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            鋁型材堿蝕的原理和目的
            內容來源:http://www.weareconsumer.com    作者:武將    發布日期:2020-04-30 08:49    閱讀次數:893 次 點擊收藏

            對于堿蝕需要說明的是,要和鋁型材紋理蝕刻區別開來,紋理蝕刻是通過一種粗糙化蝕刻工藝在盡可能少的蝕刻量的前提下再現鋁型材本身的晶紋組織;蝕刻則是要求經蝕刻后能盡可能的忠實于蝕刻前的表面狀態而并不要求表面有粗化現象的發生;并且在生產中也不能寄于采用蝕刻的方法來完成鋁型材表面的粗糙化蝕刻;對型材本身而言,如果因氧化膜質量問題返工次數過多,也會導致鋁型材表面的粗糙化程度增加,這時為了得到表面一致的效果,經脫除氧化膜后還需要進行化學拋光處理以滿足對表面狀態的要求;

            4080A工業鋁型材3D模型
            1:堿蝕的化學原理

            堿蝕是指鋁型材在堿性溶液中進行蝕刻的過程,這個堿性溶液可以是氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液,也可以是碳酸鈉或磷酸鈉溶液等;其基本前提是這種堿性溶液能對鋁型材表面產生強有力的腐蝕作用以除掉型材表面的鈍化層、銹跡或其他夾雜物而獲得一個更加清潔的表面;在此以氫氧化鈉溶液為例來討論;鋁合金型材放入氫氧化鈉溶液中有兩個腐蝕過程,即對鋁型材表面自然氧化膜的溶解和對鋁型材基體的腐蝕溶解過程,其反應式如下:

            Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O

            2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2

            這個水解反應的進行受鋁離子濃度、氫氧化鈉濃度、溫度及添加物質的影響;在溶液成分一定的情況下,溫度越低,水解越易于發生,由此可以對鋁離子濃度較高的溶液采用冷卻的方式促使堿蝕溶液中偏鋁酸鈉的水解,以清除多余的鋁離子而使堿得到再生;


            當堿液中沒有添加劑時,鋁離子濃度在30g/L以上時就會有氫氧化鋁生成,而且氫氧化鋁在一定溫度下逐漸脫水而生成水合三氧化二鋁,這些三氧化二鋁會在槽壁、加熱管上沉積結成堅硬的石塊,稱為鋁石,且難以除去;為了防止這一現象的發生,需要在堿蝕溶液中添加旨在防止鋁石產生的添加物質,這些添加物質主要是一些多價金屬螯合劑,常用的有檸檬酸鹽、EDTA-2Na、葡萄糖酸鈉等,這些添加劑的加入會防止鋁石的產生,當堿蝕溶液中鋁離子濃度達到一定量時,溶液帶出量和溶解量將達到一個動態平衡,而使溶液可以長期使用;


            2:堿蝕的目的和作用

            堿蝕是鋁型材表面處理中最為常用的操作步驟,在鋁型材的表面處理中不采用堿蝕的情況很少的;堿蝕的目的和作用主要有以下五個方面:

            其一是對鋁型材表面進行更進一步的清洗,以清除滲入鋁型材基體表層的油污等;這種清洗一是對經過除油后的表面進行更進一步的處理,而是對一些未經除油處理的型材進行表面污漬的清除處理;

            其二是通過堿蝕去除鋁型材表面的鈍化層,裸露出新鮮的鋁型材基體以利于后續加工的正常進行;

            其三在堿蝕時鋁的腐蝕很劇烈,在腐蝕過程中會產生大量的氫氣,有利于清除鋁型材的不溶性雜質,如噴砂后殘留在鋁型材表面的砂料及拉絲后殘留在鋁型材表面的鋁屑,同時還可以去除鋁型材因切削加工形成的毛刺等;

            其四可以去除鋁型材表面的變質合金層及型材表層夾雜物;

            其五通過堿蝕可以在一定程度上改變鋁型材的表面質地,同時可調節鋁型材表面的光澤性以達到裝飾功能的目的;


            在實際生產中這幾種作用并不是孤立的,而是同時發生,其中前四種往往是鋁型材進行再處理的預加工過程,其目的是提供一個更加清潔及活化的表面;最后一種具有最終效果的處理功能,對于很多型材特別是拉絲及具有表面保護膜的沖壓或剪切成型的產品,采用堿蝕來再現鋁型材表面的基本紋理及對光澤度的調節作為最終效果處理;


            3:堿蝕溶液的基本組成

            堿蝕有兩種類型的配方組成,一是以氫氧化鈉為主體的配方,二是以碳酸鈉為主體的配方;以碳酸鈉為主體的配方和中溫堿性除油相似,事實上中溫堿性除油在對鋁型材進行除油的同時也完成了對鋁型材的堿蝕作用,在這種情況下一般都不會在進行單獨的堿蝕處理;只是現在的大多數中小企業一則對污染不重的鋁型材不進行除油;二則采用一些不需加溫的中性或弱堿性除油配方或酸性除油配方,所以會專門有一個堿蝕過程;


            在堿蝕過程中一個需要控制的因素就是對鋁型材的蝕刻量,特別是建筑及裝飾用型材對鋁的蝕刻量控制的更嚴;采用碳酸鈉為主體的配方,單位時間對鋁型材腐蝕量少,但需要較長的蝕刻時間;采用氫氧化鈉為主體的配方,與碳酸鈉相比單位時間對鋁的腐蝕量大,但可以縮短蝕刻時間以提高生產效率,這也是目前采用得最多的堿蝕工藝方法;


            在堿蝕配方中除了氫氧化鈉或碳酸鈉等主要物質外,還需要向溶液中添加一些旨在改善堿蝕性能的添加劑,這些添加劑上面所提到的防止鋁石產生的羥基羧酸鹽外還有一些可以改善光度的醇和醇胺類物質,過硫酸鹽也能改善光度;為了防止堿霧的大量產生,在堿蝕液中常加入一些表面活性劑以封閉液面,但不能添加過多以免影響正常生產;


            在這里要提到兩種添加物質,一是硼酸,二是尿素,這兩種物質的添加并不能使蝕刻速度明顯減慢,但能延長堿蝕后鋁型材在空間的留空時間,在一定程度上可以防止堿蝕后由于留空時間長而產生難以清除的印跡,這一作用可以使堿蝕后的型材在堿蝕槽上的停留時間適當延長,這對于減少堿液的帶出量是很重要的;


            在堿蝕溶液中還有一種物質的添加對改善堿蝕后的可洗性很有幫助,這就是磷酸鈣,當然磷酸鈉并非必要成分;其添加量一般在5~20g/L;少量的硼酸鹽和亞硝酸鹽可以提高堿蝕后鋁型材的表面光度,但不能加得太多,否則會使型材表面粗化;硫酸鈉、醋酸鈉也是常用的添加物質;

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