CN116441143A - 一种新型铝合金表面处理方法及设备 - Google Patents
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Abstract
一种新型铝合金表面处理方法，对铝基材依次进行脱脂处理、碱蚀处理、除灰处理、无铬钝化处理，使铝基材表面形成钝化膜，然后，去除铝基材表面水分，再将有机涂料涂布在铝基材的表面，最后通过紫外线光固化处理得到铝基材成品，使得在钝化膜上固化有有机涂料，实现提高铝基材表面的抗腐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金表面处理的技术领域，尤其是涉及一种新型铝合金表面处理方法及设备。
背景技术
铝板在现代生活中的应用十分广泛，在铝板的加工过程中通常需要对铝板进行涂漆，从而对铝板起到更好地保护。在传统的铝卷辊涂生产线上，一般，需要先对铝基材进行清洗和有机化学制剂处理，然后，将涂料涂在铝基材上，再对铝基材进行烘烤以将涂料固化。传统的铝卷辊涂生产线所生产得到的铝基材成品由于只通过涂层进行保护，铝基材成品的防腐性能较差，无法应用对防腐性更高的领域，如应用于厨房电器面板、电子产品外壳、汽车内外装饰等领域范围。因此，需要对传统的铝卷辊涂生产线进行优化，以提升铝基材成品的性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型铝合金表面处理方法及设备，对传统的铝卷辊涂生产线进行优化，以提升铝基材成品的性能。
为实现上述目的，本发明提供的方案为一种新型铝合金表面处理方法，包括有以下几个步骤：
步骤s1，将铝基材浸泡于预设有的脱脂溶液进行脱脂处理；
步骤s2，先将铝基材浸泡于预设有的碱蚀溶液中进行碱蚀处理，然后，将铝基材浸泡于预设有的除灰溶液中进行除灰处理；
步骤s3，将铝基材浸泡在预设有的无铬钝化溶液中以进行钝化处理，使铝基材表面生成钝化膜；
步骤s4，将完成钝化处理的铝基材通过预设有的挤干装置挤压，以将去除铝基材表面的水分；
步骤s5，通过将预配制的有机涂料通过涂料辊均匀涂布在铝基材表面；
步骤s6，将涂有有机涂料的铝基材进行紫外线光固化处理，得到铝基材成品。
进一步，所述脱脂溶液由磷酸钠、碳酸钠和聚氧乙烯聚氧丙烯醚组成，其中，所述磷酸钠浓度为10-25g/l，所述碳酸钠浓度为5-15g/l，所述聚氧乙烯聚氧丙烯醚浓度为1-5g/l；所述脱脂溶液的温度为30-60℃；脱脂处理的时间为3-10min。
进一步，所述碱蚀溶液由氢氧化钠、磷酸钠和碳酸钠组成，其中，所述氢氧化钠浓度为40-70g/l，所述磷酸钠浓度为10-20g/l，所述碳酸钠浓度为10-20g/l；所述碱蚀溶液的温度为65-70℃；所述碱蚀处理的时间为1-3min。
进一步，所述除灰溶液由硝酸和硝酸铁组成，其中，所述硝酸浓度为50-100g/l，所述硝酸铁浓度为5-20g/l；所述除灰溶液的温度为25-30℃；所述除灰处理的时间为1-3min。
进一步，所述无铬钝化溶液由0.1～5.0g/L的氟化物、2-8g/L的氧化剂、1-3g/L份稳定剂、0.1～5.0g/L份缓蚀剂、1-5g/L的稀土盐、0.5-5g/L份成膜助剂和去离子水组成，其中，所述无铬钝化溶液的温度25-32℃；钝化处理的时间30-60s。
进一步，所述有机涂料包括以下质量分数比的成分：环氧树脂70-75份、聚酯10-15份、稀释剂10-15份和光敏剂2-3份，通过将上述成分进行充分混合构成了有机涂料。
进一步，所述光固化处理中的紫外线照射时间为60-80s；紫外线照射的功率为11KW，紫外线照射的能量为600-700mJ/cm2。
一种新型铝合金表面处理设备，包括有多个输送辊、放卷辊、盛有脱脂溶液的脱脂槽、盛有碱蚀溶液的碱蚀槽、盛有除灰溶液的除灰槽、盛有无铬钝化溶液的钝化槽、挤干装置、辊涂装置和光固化装置，通过输送辊的作用将放卷辊放出的基材依次输送至脱脂槽、碱蚀槽、除灰槽、钝化槽、挤干装置、辊涂装置和光固化装置。
本发明的有益效果为：在新型铝合金表面处理设备上，先通过在铝基材表面形成钝化膜，然后通过在钝化膜上固化有机涂料，实现提高铝基材表面的抗腐蚀性，同时，实现了传统铝卷辊涂生产线的优化，并且，增加了涂料的附着力，增强了产品性能，使得产品能够应用于厨房电器面板、电子产品外壳、汽车内外装饰等领域范围。
附图说明
图1为新型铝合金表面处理方法的步骤示意图。
图2为新型铝合金表面处理设备的示意图。
其中，1-放卷辊，2-脱脂槽，3-碱蚀槽，4-除灰槽，5-钝化槽，6-挤干装置，7-辊涂装置，8-光固化装置。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面参照附图对本发明进行更全面地描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。
参照图1，在本实施例中，一种新型铝合金表面处理方法，基于传统的铝卷辊涂生产线对铝合金表面处理方法进行优化，以提高铝基材成品的性能。
在本实施例中，新型铝合金表面处理方法包括有以下几个步骤：
步骤s1，对铝基材进行脱脂处理，其中，将铝基材浸泡于脱脂溶液进行脱脂处理，然后，将铝基材进行水洗以令铝基材的表面干净。脱脂溶液为磷酸钠、碳酸钠和聚氧乙烯聚氧丙烯醚的混合溶液。本实施例脱脂溶液中采用的磷酸钠浓度采用10g/l，碳酸钠浓度采用5g/l，聚氧乙烯聚氧丙烯醚浓度采用1g/l，脱脂溶液的温度采用30℃，脱脂处理的时间采用3min。
步骤s2，对铝基材的表面进行除油清洁处理，具体地，先将铝基材浸泡于碱蚀溶液中进行碱蚀处理，以有效去除铝合金工件表面自然形成的薄氧化膜，其中，碱蚀溶液为氢氧化钠、磷酸钠和碳酸钠的混合溶液，本实施例的碱蚀溶液的蚀刻量低，使得铝基材的被蚀刻的表面均匀，可以有效去除机加工痕迹。
本实施例碱蚀溶液中采用的氢氧化钠浓度采用40g/l，磷酸钠浓度采用10g/l，碳酸钠浓度采用10g/l，碱蚀的温度采用65℃，碱蚀处理的时间采用1min。
在完成碱蚀处理后，将铝基材浸泡于除灰溶液中进行除灰处理，以有效去除碱蚀处理过程中产生的氢氧化物沉积，同时中和残留碱液；除灰溶液为硝酸和硝酸铁的混合溶液，其中，本实施例除灰溶液中采用的硝酸浓度采用50g/l，硝酸铁浓度采用5g/l，除渍的温度采用25℃，除灰处理的时间采用1min。除灰处理的处理温度不高，处理时间短，并且，除灰彻底，保持铝基材表面良好的光泽。
步骤s3，将铝基材浸泡在环保型的无铬钝化溶液中以进行钝化处理，使铝基材表面生成钝化膜，其中，无铬钝化溶液由氟化物、氧化剂、稳定剂、缓蚀剂、稀土盐、成膜助剂和去离子水组成，并且，去离子水要求EC≤5us/cm。本实施例无铬钝化溶液中采用的氟化物浓度采用0.1g/L，氧化剂浓度采用2g/L，稳定剂浓度采用1g/L的稳定剂，缓蚀剂的浓度采用0.1g/L，稀土盐的浓度采用1g/L，成膜助剂的浓度采用0.5g/L，无铬钝化溶液温度25℃，钝化处理的时间30s。较于采用有铬的钝化液进行钝化，通过采用无铬钝化溶液对铝基材进行钝化处理，使得钝化过程更稳定，并且，使得生成的钝化膜耐腐蚀性好，另外，生成的钝化膜无毒且无污染，环保性更高。另外，通过无铬钝化溶液稀释残留在铝基材表面的除灰溶液，以达到清洗作用。
本实施例无铬钝化溶液中采用的氟化物浓度采用0.1g/L，氧化剂浓度采用2g/L，稳定剂浓度采用1g/L的稳定剂，缓蚀剂的浓度采用0.1g/L，稀土盐的浓度采用1g/L，成膜助剂的浓度采用0.5g/L，无铬钝化溶液温度25℃，钝化处理的时间30s。
步骤s4，将完成钝化处理的铝基材通过预设有的挤压装置挤压，以将去除铝基材表面的水分。
步骤s5，将预配制的有机涂料通过涂料辊均匀涂布在铝基材的表面，对铝基材表面进行涂布封闭。上述涂布过程在无尘等级百万级的无尘室内环境中进行，并且，需要保持室内通风。有机涂料包括以下成分：环氧树脂、聚酯、稀释剂和光敏剂。本实施例有机涂料中采用的环氧树脂为70份，聚酯为10份，稀释剂为10份，光敏剂为2份。本实施例的涂料辊采用型号为250目的网纹辊，涂布的封闭层厚度为0.3-0.5um。
步骤s6，在步骤5之后的预定时间内，及时将涂有有机涂料的铝基材进行紫外线光固化处理，其中，光固化照射时间为60-80s，完成光固化后便可得到所需的铝基材成品。本实施例的预定时间为15秒内，即，在完成涂布后必须在15秒内及时进行紫外线光固化处理，从而使铝基材表面上的有机涂料固化成膜，其中，采用功率11KW、能量600-700mJ/cm2的UV紫外线灯进行光固化。
在本实施例中，通过在铝基材表面形成钝化膜，以及，通过在钝化膜上固化有机涂料，实现提高铝基材表面的抗腐蚀性，并且，增加了涂料的附着力，增强了产品性能，使得产品能够应用于厨房电器面板、电子产品外壳、汽车内外装饰等领域范围。
在本实施例中，通过采用光固化代替传统工艺中的烘干处理，在实现将涂料快速固化的同时，更能节能环保，并且，提高有机涂料的附着力。
参照图2，一种基于新型铝合金表面处理方法的新型铝合金表面处理方法设备，包括有多个输送辊、放卷辊1、盛有脱脂溶液的脱脂槽2、盛有碱蚀溶液的碱蚀槽3、盛有除灰溶液的除灰槽4、盛有无铬钝化溶液的钝化槽5、挤干装置6、辊涂装置7和光固化装置8，通过输送辊的作用将放卷辊1放出的基材依次输送至脱脂槽2、碱蚀槽3、除灰槽4、钝化槽5、挤干装置6、辊涂装置7和光固化装置8。挤干装置6属于本领域现有技术，其中，挤干装置6包括有呈上下布置的两个挤压辊，通过两个挤压辊挤压铝基材以将铝基材上的水分去除。辊涂装置7属于本领域现有技术，其中，辊涂装置7包括有盛有有机涂料的涂料槽和涂料辊，涂料辊部分浸泡于有机涂料中，并通过涂料辊将有机涂料均匀地辊涂于铝基材的表面。光固化装置8用于对涂有有机涂料的铝基材进行紫外线光固化处理，光固化装置8属于本领域现有技术，此处对光固化装置8不再展开赘述。
本实施例基于新型的成膜方法对传统的铝卷滚涂生产线进行优化，其中，较于传统的铝卷涂装生产线，本实施例通过钝化槽5中的无铬钝化溶液同时实现对铝基材的清洗和钝化，避免了增设清洗设备，降低了成本，并且，实现提高铝基材成品的性能；另外，本实施例的钝化槽采用1平方清洗空间的槽体，因此，本实施例在对传统的铝卷滚涂生产线进行优化的同时没有过大地增加设备的占地面积，并且，结构简单，适用性强，便于推广使用。本实施例还通过挤干装置6将铝基材上的水分去除，降低能源消耗，实现环保节能。
对比例
与实施例一的不同之处在于，本实施例没有步骤3，并且，在步骤4中的涂布的封闭层的厚度为1.3-1.5um。
实施例二
与实施例一的不同之处在于：
本实施例脱脂溶液中采用的磷酸钠浓度为25g/l，碳酸钠浓度为15g/l，聚氧乙烯聚氧丙烯醚浓度为5g/l，脱脂溶液的温度为60℃，脱脂处理的时间为10min。
本实施例有机涂料中采用的环氧树脂75份，聚酯15份，稀释剂15份，光敏剂3份。
本实施例碱蚀溶液中采用的氢氧化钠浓度为70g/l，磷酸钠浓度为20g/l，碳酸钠浓度为20g/l，碱蚀的温度为70℃，碱蚀处理的时间为3min。
本实施例除灰溶液中采用的硝酸浓度为100g/l，硝酸铁浓度为20g/l，除渍的温度为30℃，除灰处理的时间为3min。
本实施例无铬钝化溶液中采用的氟化物浓度为5g/L，氧化剂浓度为8g/L，稳定剂浓度为3g/L的稳定剂，缓蚀剂的浓度为5g/L，稀土盐的浓度为5g/L，成膜助剂的浓度为5g/L，无铬钝化溶液温度32℃，钝化处理的时间60s。
将实施例一、对比例和实施例二所得的铝基材成品进行多项性能测试，测试结果如下表。
从上表可以看出，对比例的结果与实施例一的结果对比，即，没有进行钝化处理的铝基材与进行了钝化处理的铝基材比较，前者的中性盐雾测试的时长小于后者的中性盐雾测试的时长，因此，可以判断，通过在铝基材表面形成钝化膜，以及，通过在钝化膜上固化有机涂料，实现提高了铝基材的抗腐蚀性。实施例二的结果与实施例一的结果对比，可以看出，通过增加无铬钝化溶液中各成分浓度、无铬钝化溶液温度和钝化处理时间，能够有效提高铝基材的抗腐蚀性。
以上所述之实施例仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改均为本发明的等效实施例。故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之思路所做的等同等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种新型铝合金表面处理方法，其特征在于：包括有以下几个步骤：
步骤s1，将铝基材浸泡于预设有的脱脂溶液进行脱脂处理；
步骤s2，先将铝基材浸泡于预设有的碱蚀溶液中进行碱蚀处理，然后，将铝基材浸泡于预设有的除灰溶液中进行除灰处理；
步骤s3，将铝基材浸泡在预设有的无铬钝化溶液中以进行钝化处理，使铝基材表面生成钝化膜；
步骤s4，将完成钝化处理的铝基材通过预设有的挤干装置(6)挤压，以将去除铝基材表面的水分；
步骤s5，通过将预配制的有机涂料通过涂料辊均匀涂布在铝基材的表面；
步骤s6，将涂有有机涂料的铝基材进行紫外线光固化处理，得到铝基材成品。
2.根据权利要求1所述的一种新型铝合金表面处理方法，其特征在于：所述脱脂溶液由磷酸钠、碳酸钠和聚氧乙烯聚氧丙烯醚组成，其中，所述磷酸钠浓度为10-25g/l，所述碳酸钠浓度为5-15g/l，所述聚氧乙烯聚氧丙烯醚浓度为1-5g/l；所述脱脂溶液的温度为30-60℃；脱脂处理的时间为3-10min。
3.根据权利要求1所述的一种新型铝合金表面处理方法，其特征在于：所述碱蚀溶液由氢氧化钠、磷酸钠和碳酸钠组成，其中，所述氢氧化钠浓度为40-70g/l，所述磷酸钠浓度为10-20g/l，所述碳酸钠浓度为10-20g/l；所述碱蚀溶液的温度为65-70℃；所述碱蚀处理的时间为1-3min。
4.根据权利要求1所述的一种新型铝合金表面处理方法，其特征在于：所述除灰溶液由硝酸和硝酸铁组成，其中，所述硝酸浓度为50-100g/l，所述硝酸铁浓度为5-20g/l；所述除灰溶液的温度为25-30℃；所述除灰处理的时间为1-3min。
5.根据权利要求1所述的一种新型铝合金表面处理方法，其特征在于：所述无铬钝化溶液由0.1～5.0g/L的氟化物、2-8g/L的氧化剂、1-3g/L份稳定剂、0.1～5.0g/L份缓蚀剂、1-5g/L的稀土盐、0.5-5g/L份成膜助剂和去离子水组成，其中，所述无铬钝化溶液的温度25-32℃；钝化处理的时间30-60s。
6.根据权利要求1所述的一种新型铝合金表面处理方法，其特征在于：所述有机涂料包括以下质量分数比的成分：环氧树脂70-75份、聚酯10-15份、稀释剂10-15份和光敏剂2-3份，通过将上述成分进行充分混合构成了有机涂料。
7.根据权利要求1所述的一种新型铝合金表面处理方法，其特征在于：所述光固化处理中的紫外线照射时间为60-80s；紫外线照射的功率为11KW，紫外线照射的能量为600-700mJ/cm2。
8.一种新型铝合金表面处理设备，其特征在于：包括有多个输送辊、放卷辊(1)、盛有脱脂溶液的脱脂槽(2)、盛有碱蚀溶液的碱蚀槽(3)、盛有除灰溶液的除灰槽(4)、盛有无铬钝化溶液的钝化槽(5)、挤干装置(6)、辊涂装置(7)和光固化装置(8)，通过输送辊的作用将放卷辊(1)放出的基材依次输送至脱脂槽(2)、碱蚀槽(3)、除灰槽(4)、钝化槽(5)、挤干装置(6)、辊涂装置(7)和光固化装置(8)。
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