CN107299339A - 一种三合一和四合一前处理药水 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三合一前处理药水，用于铝合金汽配件前处理工艺中，所述三合一前处理药水能在一个步骤中同时进行除膜、活化和钝化处理，大大的简化了铝合金汽配件的前处理工序，减少劳动成本及降低生产成本，并提高了生产效率。本发明还提供了一种四合一前处理药水，用于铝合金汽配件的前处理工艺中，所述四合一前处理药水能在一个步骤中同时进行脱脂、除膜、活化和钝化处理，所述四合一前处理药水包括上述三合一前处理药水以及0.05～0.5g/L的活性剂，采用本发明的四合一前处理药水进一步简化铝合金汽配件的前处理工序，进一步减少劳动成本及降低生产成本，进一步提高了生产效率。

Description

一种三合一和四合一前处理药水
技术领域
本发明涉及铝合金汽配件技术领域，更具体地涉及一种三合一和四合一前处理药水，用于铝合金汽配件的前处理工艺中。
背景技术
铝合金汽配件在使用前需进行喷涂才能保证其性能，一般铝合金汽配件在成型后，其表面存在一层氧化膜及油脂层，含有上述物质的铝合金汽配件在喷涂前需要对其进行前处理，在喷涂之前需要将氧化膜及油脂层除去，前处理工艺一般有除油、碱蚀或酸蚀、活化、钝化和烘干等，具体地，采用脱脂处理去除铝合金汽配件表面的油脂，一般使用碱性物质(氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠)进行除油，接着采用碱蚀或酸蚀处理除去铝合金汽配件表面的氧化膜，使用氢氧化钠或氢氧化钾或硝酸或氢氟酸等强碱强酸进行碱蚀或酸蚀，然后通过活化处理激活产品表面，让钝化成膜更快更均匀，一般使用浓硝酸和浓氢氟酸进行活化，再进行钝化形成一层耐腐蚀的钝化膜，常常使用含铬的钝化剂进行钝化，这种流程式的处理工艺较复杂，工序繁琐，成本较高，需要较多的操作人员，同时使用的强酸强碱及含铬钝化剂会严重影响操作人员的身体健康，而且会对大气和水资源造成污染。
基于以上问题，急需提供一种新的药水对铝合金汽配件进行前处理，以解决现有的问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种三合一前处理药水，用于铝合金汽配件前处理工艺中，三合一前处理药水能够能在一个步骤中同时进行除膜、活化和钝化处理，简化了铝合金汽配件的前处理工序，即大大的简化了生产工艺，减少劳动成本及降低生产成本，同时提高了生产效率。
本发明的目的之二在于提供一种铝合金汽配件前处理的方法，将铝合金汽配件前处理工艺中的除膜、活化和钝化处理合成一步，简化工序，降低成本。
本发明的目的之三在于提供一种四合一前处理药水，用于铝合金汽配件前处理工艺中，四合一前处理药水能在一个步骤中同时进行脱脂、除膜、活化和钝化处理，更进一步简化了铝合金汽配件的前处理工序，进一步减少劳动成本及降低生产成本，进一步提高了生产效率。
本发明的目的之四在于提供一种铝合金汽配件前处理的方法，将铝合金汽配件前处理工艺中的脱脂、除膜、活化和钝化处理合成一步，进一步简化工序，降低成本。
为实现上述目的，本发明提供了一种三合一前处理药水，用于铝合金汽配件前处理工艺中，所述三合一前处理药水能在一个步骤中同时进行除膜、活化和钝化处理，所述三合一前处理药水的组分和含量，按重量计包括：
无机酸：10～30g/L；
氟盐：50～150g/L；
有机缓蚀盐：0.5～5g/L；
阴离子无机缓蚀盐：0.5～5g/L；
阳离子无机缓蚀盐：0.5～5g/L；
稀土化合物：0.05～0.5g/L；
润湿剂：0.05～0.5g/L；
水性高分子乳液：0.5～5g/L；
水：余量。
与现有技术相比，本发明的三合一前处理药水能在一个步骤中同时进行除膜、活化和钝化处理，简化了铝合金汽配件的前处理工序，即大大的简化了生产工艺，减少劳动成本及降低生产成本，同时提高了生产效率。
通过无机酸、阴离子无机缓蚀盐、氟盐和润湿剂的协同作用，能腐蚀铝合金汽配件表面的氧化膜，以除去氧化膜层，且不会对基材产生过腐蚀，由于阴离子无机缓蚀盐能够减缓无机酸的腐蚀速率，因此，使得无机酸不腐蚀基材，还由于润湿剂能降低药水的表面张力，减小铝合金汽配件表面的氧化膜与药水的接触角，使得更容易腐蚀铝合金汽配件表面的氧化膜，又借助氟盐对铝合金汽配件表面进行抛光，使得铝合金汽配件的表面更加光滑、平整及具有金属光泽；利用无机酸和润湿剂的协同作用，对铝合金汽配件进行活化处理，以激活铝合金汽配件表面，加快钝化成膜的速率及形成的膜更均匀，润湿剂能够抑制活化之后金属表面发黄的现象；又借助无机酸、阴离子无机缓蚀盐、阳离子无机缓蚀盐、有机缓蚀盐、稀土化合物和水性高分子乳液协同作用，对铝合金汽配件进行钝化处理，阴离子无机缓蚀盐、阳离子无机缓蚀盐和有机缓蚀盐先对无机酸进行缓蚀作用，降低无机酸的腐蚀速率，当氧化膜被腐蚀完全时，有机缓蚀盐在铝合金汽配件表面与铝及铝氧化物进行络合形成一络合层，阳离子无机缓蚀盐中的金属阳离子以化学沉积的方式在铝合金汽配件表面逐渐形成一沉积层，络合层及沉积层与铝合金汽配件表面的铝氧化物共同形成一钝化膜层，同时，有机缓蚀盐对膜层进行封孔，使得其防腐性能佳，其中，稀土化合物能进一步提高钝化层的耐腐蚀性能，水性高分子乳液有助于形成的钝化膜层更致密，对于后续的喷涂工艺，能提高喷涂基底的稳定性。
较佳地，所述无机酸为硝酸、氢氟酸或硫酸中的任意一种或至少两种的混合物。
较佳地，所述氟盐为氟化钠、氟化铵、氟化氢铵或氟化钾中的任意一种或至少两种的混合物。
较佳地，所述有机缓蚀盐为尿素、硫脲或聚二硫二丙基磺酸钠中的任意一种或至少两种的混合物。
较佳地，所述阴离子无机缓蚀盐为氟硅酸盐或硼酸盐中的任意一种或两种的混合物，阴离子无机缓蚀盐的主要作用是防止药水对基材进行过腐蚀，其利用阴离子的作用进行缓蚀作用，其中，氟硅酸盐如氟硅酸钠、氟硅酸钾、氟硅酸铵等，硼酸盐如四硼酸钾、四硼酸钠等。
较佳地，阳离子无机缓蚀盐为镍盐、钴盐、锆盐中的任意一种或至少两种的混合物，阳离子无机缓蚀盐的主要作用是，在钝化成膜的过程中，通过化学沉积的方式在金属表面成膜，同时利用缓蚀功能防止钝化膜成膜过快，避免膜层过厚或不均匀的情况，其中，镍盐如硫酸镍、氯化镍等，钴盐如硫酸钴、氯化钴等，锆盐如硝酸锆、硫酸锆等。
较佳地，所述稀土化合物为铈盐或镧盐中的任意一种或两种的混合物，其中，铈盐如硫酸铈、硝酸铈等，镧盐如氯化镧、硝酸镧等。
较佳地，所述水性高分子乳液为聚氨酯乳液或丙烯酸乳液中的任意一种或两种的混合物。
较佳地，所述润湿剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基苯硫酸钠中的任意一种或两种的混合物。
本发明还提供了一种铝合金汽配件前处理的方法，包括步骤：
a，脱脂处理除去铝合金汽配件表面的油脂；
b，使用上述的三合一前处理药水，在一个步骤中同时进行除膜、活化和钝化处理；
c，烘干处理。
较佳地，于所述a步骤和所述b步骤之间对所述铝合金汽配件进行水洗处理和/或于所述b步骤和所述c步骤之间对所述铝合金汽配件进行水洗处理。
本发明还提供了一种四合一前处理药水，用于铝合金汽配件前处理工艺中，所述四合一前处理药水能在一个步骤中同时进行脱脂、除膜、活化和钝化处理，所述四合一前处理药水包括上述的三合一前处理药水以及0.05～0.5g/L的活性剂。
在三合一前处理药水的基础上进行大量实验，发现加入0.05～0.5g/L的活性剂能够同三合一前处理药水的组分进行协同作用，并达到将脱脂、除膜、活化和钝化四道工序合成一步的效果，具体地，利用活性剂和润湿剂的协同作用，将铝合金汽配件表面的油脂的油分子进行剥离，将其溶于药水，使油分子包含于药水中，导致油分子不会浮在液体的表面，避免油分子二次附着在铝合金汽配件表面，影响下一道工序，提高了铝合金汽配件与钝化层及涂层的附着力，至于除膜、活化和钝化的原理同上，在此不加以描述。
较佳地，所述活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甲脂聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯与环氧乙烷的缩合物、脂肪酸甲酯乙氧基化合物的磺酸盐中的任意一种或至少两种的混合物。
本发明还提供了一种铝合金汽配件前处理的方法，包括步骤：
A，使用上述的四合一前处理药水，在一个步骤中同时进行脱脂、除膜、活化和钝化处理；
B，烘干处理。
较佳地，于所述A步骤和所述B步骤之间对所述铝合金汽配件进行水洗处理。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的三合一前处理药水在铝合金汽配件的前处理工艺中可将除膜、活化和钝化三道工序合成一步完成，简化了铝合金汽配件的前处理工序，有效缩短了处理时间，提高生产效率，大大的节约水能和电能。
(2)本发明的三合一和四合一前处理药水没有采用浓酸浓碱，又加上简化工序导致污水排放量少，且污水比较容易处理达标，不会对环境造成污染，因此，本发明的三合一和四合一前处理药水属于环保药水。
(3)本发明的三合一和四合一前处理药水三位一体或四位一体，便于运输，降低运输成本。
(4)本发明的四合一前处理药水在铝合金汽配件的前处理工艺中可将脱脂、除膜、活化和钝化四道工序合成一步完成，进一步简化了铝合金汽配件的前处理工序，大大的提高生产效率，节约水能和电能。
(5)本发明的三合一和四合一前处理药水中不含铬，使得钝化处理为无铬钝化，因此，属于环保钝化工艺。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，但不构成对本发明的任何限制。
本发明中提供了一种的三合一前处理药水，用于铝合金汽配件前处理工艺中，三合一前处理药水能够将铝合金汽配件前处理工艺中的除膜、活化和钝化三道工序合成一步，简化铝合金汽配件的前处理工序，大大的简化了生产工艺，减少劳动成本及降低生产成本，同时提高了生产效率。
本发明的三合一前处理药水的组分和含量，按重量计包括：
无机酸：10～30g/L；
氟盐：50～150g/L；
有机缓蚀盐：0.5～5g/L；
阴离子无机缓蚀盐：0.5～5g/L；
阳离子无机缓蚀盐：0.5～5g/L；
稀土化合物：0.05～0.5g/L；
润湿剂：0.05～0.5g/L；
水性高分子乳液：0.5～5g/L；
水：余量。
本发明还提供了一种四合一前处理药水，用于铝合金汽配件的前处理工艺中，四合一前处理药水能够将铝合金汽配件前处理工艺中的脱脂、除膜、活化和钝化四道工序合成一步，进一步简化铝合金汽配件的前处理工序，减少劳动成本及降低生产成本，大大的提高了生产效率。
本发明的四合一前处理药水的组分和含量，按重量计包括：
无机酸：10～30g/L；
氟盐：50～150g/L；
有机缓蚀盐：0.5～5g/L；
阴离子无机缓蚀盐：0.5～5g/L；
阳离子无机缓蚀盐：0.5～5g/L；
稀土化合物：0.05～0.5g/L；
润湿剂：0.05～0.5g/L；
水性高分子乳液：0.5～5g/L；
活性剂：0.05～0.5g/L
水：余量。
在本发明中，对无机酸的种类并无特别限定，例如可以选用硝酸、氢氟酸或硫酸中的任意一种或至少两种的混合物，对三合一和四合一前处理药水中无机酸的含量并无特别限定，通常按重量计为10～30g/L，优选为15～25g/L。如果药水中无机酸的重量小于10g/L时，则存在腐蚀性能较差的可能。而如果药水中无机酸的重量大于30g/L时，则存在基材过腐蚀的可能，需要加入大量的缓蚀盐抑制其缓蚀速率，加大成本。
在本发明中，对氟盐的种类并无特别限定，例如可以选用氟化钠、氟化铵、氟化氢铵或氟化钾中的任意一种或至少两种的混合物，对三合一和四合一前处理药水中氟盐的含量并无特别限定，通常按重量计为50～150g/L，优选为70～120g/L。如果药水中氟盐的重量小于50g/L时，则存在抛光性能较差的可能。而如果药水中氟盐的重量大于150g/L时，则可能导致铝合金汽配件表面被腐蚀的情况发生。
在本发明中，对有机缓蚀盐的种类并无特别限定，例如可以选用尿素、硫脲或聚二硫二丙基磺酸钠中的任意一种或至少两种的混合物，对三合一和四合一前处理药水中有机缓蚀盐的含量并无特别限定，通常按重量计为0.5～5g/L，优选为1～3g/L。如果药水中有机缓蚀盐的重量小于0.5g/L时，则存在络合能力不够的可能，导致钝化膜不够致密，而如果药水中有机缓蚀盐的重量大于5g/L时，则存在铝合金汽配件表面的氧化膜需要长时间才能腐蚀的可能，也存在得不到钝化膜的情况发生。
在本发明中，对阴离子无机缓蚀盐的种类并无特别限定，例如可以选用氟硅酸盐或硼酸盐中的任意一种或两种的混合物，其中，氟硅酸盐如氟硅酸钠、氟硅酸钾、氟硅酸铵等，硼酸盐如四硼酸钾、四硼酸钠等，对三合一和四合一前处理药水中阴离子无机缓蚀盐的含量并无特别限定，通常按重量计为0.5～5g/L，优选为1～4g/L。如果药水中阴离子无机缓蚀盐的重量小于0.5g/L时，则存在缓蚀能力不够的可能，导致无机酸对铝合金汽配件表面进行过腐蚀，而如果药水中阴离子无机缓蚀盐的重量大于5g/L时，则可能导致铝合金汽配件表面的氧化膜需要长时间才能腐蚀的可能。
在本发明中，对阳离子无机缓蚀盐的种类并无特别限定，例如可以选用镍盐、钴盐、锆盐中的任意一种或至少两种的混合物，其中，镍盐如硫酸镍、氯化镍等，钴盐如硫酸钴、氯化钴等，锆盐如硝酸锆、硫酸锆等，对三合一和四合一前处理药水中阳离子无机缓蚀盐的含量并无特别限定，通常按重量计为0.5～5g/L，优选为1～4g/L。如果药水中阳离子无机缓蚀盐的重量小于0.5g/L时，则存在缓蚀能力不够的可能，导致无机酸对铝合金汽配件表面进行过腐蚀，也可能使得化学沉积层的厚度较薄，铝合金汽配件耐腐蚀能力下降，而如果药水中阳离子无机缓蚀盐的重量大于5g/L时，则可能导致铝合金汽配件表面的氧化膜需要长时间才能腐蚀的可能，也存在得不到钝化膜的情况发生。
在本发明中，对稀土化合物的种类并无特别限定，例如可以选用铈盐或镧盐中的任意一种或两种的混合物，其中，铈盐如硫酸铈、硝酸铈等，镧盐如氯化镧、硝酸镧等，对三合一和四合一前处理药水中稀土化合物的含量并无特别限定，通常按重量计为0.05～0.5g/L，优选为0.1～0.3g/L。如果药水中稀土化合物的重量小于0.05g/L时，则存在铝合金汽配件喷涂处理后耐腐蚀能力下降的可能，而如果药水中稀土化合物的重量大于0.5g/L时，则对铝合金汽配件喷涂处理后耐腐蚀能力无明显改善的可能，且增加成本。
在本发明中，对润湿剂的种类并无特别限定，例如可以选用十二烷基苯磺酸钠或十二烷基苯硫酸钠中的任意一种或两种的混合物。对三合一和四合一前处理药水中润湿剂的含量并无特别限定，通常按重量计为0.05～0.5g/L，优选为0.1～0.4g/L。如果药水中润湿剂的重量小于0.05g/L时，则存在活化之后铝合金汽配件表面发黄的可能，而如果药水中润湿剂的重量大于0.5g/L时，则存在对铝合金汽配件的前处理也无明显改善的可能，且增加成本。
在本发明中，对水性高分子乳液的种类并无特别限定，例如可以选用聚氨酯乳液或丙烯酸乳液中的任意一种或两种的混合物。对三合一和四合一前处理药水中水性高分子乳液的含量并无特别限定，通常按重量计为0.5～5g/L，优选为2～4g/L。如果药水中水性高分子乳液的重量小于0.5g/L时，则存在钝化膜不够致密的可能，而如果药水中水性高分子乳液的重量大于5g/L时，则存在得不到钝化膜层的可能。
在本发明中，对活性剂的种类并无特别限定，例如可以选用脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甲脂聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯与环氧乙烷的缩合物、脂肪酸甲酯乙氧基化合物的磺酸盐中的任意一种或至少两种的混合物，对四合一前处理药水中活性剂的含量并无特别限定，通常按重量计为0.05～0.5g/L，优选为0.1～0.3g/L。如果药水中活性剂的重量小于0.05g/L时，则存在对油脂分子的剥离能力不够的可能，导致部分油脂浮在药水表面，影响铝合金汽配件与钝化层及涂层的附着力，而如果药水中活性剂的重量大于5g/L时，则存在对铝合金汽配件的前处理也无明显改善的可能，且增加成本。
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
实施例6
实施例7
将实施例4、5和7进行相比时，发现实施例7中钝化膜中的致密度较实施例4佳，实施例5中钝化膜中的致密度较实施例7更佳，由此可知，有机缓蚀盐中在聚二硫二丙基磺酸钠中加入尿素之后，其络合能力比单一的聚二硫二丙基磺酸钠强，聚二硫二丙基磺酸钠中加入硫脲的络合能力比聚二硫二丙基磺酸钠中加入尿素的络合能力强。
实施例8
实施例9
实施例10
实施例11
实施例12
实施例13
按照实施例1-8中的配方配制三合一前处理药水，对铝合金汽配件进行前处理，并进行喷涂，具体为：
除油-水洗-三合一前处理药水处理-水洗-烘干-喷涂
除油和三合一前处理药水处理之间，及三合一前处理药水处理和烘干之间不限定水洗，当然，通过水洗处理可以将工艺中的铝合金汽配件表面的三合一前处理药水进行洁净。
实施例14
按照实施例9-12中的配方配制四合一前处理药水，对铝合金汽配件进行前处理，并进行喷涂，具体为：
四合一前处理药水处理-水洗-烘干-喷涂
四合一前处理药水处理和烘干之间不限定水洗，当然，通过水洗处理可以将工艺中的铝合金汽配件表面的四合一前处理药水进行洁净。
对比例1
采取常用的铝合金汽配件前处理工艺进行处理，且采取与实施例13-14相同的喷涂工艺，常用铝合金汽配件前处理工艺如下：
除油-水洗-碱蚀-水洗-活化-水洗-钝化-水洗-烘干-喷涂
对铝合金汽配件进行不同的前处理工艺后，再进行相同喷涂工艺，对喷涂后的铝合金汽配件进行附着性能和盐雾性能的测试，附着性能的检测标准按照ASTM D3359进行，盐雾性能的检测标准按照ASTM B117进行，结果如下：
从附着性能测试结果可知，通过三合一和四合一前处理药水对铝合金汽配件进行喷涂前处理，获得的附着性能与对比例1中的一致，表明采用三合一和四合一前处理药水对铝合金汽配件进行喷涂前处理后可以达到附着力的生产要求。
工艺名称 中性盐雾测试结果
对比例1 120小时无变化，240小时无变化，360小时无变化，500小时无变化
实施例13 120小时无变化，240小时无变化，360小时无变化，500小时无变化
实施例14 120小时无变化，240小时无变化，360小时无变化，500小时无变化
从中性盐雾测试结果可知，通过三合一和四合一前处理药水对铝合金汽配件进行喷涂前处理，获得的耐腐蚀性能与对比例1中的一致，表明采用三合一和四合一前处理药水对铝合金汽配件进行喷涂前处理后可以达到耐腐蚀性能的生产要求。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (14)

1.一种三合一前处理药水，用于铝合金汽配件前处理工艺中，其特征在于，所述三合一前处理药水的组分和含量，按重量计包括：
无机酸：10～30g/L；
氟盐：50～150g/L；
有机缓蚀盐：0.5～5g/L；
阴离子无机缓蚀盐：0.5～5g/L；
阳离子无机缓蚀盐：0.5～5g/L；
稀土化合物：0.05～0.5g/L；
润湿剂：0.05～0.5g/L；
水性高分子乳液：0.5～5g/L；
水：余量。
2.根据权利要求1所述的三合一前处理药水，其特征在于，所述无机酸为硝酸、氢氟酸或硫酸中的任意一种或至少两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的三合一前处理药水，其特征在于，所述氟盐为氟化钠、氟化铵、氟化氢铵或氟化钾中的任意一种或至少两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的三合一前处理药水，其特征在于，所述有机缓蚀盐为尿素、硫脲或聚二硫二丙基磺酸钠中的任意一种或至少两种的混合物。
5.根据权利要求1所述的三合一前处理药水，其特征在于，所述阴离子无机缓蚀盐为氟硅酸盐或硼酸盐中的任意一种或两种的混合物。
6.根据权利要求1所述的三合一前处理药水，其特征在于，所述阳离子无机缓蚀盐为镍盐、钴盐、锆盐中的任意一种或至少两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的三合一前处理药水，其特征在于，所述稀土化合物为铈盐或镧盐中的任意一种或两种的混合物。
8.根据权利要求1所述的三合一前处理药水，其特征在于，所述水性高分子乳液为聚氨酯乳液或丙烯酸乳液中的任意一种或两种的混合物。
9.根据权利要求1所述的三合一前处理药水，其特征在于，所述润湿剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基苯硫酸钠中的任意一种或两种的混合物。
10.一种铝合金汽配件前处理的方法，其特征在于，包括步骤：
a)脱脂处理除去铝合金汽配件表面的油脂；
b)使用如权利要求1-9任意一项所述的三合一前处理药水，在一个步骤中对铝合金汽配件同时进行除膜、活化和钝化处理；及
c)烘干处理。
11.根据权利要求10所述的铝合金汽配件前处理的方法，其特征在于，于所述a步骤和所述b步骤之间对所述铝合金汽配件进行水洗处理和/或于所述b步骤和所述c步骤之间对所述铝合金汽配件进行水洗处理。
12.一种四合一前处理药水，用于铝合金汽配件前处理工艺中，其特征在于，所述四合一前处理药水包括如权利要求1-9任意一项所述的三合一前处理药水以及0.05～0.5g/L的活性剂。
13.根据权利要求12所述的四合一前处理药水，其特征在于，所述活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸甲脂聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯与环氧乙烷的缩合物、脂肪酸甲酯乙氧基化合物的磺酸盐中的任意一种或至少两种的混合物。
14.一种铝合金汽配件前处理的方法，其特征在于，包括步骤：
a)使用如权利要求12或13任意一项所述的四合一前处理药水，在一个步骤中对铝合金汽配件同时进行脱脂、除膜、活化和钝化处理；及
b)烘干处理。
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