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6063铝型材预处理工艺影响因素
2016-10-11 09:45:04
6063铝型材预处理工艺影响因素
 1 脱脂 
  在脱脂中,脱脂温度、时间应适当控制,如果脱脂温度过高或过低,都会影响脱脂效果.温度低,时间短,部分残留在合金上的油脂就会导致表面不均匀,使碱洗过程中出现大小不等的腐蚀点;温度高,时间长,会产生所谓的“溶解现象”,使型材表面出现过腐蚀斑块,直接影响合金的阳极氧化效果.一般在选定脱脂介质的情况下,应控制处理型材的脱脂温度和时间.
  1.1 温度的影响
  脱脂温度在室温下较为适宜,在25℃进行脱脂时,型材表面出现的斑点、斑块数目较少,面积也较小;脱脂温度升高到35℃时,斑点数目增多,斑块的影响程度也较深,进一步升高脱脂温度到45℃,型材表面斑点和斑块的腐蚀均有加剧之势.
  1.2 时间的影响 
  脱脂时间的延长与脱脂温度的升高对6063铝型材具有相类似的影响规律,即脱脂时间越长,合金表面出现斑点、斑块腐蚀的可能性越大,斑点、斑块腐蚀的影响程度也越来越深.一般脱脂时间应 为3min(对200g/L的H2SO4而言),脱脂时间过短或过长都会使型材表面出现不均匀现象,为后续的阳极氧化处理留下隐患.
  关于脱脂时间的影响作用可从以下两方面介释:(1)脱脂液中的Cl-有扩大斑点和斑块腐蚀的趋势,而且其浓度越高,影响越甚,这种情况下,如果脱脂时间超过正常值,负面作 用就更为严重;(2)随着脱脂时间的延长,合金中的微量元素会部分溶解,致使型材表面出现凹凸不平的腐蚀缺陷. 
  2 碱洗 
  碱洗是预处理工艺中最关键的步骤,碱洗剂以及添加剂,反应温度、时间等不同程度地影响着铝型材的表面质量.当碱洗剂和添加剂选定之后,影响碱洗效果的因素是碱洗温度和碱洗时间.
  2.1 温度的影响 
铝型材
  碱洗时的反应活化能约46kJ/mol,这个数值一般不随蚀洗条件的变化而改变,但反应速度却会因 温度升高而加快(温度每升高10℃,速度就增加一倍).文献研究表明:碱洗时反应温度过高会使铝型材表面产生“干涸斑点”缺陷.当碱洗温度较高时(高于70℃),碱液反应速度非常快,型材从碱洗槽移出时,会有大量的碱液附集在其表面,由于此时型材表面仍然保持较高温度,所以蚀洗速度仍然很高,残留有碱液的区域迅速干涸后出现Al2O3斑点,而且这些斑点在后续处理中很难消除.另外,由于碱洗温度高,反应速度快,溶解下来的Zn2+、Fe3+亦能在较短时间内以溶解2再沉积方式进一步加剧局部腐蚀.一般碱洗温度保持在50℃左右较为合适,既能保证碱洗质量,又能防止腐蚀斑点块的发生.
  2.2 时间的影响 
  碱洗时间的长短对处理效果有着至关重要的作用,对于在50℃,用NaOH(50g/L)作为碱洗剂的条件下,时间一般取2min为宜.碱洗时间太短,达不到除氧化膜及活化表面的效果;时间过长,不仅增加铝的损耗量,而且有可能将潜在的缺陷扩大,造成产品报废. 
  3 水洗 
  水洗的质量对合金的阳极氧化效果有很大影响,由酸槽、碱槽带入的大量杂质离子以及较低或较高的pH值都会产生点蚀,特别是对点蚀敏感的氯离子,因其自催化作用很容易在不完整的钝化膜上 产生腐蚀斑点.所以,应注意预处理过程中的水洗质量,在保证充分水洗的情况下,还要适当控制水洗液中的氯离子含量.
  3.1 时间的影响
铝型材
  随着水洗时间的延长,铝型材表面斑块腐蚀大大加剧,腐蚀面积也有所增大.显微镜下观察水洗试样,发现斑点腐蚀随水洗时间的变化没有明显的规律性,但斑块腐蚀受水洗时间的影响显著,即水洗时间超过正常值越多,斑块腐蚀的面积越大,颜色也更深.关于水洗时间的确定随处理工序的不同而略有差别,一般脱脂与中和工序后的水洗时间比碱洗后的稍长,但均以不超过2min为宜,以免型材表面出现斑块缺陷.另外,若水洗方式改为冲洗,便能有效地防止表面斑块腐蚀.
  3.2 氯离子的影响 
  研究发现,水洗液中的Cl-有诱发斑块腐蚀的作用.当水洗液中无Cl-存在时,型材表面几乎没有出现斑块腐蚀,只有零星的少量斑点腐蚀;当水洗液中加入0.1g/L的Cl-后,型材表面出现了明显的斑块腐蚀区域,但面积不大,腐蚀程度较浅;当Cl-达到0.3g/L时,型材表面出现了大量的斑块腐蚀,且呈片状连续分布. 
  4 中和
  碱洗过程溶解铝,但合金中许多第二相组分不 能溶解,这些物质碱洗后残留于金属表面.另外,一些合金元素如Zn、Si等虽溶于碱,但蚀洗时会重新积存于合金表面,所以在阳极氧化前必须进行中和,以消除表面残留的杂质.要想获得良好的中和效果,下面两点很重要:一是适当控制中和温度,避免因温度过高或过低出现表面缺陷;二是严格控制中和液中的Fe3+浓度,减少因Fe3+的氧化性引起的斑点腐蚀.
  4.1 温度的影响
  温度是中和过程的重要因素,它直接影响中和反应的速度.温度过低,反应不彻底,金属表面的残 留杂质很难清除干净,尤其在冬季作业,更应注意温 差的影响;温度过高,铝的溶解速度较快,为斑点腐蚀的扩展准备了条件.一般反应温度控制在20℃较为理想,对于新配制的酸液(特别是H2SO4),应冷却到需要温度再进行中和反应.
  4.2 Fe3+的影响 
  实验结果表明,硫酸中和液中Fe3+的存在,它在一定程度上加速了斑点腐蚀,同时还能诱发、加剧斑块腐蚀的发展.当H2SO4中Fe3+很少时,金属表面的斑点、斑块腐蚀很少,反应较均匀;当H2SO4中Fe3+的浓度达到0.1g/L时,金属表面开始出现斑 点腐蚀,并且有散乱的斑块腐蚀分布;当Fe3+的浓度提高到0.3g/L时,斑点腐蚀的数目和斑块腐蚀的面积均明显增加,型材表面质量很差.研究发现,当Fe3+浓度很高时,H2SO4中和液的氧化性就很强(因Fe3+的氧化性很强),致使中和过程中铝的溶解速度加剧,铝型材的表面质量较差. 
  5 结束语 
  预处理工艺虽然是阳极氧化处理前的辅助工序,但对铝型材的表面质量有着不可低估的作用.各厂家应从自身的情况出发,制定出切实可行的预处理工艺参数,以提高铝型材的表面处理质量.

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