫酸能溶解、剝離鋁及鋁合金表面形成的自然氧化膜；裸露的鋁合金基體與硫酸發(fā)生反應(yīng)，起到活化鋁表面的作用。當(dāng)槽液中硫酸濃度低于30％時(shí)，鋁的化學(xué)溶解速度隨硫酸濃度的增加而緩慢地增加，鋁材溶解損耗量少；當(dāng)槽液中硫酸濃度超過30％以后，鋁的腐蝕速度迅速加快，易產(chǎn)生過腐蝕，光亮度下降。一般來說，槽液中硫酸濃度不宜超過15％。
2．氟化氫銨
氟離子在酸蝕脫脂液中作脫除氧化膜的加速劑，能加速溶解鋁表面的氧化膜，消除或減少擠壓模痕和其他缺陷，使鋁型材表面平整光潔、均勻一致。氟是一種體積小、電負(fù)性較強(qiáng)的鹵族元素，對(duì)鋁能起強(qiáng)烈的氧化作用，與雜質(zhì)有一定的絡(luò)合能力，能溶解鋁合金表面的錳、銅、硅等合金元素和雜質(zhì)，抑制和除去鋁材上的黑色掛灰，獲得較光亮的金屬表面。氟化氫銨的化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)于氫氟酸的，對(duì)人體皮膚的傷害作用小于氫氟酸的，因此，采用氟化氫銨取代氫氟酸為溶液提供氟離子，在生產(chǎn)中使用比較安全，還可以減輕氟離子對(duì)不銹鋼設(shè)備的腐蝕。脫除氧化膜的腐蝕速度隨氟化氫銨濃度的增加而增長，氟化氫銨含量不宜過高，否則反應(yīng)劇烈易造成過腐蝕，降低鋁表面光澤，不利于后續(xù)的鉻酸鹽轉(zhuǎn)化處理。
3．檸檬酸
檸檬酸在酸蝕脫脂液中主要起緩蝕作用，能有效地抑制鋁在酸性介質(zhì)中的腐蝕。檸檬酸是三元有機(jī)酸，能在鋁基體表面進(jìn)行物理和化學(xué)吸附，改變金屬/溶液界面的雙電層結(jié)構(gòu)，增加金屬離子化過程的活化能，從而使腐蝕速度減慢，降低鋁材的損耗量，避免發(fā)生過腐蝕。檸檬酸是金屬離子的絡(luò)合劑，能與從酸蝕液中溶解下來的鋁、鎂、鐵等離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，減少槽液中鋁離子的含量，掩蔽槽液中雜質(zhì)的干擾，使溶液穩(wěn)定，減少沉淀，從而延長酸蝕脫脂液的使用壽命。檸檬酸的加入，對(duì)減少鋁損耗、降低化工材料消耗、減少槽液沉渣、改善操作條件均有一定的作用。
4．硝酸鈉
硝酸鈉是酸蝕脫脂液中的氧化劑，對(duì)鋁合金具有良好的光亮和整平效果。硝酸鈉的作用是使鋁材表面發(fā)生氧化反應(yīng)，形成的氧化鋁鈍化膜遏制了鋁表面凹陷處的酸性擇優(yōu)浸蝕，使鋁型材的腐蝕面平整、光潔。
5．硫酸鐵
三價(jià)鐵離子能加速對(duì)鋁型材表面進(jìn)行腐蝕和脫除氧化膜，F(xiàn)e3+可以在鋁材表面發(fā)生置換反應(yīng)，形成微電池，使鋁表面產(chǎn)生微量氫氣，將油污帶出鋁表面，反應(yīng)過程AL+
Fe3++2H+→AL3++Fe2++H2↑。槽液中的氧化劑能將上述反應(yīng)產(chǎn)生的Fe2+重新氧化成Fe3+，減少Fe2+的積累，使槽液穩(wěn)定，因此Fe3+在反應(yīng)過程中自身不消耗，主要起促進(jìn)作用，可提高鋁材的除污速度和光潔度。
6．二丙二醇
在酸蝕脫脂液中加入二丙二醇等易溶于水、微毒類的有機(jī)低分子增溶劑，能大大降低溶液的表面張力，顯著改善酸蝕脫脂液的清洗能力和溶液穩(wěn)定性。油脂的分子結(jié)構(gòu)中有較長的烴基，與有機(jī)溶劑的結(jié)構(gòu)相似，可以互相溶解，因此，利用有機(jī)溶劑對(duì)油脂具有很強(qiáng)的溶解能力的特點(diǎn)，可以提高酸蝕脫脂液的脫脂效果。
7．脫脂劑
鋁材表面上的油脂通?？煞譃榈V物油脂和動(dòng)植物油脂兩大類型，表面活性劑對(duì)上述油脂有良好的潤濕、乳化能力，在酸蝕脫脂過程中，表面活性劑吸附在油與溶液的界面上。
一、概述
我國建筑鋁材氧化著色技術(shù)發(fā)展比國外約晚20年。自1981年天津鋁合金廠從日本引進(jìn)第一條氧化著色生產(chǎn)線起，迄今國內(nèi)約有引進(jìn)的生產(chǎn)線150條左右，分別來自美、日、德、法、英、意等國以及港、臺(tái)地區(qū)。與此同時(shí)國內(nèi)自行設(shè)計(jì)制造的生產(chǎn)線也有200余條，年生產(chǎn)能力為0.1至1萬噸不等，以0.3～0.6萬噸級(jí)居多。著色材以青銅色系為主，約90%。采用的金屬鹽有單錫鹽、鎳鹽、鈷鹽以及鎳錫、鎳鈷混合鹽。其它色調(diào)有金黃、赭紅、暗紅等。還有少數(shù)采用無機(jī)鹽如草酸鐵銨、高錳酸鹽和鈷鹽等化學(xué)著色。目前鋁型材擠壓能力超過60萬噸、氧化著色能力大于35萬噸，而國內(nèi)市場(chǎng)年銷售量不足10萬噸，除少數(shù)廠家部分出口以及來料加工出口部分外，，總的形勢(shì)是供遠(yuǎn)過于求。許多工廠的生產(chǎn)線沒有達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，經(jīng)濟(jì)效益差、浪費(fèi)驚人，這是一窩蜂式的趕潮流、盲目引進(jìn)、盲目設(shè)廠的突出表現(xiàn)。
80年代后期，國家進(jìn)行治理整頓，基本建設(shè)萎縮，建筑限制使用鋁材，亦不準(zhǔn)鋁材出口，鋁錠和化工原材料價(jià)格暴漲。這一時(shí)期鋁行業(yè)市場(chǎng)疲軟、銷路不暢，給許多企業(yè)帶來了困擾。從1991年起國家對(duì)某些限制松了綁，市場(chǎng)開始起動(dòng)。今年“兩會(huì)”之后普遍認(rèn)為一個(gè)新的建設(shè)高潮即將來臨，鋁行業(yè)又呈現(xiàn)勃勃生機(jī)。
本文主要談?wù)勔M(jìn)線用添加劑國產(chǎn)化問題，預(yù)測(cè)和展望鋁行業(yè)的前景。
二、現(xiàn)狀――引進(jìn)線添加劑國產(chǎn)化的思考
我國鋁氧化著色引進(jìn)線有擠壓、氧化著色全套引進(jìn)，單一引進(jìn)氧化著色線，中外合資進(jìn)口全套生產(chǎn)線等三種類型。無論哪種形式，其設(shè)備備件和工藝添加劑均依靠進(jìn)口。這種靠“洋面包”過日子的狀況困擾著許多企業(yè)。除少數(shù)生產(chǎn)出口材料及沿海開放省市的工廠有部分外匯自主權(quán)，可繼續(xù)進(jìn)口配件和藥品外，許多企業(yè)均難以為繼。
“七五”計(jì)劃期間國家計(jì)委為引進(jìn)線國產(chǎn)化投資80萬元指標(biāo)開發(fā)氧化著色添加劑，(鋁加工業(yè)其他研究投資更大)，與此同時(shí)國內(nèi)研究氧化著色添加劑也空前活躍，在80年代中期就取得了顯著成就。湖南大學(xué)、廣州電器科學(xué)研究所起步最早，隨后武漢材料保護(hù)研究所、北京有色金屬設(shè)計(jì)研究總院都先后研究成功鋁系列添加劑，為引進(jìn)線添加劑的國產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。渤海鋁業(yè)有限公司、天津鋁合金廠、華北鋁加工廠、西南鋁加工廠等率先在引進(jìn)線上全部或部分替代進(jìn)口添加劑取得成功，產(chǎn)品暢銷國內(nèi)外。實(shí)踐證明我國研制的添加劑如堿蝕劑、錫鹽穩(wěn)定劑、冷封劑等的質(zhì)量指標(biāo)已達(dá)到、有的還超過進(jìn)口的添加劑，且成本降低、綜合經(jīng)濟(jì)效益提高。一批生產(chǎn)鋁添加劑的企業(yè)堀起。引進(jìn)線添加劑國產(chǎn)化是必然的發(fā)展趨勢(shì)，這是我國自力更生，立于世界民族之林的精神體現(xiàn)。但為何現(xiàn)在還未能全面替代進(jìn)口添加劑，下面我們來討論一下其主客觀原因。
1.阻礙引進(jìn)線國產(chǎn)化的主要原因
(1)意識(shí)上的原因:改革開放，引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，加速國家建設(shè)，無疑是明智之舉。但我國在引進(jìn)技術(shù)方面陷入了極大的盲目性，既花費(fèi)了國家巨額外匯，又阻礙了民族工業(yè)的發(fā)展。與此同時(shí)，也有輕視國內(nèi)研究成果的傾向，妨礙了國內(nèi)科技成果的推廣應(yīng)用。
同期，國內(nèi)設(shè)計(jì)建造了更多的生產(chǎn)線，采用國內(nèi)的設(shè)備、工裝和工藝，由于設(shè)備特別是模具、工裝輔助設(shè)施簡陋，技術(shù)管理和質(zhì)量監(jiān)督體系均不完備，其氧化著色材的質(zhì)量普遍比引進(jìn)線差，這是事實(shí)。大家知道產(chǎn)品質(zhì)量是一個(gè)系統(tǒng)工程，個(gè)好的工藝方法必須有相應(yīng)的設(shè)施和良好技術(shù)管理配套，才能達(dá)到預(yù)期的效果。遺憾的是一些人未有看到引進(jìn)線和國產(chǎn)線在配套設(shè)備和管理上的差異，未予詳細(xì)分析，便一概認(rèn)為國產(chǎn)添加劑不如進(jìn)口的，深怕引進(jìn)線用上國產(chǎn)化的添加劑會(huì)影響質(zhì)量，因而亦影響了國產(chǎn)先進(jìn)添加劑的推廣。
(2)技術(shù)上的原因:縱觀鋁行業(yè)現(xiàn)狀，氧化著色技術(shù)人才都是從冶金、熱處理、機(jī)加工等專業(yè)轉(zhuǎn)行的，主持改革工藝難免有困難。且經(jīng)過一段時(shí)間對(duì)國外添加劑的摸索，他們熟悉了國外工藝的基本規(guī)律，要他們改用國產(chǎn)藥品總會(huì)怕掌握不了會(huì)影響生產(chǎn)和自己的前途，這是來自技術(shù)人員的另一種阻力。