無鉻鈍化在鋁型材涂裝上的應(yīng)用
1前言
鋁型材是有色金屬中使用量最大、應(yīng)用面最廣的金屬材料。金屬鋁型材以其優(yōu)異的耐久性、裝飾性和加工成型性等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于建筑物的各個(gè)方面。目前鋁型材的表面處理方式主要包括陽極氧化、電泳涂裝和粉末噴涂。而涂裝的前處理大都還是使用六價(jià)鉻鈍化工藝,在使用的過程中工人會接觸到六價(jià)鉻,而且會產(chǎn)生六價(jià)鉻廢水,既危害了工作人員的身體健康,又造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
對此,各國政府先后制定了一系列環(huán)保政策,逐步限制使用六價(jià)鉻產(chǎn)品。鑒于此,開發(fā)研究及推廣使用無鉻鈍化工藝是鋁型材企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新,節(jié)能減排,推行綠色制造工藝的形勢所需。
2成膜機(jī)理及鈍化工藝
無鉻鈍化劑的主要組成為氟鈦酸鹽、含反應(yīng)性功能團(tuán)的有機(jī)聚合物、交聯(lián)促進(jìn)劑等,是一種無鉻、無磷的反應(yīng)性轉(zhuǎn)化涂層,該轉(zhuǎn)化層是由機(jī)體鋁、氧化物及聚合物形成的均勻網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),高度交聯(lián)的轉(zhuǎn)化層可有效抵抗水及氧的浸透,因而可提供優(yōu)異的耐蝕性能及濕附著性。使用該鈍化劑可以節(jié)約藥品用量,減少廢水排放及能耗,同時(shí)可以節(jié)省處理時(shí)間和生產(chǎn)成本,涂裝性能完全可以和六價(jià)鉻媲美,并且符合ELV、ROHS和WEEE等法規(guī)要求。
反應(yīng)成膜機(jī)理如下:
反應(yīng)式:
2Al 4H2O→2AlO(OH) 3H2→Al2O3 H2O
2Al 6H 3TiF62– 5H2O→(2AlOF.3TiOF2) 10HF 3H2
Al3 Ti4 F- 4H2O→Al(OOH)Ti(OOH)F 6H
Al3 2R-COOH F– H2O→(RCOO)2AlOF 4H
膜層結(jié)構(gòu):
圖1膜層結(jié)構(gòu)
在臥式線無鉻鈍化處理工藝如下表:
表1無鉻鈍化工藝流程及參數(shù)
3生產(chǎn)過程監(jiān)控
3.1鈍化膜檢測
3.1.1無鉻鈍化膜現(xiàn)場檢測
由于無鉻鈍化膜接近無色(無色到淺黃色),相比較六價(jià)鉻的黃色膜,生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)控難度加大很多,為此我們采用了一種現(xiàn)場鈍化膜的快速檢測方法――滴定點(diǎn)測法,每筐處理完后進(jìn)行一次快速鑒定。
滴定點(diǎn)測法是比較簡易和直觀的檢測方法。用奧美倫公司特制
的檢測試劑滴在經(jīng)過SF-563無鉻處理的鋁材和未經(jīng)SF-563處理的鋁材表面,未經(jīng)過處理的表面不變色,而經(jīng)過SF-563處理的表面將根據(jù)處理時(shí)間或濃度的不同而顯不同程度的紅色。
圖2無鈍化膜圖
圖3有無鉻鈍化膜
3.1.2鈍化膜質(zhì)量測定
根據(jù)要求,生產(chǎn)中每天進(jìn)行轉(zhuǎn)化膜膜重測試,測試方法按GB/T4.2-2005進(jìn)行不同批次無鉻鈍化膜重量。
表2
3.2水煮測試
為了檢測噴涂層與無鉻鈍化膜之間的抗?jié)B水性,每班均按GB 5237.4-2004沸水測試方法煮2小時(shí),連續(xù)數(shù)月檢測未出現(xiàn)劃線處擴(kuò)散和涂層起泡現(xiàn)象,說明無鉻鈍化膜與涂層的抗?jié)B水性優(yōu)異。
3.3馬丘試驗(yàn)
為快速監(jiān)控槽液在使用過程中的穩(wěn)定性及老化問題,定期對噴涂產(chǎn)品進(jìn)行Machu試驗(yàn),所有測試均通過了Qualicoat的要求,結(jié)果見圖4。
圖4 48h馬丘測試試驗(yàn)結(jié)果
3.4涂層耐蝕性測試(CASS試驗(yàn))
定期取噴涂產(chǎn)品進(jìn)行銅加速腐蝕測試(CASS),結(jié)果見圖5和表3。
表3
圖5 336hCASS測試試驗(yàn)結(jié)果
3.5生產(chǎn)過程中無鉻鈍化的工藝管控
無鉻鈍化較六價(jià)鉻鈍化工藝要求高,需嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行操作,主要控制點(diǎn)為純水電導(dǎo)率、鈍化槽PH值、游離酸、鈍化時(shí)間、干燥溫度。
3.6無鉻鈍化槽液廢水處理
由于無鉻鈍化液不含重金屬離子及磷酸鹽,且使用濃度低,因此廢水處理簡單。
表4是無鉻鈍化漂洗水用石灰水直接中和至PH值為8.5-9.0,沉淀過濾后的廢水測試結(jié)果:
表4漂洗水處理后的結(jié)果
表5是用石灰水將無鉻老化槽液中和至PH值為8.5-9.0,再加入適量漂白水后的處理結(jié)果:
表5無鉻槽液處理后的結(jié)果
4結(jié)論
1.無鉻鈍化可以滿足現(xiàn)行鋁材涂裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),雖其工藝控制精度較高,生產(chǎn)中實(shí)際操控有一定難度,但無鉻鈍化工藝替代傳統(tǒng)鉻酸鹽工藝將成為必然趨勢。
2.實(shí)際生產(chǎn)中,只需控制水質(zhì)、PH值、游離酸點(diǎn)在參數(shù)范圍,同時(shí)進(jìn)行鈍化膜的在線檢測,以確保產(chǎn)品質(zhì)量。
3.無鉻鈍化廢水處理簡單,只需用石灰水簡單中和處理即可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
來源:豆丁網(wǎng)
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