鋁合金表面預處理的方法

2023-05-01 05:48:36

鋁合金表面預處理的方法
【專利摘要】本發明涉及一種低汙染、低水耗、鹼蝕除油一體化鋁合金表面預處理的方法。所述方法包括以下步驟：1)將鋁合金放入鹼蝕劑溶液中進行鹼蝕除油處理；2)水洗；3)放入中和液中進行中和處理；4)水洗；5)吹乾。本發明與傳統酸蝕工藝比較，沒有氟和氨氮汙染，鋁耗相近，大幅度降低了水耗。與傳統鹼蝕工藝比較，鋁耗低，水耗低，工藝流程短，效率高。該發明不僅從工藝源頭消除了氟和氨氮汙染，還具有鋁耗低、水耗低、流程短、效率高的優勢，兼具環境友好、資源節約的特點。
【專利說明】鋁合金表面預處理的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋁合金表面處理領域，特別是涉及一種低汙染低水耗鋁合金表面預處理的方法。
【背景技術】
[0002]鋁合金以鋁為基的合金總稱，主要合金元素有銅、矽、鎂、鋅、錳，次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。鋁合金是目前世界上產量最大、應用最廣的有色金屬。因其優異的物理化學性質，在建築、交通運輸、機械製造、電子、包裝材料、電力、日用品等領域廣泛應用。我國是鋁合金產品製造和消費大國，2012年我國鋁材產量達3037.3萬噸，同比增長15.87%。然而，鋁合金在潮溼、含工業氣體、燃料氣體、鹽分和塵埃大氣等環境中使用時極易發生腐蝕破壞，縮短其使用壽命。為提高鋁合金表面耐蝕性能，改善其裝飾性和功能性，鋁合金在出廠前必須進行表面處理。鋁合金表面預處理是其表面處理的關鍵工序，它直接決定了鋁型材表面的質量。
[0003]鋁及其合金表面的處理技術通常有:陽極氧化、化學氧化、磷化處理等技術。其中陽極氧化技術是鋁及其合金表面預處理的主要技術。而陽極氧化過程中的表面與處理對陽極氧化的效果起著至關重要的作用。在陽極氧化過程中，預處理普遍採用的工藝分為酸蝕工藝和鹼蝕工藝，其主要區別是藥劑主體成分的不同。
[0004]如CN 101215694A公開了一種高純鋁合金化學鍍鎳活化液，以水為溶劑，其每升該溶液中含有:磷酸10-40G、硼酸2-10G、乙酸5-30G、硫脲2-6G、硫酸銨10-25G、磷酸三鈉10-30G、氟化氫銨15-40G ;使用該高純鋁合金化學鍍鎳活化液進行鋁合金表面處理的工藝方法。CN 101619448A公開了一種用於鋁合金表面化學鍍鎳磷合金層的預處理溶液，組成及含量為:鑰酸鈉5-40G/L ;氫氧化鈉5-30G/L或氨水10-40ML/L ;去離子水為餘量。
[0005]酸蝕工藝以氟化氫銨為預處理藥劑主要成分，生產過程中產生大量氟化氫廢氣、含氟和高氨氮廢水及廢渣，嚴重汙染環境，損害員工健康。鹼蝕工藝中藥劑主體成分為氫氧化鈉，該工藝鋁耗高，生產效率低。而且無論酸蝕工藝(見圖1)還是鹼蝕工藝(見圖2)，都存在多步水洗步驟。其中酸蝕工藝需要8個水洗槽，鹼蝕工藝需要6個水洗槽。因此水耗高，並且工藝生產中這些含氟含銨工業廢水絕大多數直接排放，造成嚴重的環境汙染。

【發明內容】

[0006]針對現有鋁合金表面預處理工藝中汙染物排放嚴重，高水耗的缺陷，本發明提供一種低汙染低水耗鋁合金表面預處理的方法，以達到在保證鋁耗不增加的前提下，減少汙染物排放，降低水的消耗的目的。
[0007]為了達到上述目的，本發明採用如下技術方案:
[0008]一種鋁合金表面預處理的方法，包括以下步驟:1)將鋁合金放入鹼蝕劑溶液中進行鹼蝕除油一體化處理，此操作在鹼蝕的同時可達到除油的效果，即所述的鹼蝕除油一體化處理；2)水洗；3)放入中和液中進行中和處理；4)水洗；5)吹乾。[0009]優選地，鋁合金放入鹼蝕劑溶液中進行鹼蝕除油一體化處理前用水清洗。
[0010]優選地，所述鋁合金為建築鋁型材，優選為1050、1100、3003、5005、5052或6063鋁
I=1-Wl O
[0011]對於本發明，優選地，步驟I)所述鹼蝕劑含有NaC03、NaOH, Na3PO4和Na2SO4，優選鹼蝕劑中每種成分的濃度為5g/L~60g/L,例如為8g/L、12g/L、15g/L、20g/L、23g/L、29g/L、35g/L、42g/L、48g/L、55g/L、59g/L 等，優選為 10g/L ~50g/L。
[0012]優選地，所述鹼蝕劑還含有亞硝酸鹽、偏矽酸鈉、十二烷基磺酸鈉、阿拉伯樹膠、糊精、甘油、山梨酸醇、檸檬酸鈉或尿素中的I種或2種以上的混合物，這些添加劑的加入可以使得鹼蝕劑達到更好的使用效果，優選每種成分的濃度為0.5g/L~20g/L，例如為0.8g/L、
1.2g/L>2.5g/L、5g/L、8g/L、llg/L、15g/L、18g/L、19.5g/L 等,優選為 lg/L ~10g/L。
[0013]優選地，步驟I)所述鹼蝕除油一體化處理的溫度為30°C~60°C，例如為33°C、36°C、41°C、48°C、55°C、59°C等，優選為40°C~55°C ;所述鹼蝕除油一體化處理的時間為5min ~20min,例如為 7min> 12min> 16min> 18min 等，優選為 IOmin ~15min。
[0014]對於本發明，優選地，步驟2)所述水洗在I次以上，優選為2次；
[0015]優選地，所述水洗的時間每次為Imin~5min,例如為lmin5s、lmin45s、2min、
2.5min、3.1min、4min4.5min 等，優選為 Imin ~3min。
[0016]對於本發明，優選地，步驟3)所述中和處理的溫度為15°C~40°C，例如為18°C、22°C、26°C、30°C、34°C、38 °C等，優選為20°C~35°C;所述中和處理的時間為Imin~IOmin，例如為 3min、4min、6min、8min、9min 等，優選為 Imin ~5min。
[0017]優選地，步驟3)所述中和液含有硫酸、硝酸和氯化鐵；
[0018]優選地，所述硫酸的濃度為50g/L~200g/L，例如為70g/L、90g/L、110g/L、150g/L、180g/L、195g/L等，優選為100g/L~120g/L ;所述硝酸的濃度為50g/L~200g/L，例如為 70g/L、90g/L、110g/L、150g/L、180g/L、195g/L 等，優選為 50g/L ~100g/L ;所述氯化鐵的濃度為 2g/L ~10g/L,例如為 3g/L、4.5g/L、6g/L、7.5g/L、9g/L 等。
[0019]對於本發明，優選地，步驟4)所述水洗的次數在I次以上，優選為2次；
[0020]優選地，所述水洗的時間每次為Imin~5min,例如為lmin5s、lmin45s、2min、
2.5min、3.1min、4min4.5min 等。
[0021]對於本發明，優選地，步驟5)所述的吹乾使用冷風吹乾。
[0022]作為優選技術方案，本發明所述的方法，包括如下步驟:
[0023]I)用水清洗鋁合金表面；
[0024]2)將清洗過的鋁合金放入5g/L~60g/L的鹼蝕劑溶液中，30°C~60°C下進行鹼蝕除油一體化處理5min~20min ；
[0025]3)鹼蝕除油一體化處理結束後，去離子水水洗鋁合金兩次；
[0026]4)將水洗後的鋁合金放入中和液中，15°C~40°C下進行中和處理Imin~IOmin ；
[0027]5)中和處理後，去離子水水洗鋁合金兩次；
[0028]6)冷風吹乾鋁合金表面殘留的水分。
[0029]本發明與傳統酸蝕工藝相比，沒有氟和氨氮汙染，鋁耗相近，大幅度降低了水耗。與傳統鹼蝕工藝相比，鋁耗低，水耗低，工藝流程短，效率高。該發明不僅從工藝源頭消除了氟和氨氮汙染，還具有鋁耗低、水耗低、流程短、效率高的優勢，兼具環境友好、資源節約的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為酸腐蝕工藝；
[0031]圖2為鹼腐蝕工藝；
[0032]圖3為本發明的工藝流程圖。 【具體實施方式】
[0033]為便於理解本發明，本發明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。
[0034]圖1為本發明的工藝流程圖。
[0035]實施例1
[0036]I)取規格6063鋁合金，清水衝洗；
[0037]2)放入鹼蝕劑溶液中進行鹼蝕除油一體化處理，鹼蝕劑成分為Na2CO3, NaOH,Na3PO4, Na2SO4,十二烷基磺酸鈉，甘油和檸檬酸鈉，每種成分的濃度為10g/L，鹼蝕劑溶液溫度為40°C，鹼蝕除油一體化處理時間IOmin ；
[0038]3)鹼蝕除油一體化處理結束後，去離子水水洗兩次，每次的時間為Imin ；
[0039]4)水洗結束後的鋁型材進行中和處理，中和液的主要成分及濃度分別為:硫酸100g/L，硝酸100g/L，中和溫度為25°C，中和時間為2min ；
[0040]5)中和處理結束後，去離子水水洗鋁合金兩次，每次水洗時間各為Imin ；
[0041]6)最後冷風吹乾鋁合金表面的殘留的水分。
[0042]該實施例中處理後的鋁合金表面整平效果明顯，起砂效果一般，掛灰情況改善明顯。
[0043]實施例2
[0044]I)取規格6063鋁合金，清水衝洗；
[0045]2)放入鹼蝕劑溶液中進行鹼蝕除油一體化處理，鹼蝕劑主要成分為Na2CO3, NaOH,Na3PO4, Na2SO4,十二烷基磺酸鈉，甘油和檸檬酸鈉，每種成分的濃度為15g/L，鹼蝕劑溶液溫度為55°C，鹼蝕除油一體化處理時間8min ；
[0046]3)鹼蝕除油一體化處理結束後，去離子水水洗兩次，每次的時間為2min ；
[0047]4)水洗結束後的鋁型材進行中和處理，中和液的主要成分及濃度分別為:硫酸120g/L，硝酸120g/L,中和溫度為25°C，中和時間為Imin ；
[0048]5)中和處理結束後，去離子水水洗鋁合金兩次，兩次時間各為2min;
[0049]6)最後冷風吹乾鋁合金表面的殘留的水分。
[0050]該實施例中獲得的鋁合金表面整平效果良好，起砂效果適中，掛灰情況有所改善。
[0051]實施例3
[0052]I)取規格3003鋁合金，清水衝洗；
[0053]2)放入鹼蝕劑溶液中進行鹼蝕除油一體化處理，鹼蝕劑主要成分為Na2CO3, NaOH,Na3PO4, Na2SO4，每種成分的濃度為20g/L，鹼蝕劑溶液溫度為50°C，鹼蝕除油一體化處理時間 15min ；[0054]3)鹼蝕除油一體化處理結束後，去離子水水洗兩次，每次的時間為2min ；
[0055]4)水洗結束後的鋁型材進行中和處理，中和液的主要成分及濃度分別為:硫酸100g/L，硝酸100g/L，中和溫度為25°C，中和時間為Imin ；
[0056]5)中和處理結束後，去離子水水洗鋁合金兩次，兩次時間各為2min;
[0057]6)最後冷風吹乾鋁合金表面的殘留的水分。
[0058]該實施例中獲得的鋁合金表面整平效果一般，起砂效果較好，掛灰情況改善明顯。
[0059]實施例4
[0060]I)取規格6063鋁合金，清水衝洗；
[0061]2)放入鹼蝕劑溶液中進行鹼蝕除油一體化處理，鹼蝕劑主要成分劑濃度分別為Na2CO3, NaOH, Na3PO4, Na2SO4,十二烷基磺酸鈉，甘油，檸檬酸鈉，每種成分的濃度為30g/L，鹼蝕劑溶液溫度為60°C，鹼蝕除油一體化處理時間IOmin ；
[0062]3)鹼蝕除油一體化處理結束後，去離子水水洗兩次，每次的時間為2min ；
[0063]4)水洗結束後的鋁型材進行中和處理，中和液的主要成分及濃度分別為:硫酸100g/L，硝酸100g/L, FeCl36g/L,中和溫度為25°C，中和時間為2min ；
[0064]5)中和處理結束後，去離子水水洗鋁合金兩次，兩次時間各為2min;
[0065]6)最後冷風吹乾鋁合金表面的殘留的水分。
[0066]該實施例中獲得的鋁合金表面整平效果較好，起砂效果適中，掛灰情況改善不太明顯。
[0067] 表1為上述4個實施例對鋁型材表面進行預處理後的測定結果。
[0068]表1
[0069]
【權利要求】
1.一種鋁合金表面預處理的方法，包括以下步驟:1)將鋁合金放入鹼蝕劑溶液中進行鹼蝕除油一體化處理；2)水洗；3)放入中和液中進行中和處理；4)水洗；5)吹乾。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，鋁合金放入鹼蝕劑溶液中進行鹼蝕除油一體化處理前用水清洗。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述鋁合金為建築鋁型材，優選為1050、1100、3003、5005、5052 或 6063 鋁合金。
4.根據權利要求1-3任一項所述的方法，其特徵在於，步驟I)所述鹼蝕劑含有NaC03、NaOH、Na3PO4和Na2SO4,優選鹼蝕劑中每種成分的濃度為5g/L~60g/L,優選為10g/L~50g/L ； 優選地，所述鹼蝕劑還含有亞硝酸鹽、偏矽酸鈉、十二烷基磺酸鈉、阿拉伯樹膠、糊精、甘油、山梨酸醇、檸檬酸鈉或尿素中的I種或2種以上的混合物，優選每種成分的濃度為0.5g/L ~20g/L,優選為 lg/L ~10g/Lo
5.根據權利要求1-4任一項所述的方法，其特徵在於，步驟I)所述鹼蝕除油一體化處理的溫度為30°C~60°C，優選為40°C~55°C ;所述鹼蝕除油一體化處理的時間為5min~20min,優選為 IOmin ~15min。
6.根據權利要求1-5任一項所述的方法，其特徵在於，步驟2)所述水洗在I次以上，優選為2次； 優選地，所述水洗的時間每次為Imin~5min,優選為Imin~3min。
7.根據權利要求1-6任一項所述的方法，其特徵在於，步驟3)所述中和處理的溫度為15°C~40°C，優選為20°C~35°C ;所述中和處理的時間為Imin~lOmin，優選為Imin~5min。
8.根據權利要求1-7任一項所述的方法，其特徵在於，步驟3)所述中和液含有硫酸、硝酸和氯化鐵； 優選地，所述硫酸的濃度為50g/L~200g/L，優選為100g/L~120g/L ;所述硝酸的濃度為50g/L~200g/L,優選為50g/L~100g/L ;所述氯化鐵的濃度為2g/L~10g/L。
9.根據權利要求1-8任一項所述的方法，其特徵在於，步驟4)所述水洗的次數在I次以上，優選為2次； 優選地，所述水洗的時間每次為Imin~5min ； 優選地，步驟5)所述的吹乾使用冷風吹乾。
10.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，包括如下步驟: 1)用水清洗鋁合金表面； 2)將清洗過的鋁合金放入5g/L~60g/L的鹼蝕劑溶液中，30°C~60°C下進行鹼蝕除油一體化處理5min~20min ； 3)鹼蝕除油一體化處理結束後，去離子水水洗鋁合金兩次； 4)將水洗後的鋁合金放入中和液中，15°C~40°C下進行中和處理Imin~IOmin； 5)中和處理後，去離子水水洗鋁合金兩次； 6)冷風吹乾鋁合金表面殘留的水分。
【文檔編號】C23F1/36GK103590043SQ201310554496
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月8日 優先權日:2013年11月8日
【發明者】劉慶芬, 張超, 黃嘯竹 申請人:中國科學院過程工程研究所