CN111349958A - 一种电泳铝型材及其表面处理方法 - Google Patents

一种电泳铝型材及其表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电泳铝型材及其表面处理方法,所述电泳铝型材的表面设置有电泳形成的电泳树脂膜层，所述铝型材的表面与所述电泳树脂膜层之间还设置有一层复合膜；所述复合膜是所述铝型材经过除油抛光和电解氧化之后形成的复合膜。将待处理的铝型材置于除油抛光液中，反应至铝型材表面以及型材低洼处覆盖一层均匀的复合盐膜保护层；免水洗置于电解氧化液中，电解氧化成一层复合膜；将电解氧化后的铝型材经水洗和纯水洗，在树脂电泳漆中进行电泳，在复合膜上形成电泳树脂膜层。本发明对铝型材电泳处理时在形成复合盐膜保护层的铝型材表面再电解生成有机无机氟碳复合膜，使氧化膜和漆层之间产生良好的附着力，提高了耐腐蚀性能，增加了产品的寿命。

Description

一种电泳铝型材及其表面处理方法
技术领域
本发明涉及一种铝型材，具体涉及一种电泳铝型材的表面处理技术。
背景技术
目前铝合金制品的电泳表面处理工艺，是指以水溶性色漆或清漆经电泳处理固化作膜层的工艺处理过程。大部分是采用铝型材经除油(表面活性剂、硫酸或磷酸氢氟酸等)、水洗、碱洗(氢氧化钠)、水洗(两道)、酸洗、水洗(两道)、氧化成膜、水洗、纯水洗、电泳成膜，然后固化，整个生产工艺复杂，生产过程中产生大量的废水、固废，包括大量的危废，不仅生产工艺流程复杂、生产控制要求较高，还给环境带来大量的污染物，而且消耗大量的化工原料和水，并且前处理每吨大约6Kg的Al被洗掉排放。
因此，目前的铝型材电泳处理工艺存在工艺流程复杂、大量水洗造成大量水浪费和水污染，还浪费部分化工原料，导致生产成本增加。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种电泳铝型材，该种电泳铝型材的复合膜和电泳树脂漆膜层间因具有较大表面积以及均匀不规则的几何形状，增加了树脂漆与氧化膜层间的结合力，漆膜附着力强，也极大地解决了有机膜与制品之间易产生膜下腐蚀的难题，增加了产品的寿命。
本发明所要解决的第二个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种电泳铝型材的表面处理方法，该处理方法工艺流程短，处理液可循环使用不需要更换，大量节约水和化工原料，而且产品性能更好。
为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：
一种电泳铝型材，所述电泳铝型材的表面设置有电泳形成的电泳树脂膜层，所述铝型材的表面与所述电泳树脂膜层之间还设置有一层复合膜；所述复合膜是所述铝型材经过除油抛光和电解氧化之后形成的复合膜。
作为改进的一种技术方案，所述复合膜是含有草酸铝、氟化铝、六氟化铝钠、氧化铝的复合膜。
作为改进的一种技术方案，所述复合膜的厚度为0.5～6μm。
作为改进的一种技术方案，所述复合膜为均匀的蜂窝状膜。
为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：
所述电泳铝型材的表面处理方法，包括以下步骤：
(1)除油抛光：将待处理的铝型材置于除油抛光液中，反应至处理液中开始有气泡冒出，然后继续浸泡反应1～10min，铝型材表面以及型材低洼处覆盖一层均匀的复合盐膜保护层；
(2)电解氧化：将除油抛光后的铝型材免水洗置于电解氧化液中，电解氧化成一层含氟氧化膜；电解成膜过程中，所述含氟氧化膜与所述复合盐膜保护层复合成为一层复合膜；所述电解时的电流密度1.2～7A/dm2；所述电解的电解时间为1～5min；
(3)电泳：将电解氧化后的铝型材依次经水洗和纯水洗后，在树脂电泳漆中进行电泳，在所述复合膜上形成电泳树脂膜层。
作为改进的一种技术方案，所述除油抛光液包含以下组分：乙二酸5～30g/L、氟化氢铵0.5～4g/L、表面活性剂0.003～0.008g/L和助剂0.05～0.15g/L。
作为优选的一种技术方案，所述表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、甘油脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯中的一种或几种；所述助剂包括钠盐：亚硝酸钠、草酸钠、氟化钠、碳酸钠、硫酸钠中的一种或几种。
本发明在对铝型材的除油抛光处理过程中，油脂进入处理液中，在草酸、氟离子、氨离子表面活性剂、氧化助剂等的共同作用下生成一种30mm左右，比重小于1的透明纤维，主要成分是聚酰胺类，通过定期过滤除纤槽液中不会因油脂的浓度增加导致更新更换，本发明人用此方法经过两年的使用，槽液清澈未见混浊。每年对外来杂质造成的沉淀(数量极少)，倒槽清除即可。没有排放就没有污染，本发明与现有技术的区别是槽液无需更换更新，油脂聚合的絮状纤维定期过滤即可清除，保证了槽液的清澈可持续再利用，解决了环保问题。
作为改进的一种技术方案，所述电解氧化液中含有以下组分：氟化氢氨0.5～1.5g/L，草酸10～60g/L。
本发明的电解氧化液中F离子的存在降低了AI的化学能，更易生成AI3+，，草酸的浓度是氟化氢氨的30倍左右，又保证AI3+能生成草酸铝而参与成膜。F离子在反应过程中也起了催化剂的作用。
作为改进的一种技术方案，所述电解氧化液中Al3+平衡浓度小于1g/L。
作为改进的一种技术方案，所述电解时的电解温度≦29℃。
作为改进的一种技术方案，所述除油抛光液的温度为15～35℃；所述除油抛光在气体搅拌的状态下进行。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明对电泳铝型材的表面前处理，首先采用除油抛光液，可使铝型材表面油污、自然氧化清除掉，氟离子与铝型材表面的三氧化二铝、铝产生的铝离子被乙二酸捕获沉淀于型材表面低洼处，填补了型材的机械纹，在型材表面形成了一层草酸铝、氧化铝、氟化铝的复合保护膜，再经过氧化处理提高了型材的抗腐性、抗污染、及表面结合能力，本发明将形成复合盐膜保护层的铝型材在电解氧化液中进行电解氧化成膜，电解生成有机无机含氟氧化膜，经SEM+EDS检测和分析，氧化膜具有均匀不规则形貌见附图，能够使氧化膜和漆层之间产生良好的附着力，也极大地解决了有机膜与制品之间易产生膜下腐蚀的难题，因此改善了产品的性能指标，增加了产品的寿命。
本发明除油和抛光一步完成，步骤简化，而且节省了现有技术中每一步骤之间的水洗步骤，仅保留氧化后水洗，相比现有技术废水减少80％，固废减少90％，无重金属排放，制品前处理重量不但没有减少，反而每吨型材增加了1千克左右，且制品与电泳膜的附着力明显增加，大大提高了型材的耐蚀性具有良好的附着力、耐水煮、耐盐雾实验、耐酸碱性，性能指标远超过GB5237.3标准规定的产品使用性能。原工艺电泳前氧化膜厚大于6μm，本发明工艺大于3μm即能满足GB/T5237.3性能要求，并能获得易与电泳膜牢固结合的最佳形貌状态，并有效阻隔了膜下腐蚀的扩散过程。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明在电流密度2.5A/dm2电解5min的形成的复合膜放大八万倍的表面形貌图；
图2是本发明在电流密度2.5A/dm2电解5min的形成的复合膜放大五万倍的表面形貌图；
图3是本发明在电流密度3.5A/dm2电解2min的形成的复合膜放大十万倍的表面形貌图；
图4是本发明在电流密度3.5A/dm2电解2min的形成的复合膜放大五万倍的表面形貌图；
图5是本发明在电流密度3.5A/dm2电解4min的形成的复合膜放大八万倍的表面形貌图；
图6是本发明在电流密度3.5A/dm2电解4min的形成的复合膜放大五万倍的表面形貌图；
图7是背景技术中的硫酸法氧化膜的形貌图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1和图6所示，本发明对铝型材采用除油抛光后再电解氧化法形成的复合膜呈均匀不规则形貌，与漆膜结合具有较大的表面积，能获得最大的氧化膜-漆膜结合力，改善附着力和耐冲击、耐碱、耐盐雾性能，且更能有效解决膜下腐蚀缺陷。图7采用背景技术的硫酸法氧化成膜，不具有均匀不规则形貌，这种氧化膜与漆膜结合力差，且不耐腐蚀。
实施例1
一种电泳铝型材，所述铝型材的表面以及所述铝型材的低洼处覆盖有一层复合膜；所述复合膜是含有草酸铝、氟化铝、六氟化铝钠、氧化铝的复合膜；所述氟碳复合膜的厚度为2.0μm；所述复合膜为均匀不规则形貌见附图；所述复合膜上覆盖有电泳树脂膜层。
实施例2
一种电泳铝型材，所述铝型材的表面以及所述铝型材的低洼处覆盖有一层复合膜；所述复合膜是含有草酸铝、氟化铝、六氟化铝钠、氧化铝的复合膜；所述复合膜的厚度为4.0μm；所述复合膜为均匀不规则形貌见附图；所述复合膜上覆盖有电泳树脂膜层。
实施例3
一种电泳铝型材，所述铝型材的表面以及所述铝型材的低洼处覆盖有一层复合膜；所述复合膜是含有草酸铝、氟化铝、六氟化铝钠、氧化铝的复合膜；所述复合膜的厚度为3.2μm；所述复合膜为均匀不规则形貌见附图；所述复合膜上覆盖有电泳树脂膜层。
实施例4
(1)除油抛光：将待处理的铝型材置于含有乙二酸15g/L、氟化氢铵2.2g/L、表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚0.004g/L和助剂亚硝酸钠0.08g/L的除油抛光液中，所述除油抛光液的温度为28℃；采用反应槽底通压缩空气并通过多孔喷出，达到抛光液产生均匀鼓泡的目的，反应至处理液中开始有气泡冒出，然后继续浸泡反应4min，铝型材表面以及型材低洼处覆盖一层均匀的复合盐膜保护层。
(2)电解氧化：将除油抛光后的铝型材免水洗置于含有氟化氢氨1.2g/L，草酸30g/L的电解氧化液中，电解氧化成一层含氟氧化膜；电解成膜过程中，所述含氟氧化膜与所述复合盐膜保护层复合成为一层2.5μm的复合膜；所述电解时的电流密度3.5A/dm2；所述氧化液中Al3+平衡浓度为0.03g/L；所述电解的电解时间为3min；电解温度23℃。
(3)电泳：将电解氧化后的铝型材依次经水洗和纯水洗后，在树脂电泳漆中进行电泳，在所述复合膜上形成电泳树脂膜层；最后进行固化30min。
实施例5
(1)除油抛光：将待处理的铝型材置于含有乙二酸18g/L、氟化氢铵1.4g/L、表面活性剂山梨糖醇酐脂肪酸酯0.005g/L和助剂氟化钠0.12g/L的除油抛光液中，所述除油抛光液的温度为30℃；采用反应槽底通压缩空气并通过多孔喷出，达到抛光液产生均匀鼓泡的目的，反应至处理液中开始有气泡冒出，然后继续浸泡反应4min，铝型材表面以及型材低洼处覆盖一层均匀的复合盐膜保护层。
(2)电解氧化：将除油抛光后的铝型材免水洗置于含有氟化氢氨1.1g/L，草酸42g/L的电解氧化液中，电解氧化成一层含氟氧化膜；电解成膜过程中，所述含氟氧化膜与所述复合盐膜保护层复合成为一层4.0μm的复合膜；所述电解时的电流密度3.5A/dm2；所述氧化液中Al3+平衡浓度为0.04g/L；所述电解的电解时间为3min；电解温度20℃。
(3)电泳：将电解氧化后的铝型材依次经水洗和纯水洗后，在树脂电泳漆中进行电泳，在所述复合膜上形成电泳树脂膜层；最后进行固化30min。
实施例6
(1)除油抛光：将待处理的铝型材置于含有乙二酸16g/L、氟化氢铵0.6g/L、表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚0.0035g/L和助剂氟化钠0.11g/L的除油抛光液中，所述除油抛光液的温度为27℃；采用反应槽底通压缩空气并通过多孔喷出，达到抛光液产生均匀鼓泡的目的，反应至处理液中开始有气泡冒出，然后继续浸泡反应6.5min，铝型材表面以及型材低洼处覆盖一层均匀的复合盐膜保护层。
(2)电解氧化：将除油抛光后的铝型材免水洗置于含有氟化氢氨1.2g/L，草酸22g/L的电解氧化液中，电解氧化成一层含氟氧化膜；电解成膜过程中，所述含氟氧化膜与所述复合盐膜保护层复合成为一层2.5μm的复合膜；所述电解时的电流密度2.7A/dm2；所述氧化液中Al3+平衡浓度为0.03g/L；所述电解的电解时间为2.5min；电解温度26℃。
(3)电泳：将电解氧化后的铝型材依次经水洗和纯水洗后，在树脂电泳漆中进行电泳，在所述复合膜上形成电泳树脂膜层；最后进入固化炉210℃固化25min。

Claims (10)

1.一种电泳铝型材，所述电泳铝型材的表面设置有电泳形成的电泳树脂膜层，其特征在于：所述铝型材的表面与所述电泳树脂膜层之间还设置有一层复合膜；所述复合膜是所述铝型材经过除油抛光和电解氧化之后形成的复合膜。
2.如权利要求1所述的电泳铝型材，其特征在于：所述复合膜是含有草酸铝、氟化铝、六氟化铝钠、氧化铝的复合膜。
3.如权利要求1所述的电泳铝型材，其特征在于：所述复合膜的厚度为0.5～6μm。
4.如权利要求1所述的电泳铝型材，其特征在于：所述复合膜为均匀的不规则形貌膜。
5.如权利要求1所述的电泳铝型材的表面处理方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)除油抛光：将待处理的铝型材置于除油抛光液中，反应至处理液中开始有气泡冒出，然后继续浸泡反应1～10min，铝型材表面以及型材低洼处覆盖一层均匀的复合盐膜保护层；
(2)电解氧化：将除油抛光后的铝型材免水洗置于电解氧化液中，电解氧化成一层含氟氧化膜；电解成膜过程中，所述含氟氧化膜与所述复合盐膜保护层复合成为一层复合膜；所述电解时的电流密度1.2～7A/dm2；所述电解的电解时间为1～5min；
(3)电泳：将电解氧化后的铝型材依次经水洗和纯水洗后，在树脂电泳漆中进行电泳，在所述复合膜上形成电泳树脂膜层。
6.如权利要求1所述的电泳铝型材的表面处理方法，其特征在于所述除油抛光液包含以下组分：乙二酸5～30g/L、氟化氢铵0.5～4g/L、表面活性剂0.003～0.008g/L和助剂0.05～0.15g/L。
7.如权利要求6所述的电泳铝型材的表面处理方法，其特征在于：所述表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、甘油脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯中的一种或几种；所述助剂包括钠盐：亚硝酸钠、草酸钠、氟化钠、碳酸钠、硫酸钠中的一种或几种。
8.如权利要求5所述的电泳铝型材的表面处理方法，其特征在于所述电解氧化液中含有以下组分：氟化氢氨0.5～1.5g/L，草酸10～60g/L；所述电解氧化液中Al3+平衡浓度小于1g/L。
9.如权利要求5所述的电泳铝型材的表面处理方法，其特征在于：所述电解时的电解温度≦29℃。
10.如权利要求5所述的电泳铝型材的表面处理方法，其特征在于：所述除油抛光液的温度为15～35℃；所述除油抛光在气体搅拌的状态下进行。
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