一、概述：

粉末(氟碳漆)噴涂鋁型材在噴涂、噴漆之前，需要通過(guò)前處理在型材表面形成一層致密的連接介質(zhì)，前處理加工過(guò)程——是通過(guò)去除型材表面的油污、雜質(zhì)，自然氧化膜之后，再經(jīng)過(guò)化學(xué)氧化(鉻化或無(wú)鉻鈍化)，使其鋁表面生成一層鈍化膜，其目的是：

(1)保護(hù)鋁型材表面不被空氣腐蝕，防止進(jìn)一步生成自然氧化膜。

(2)金屬鋁型材表面和粉末涂料或水性油漆的結(jié)合，需要一層過(guò)渡層，才能使金屬與非金屬之間的結(jié)合力更強(qiáng)，達(dá)到最佳(經(jīng)沖擊試驗(yàn)，劃格試驗(yàn)，沸水試驗(yàn)檢測(cè)合格)使用狀態(tài)。

1. 傳統(tǒng)的前處理工藝技術(shù)流程：

鋁型材上排扎料→水洗→脫脂→水洗→堿蝕→水洗→水洗→中和出光→水洗→水洗→化學(xué)氧化(鉻化或無(wú)鉻鈍化)→水洗→純水洗→晾干或烘干→上線(xiàn)噴涂(噴漆)

以上工藝是標(biāo)準(zhǔn)的西方鋁前處理工藝方法,我國(guó)在20世紀(jì)80年代開(kāi)始基本上沿用，到了90年代后期,傳統(tǒng)的前處理脫脂、堿蝕、中和出光三道工序，被國(guó)內(nèi)研發(fā)的三合一脫脂表調(diào)劑所代替。其優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)也減少了多次水洗帶來(lái)的廢水處理量過(guò)大，但此工藝也有一個(gè)致命的缺點(diǎn)：三合一脫脂采用大量的氫氟酸常溫快速腐蝕鋁表面，其帶出的槽液中氟離子含量嚴(yán)重超標(biāo)，增加了廢水處理的負(fù)擔(dān)。

2. 沿用的三合一前處理工藝：

鋁材上排→水洗→三合一脫脂→水洗→水洗→化學(xué)氧化(鉻化或無(wú)鉻鈍化)→水洗→水洗(純水洗)→晾干或烘干-→上線(xiàn)噴涂(噴漆)

3.前處理(傳統(tǒng)與現(xiàn)代)工藝缺陷：

進(jìn)入二十一世紀(jì)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)，水資源保護(hù)的立法和監(jiān)管力度的不斷加大，2015年國(guó)家要正式頒布“中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法”，為此，作為鋁型材加工企業(yè)，迫切需要我們改進(jìn)新的加工工藝方法，以上工藝所使用有毒、有害污染物質(zhì)，如：傳統(tǒng)工藝中的氟離子、六價(jià)鉻;現(xiàn)代無(wú)鉻鈍化處理工藝所采用的氟鋯酸鹽、氟鈦酸鹽，還有加速成膜的氫氟酸，同樣也存在有毒氟污染的問(wèn)題。況且無(wú)鉻鈍化工藝處理所生成的轉(zhuǎn)化膜無(wú)法和有鉻化工藝所生成的鉻化膜(300-1000mg/m2)相比，無(wú)鉻膜層薄(70-150mg/m2)、疏松、容易破裂，無(wú)顏色，在線(xiàn)生產(chǎn)無(wú)法判定前處理后膜層是否合格。生產(chǎn)工藝要求嚴(yán)格，工藝槽必須使用純水洗，否則膜層容易流失。因此，目前多數(shù)廠家采用無(wú)鉻鈍化噴涂鋁材前處理后，涂層脫落現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，給生產(chǎn)企業(yè)和用戶(hù)帶來(lái)了不可彌補(bǔ)的直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失。

二、新型鋁材噴涂（漆）前處理工藝及特點(diǎn)：

1.需要解決的問(wèn)題：

(1)簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、減少?gòu)U水排放。

(2)不再使用有毒、有害，國(guó)家禁用的一、二類(lèi)有害化學(xué)品。如：氫氟酸、鉻酸(六價(jià))以及其它重金屬鹽。

(3)鋁型材材噴涂前處理工藝所獲得的膜層介質(zhì)，首先：性能指標(biāo)要完全達(dá)到有鉻化處理工藝性能指標(biāo)要求，經(jīng)過(guò)粉末噴涂后涂層在附著力性能試驗(yàn)，要完全達(dá)到國(guó)家GB5237-2008標(biāo)準(zhǔn)要求。

(4)工藝簡(jiǎn)單、可操作性要強(qiáng)，產(chǎn)品在線(xiàn)可以隨時(shí)監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量，膜層介質(zhì)(凝膠膜)穩(wěn)定性強(qiáng)。

以上需要解決的諸項(xiàng)工藝存在問(wèn)題：經(jīng)本公司通過(guò)無(wú)數(shù)次配方的小試、中試、生產(chǎn)在線(xiàn)試驗(yàn)、最終研制開(kāi)發(fā)的新型鋁合金前處理介質(zhì)的加工工藝方法，完全可以替代現(xiàn)存的前處理(有鉻、無(wú)鉻)加工工藝，其實(shí)用性、新穎性、創(chuàng)造性、環(huán)保節(jié)能性，實(shí)屬行業(yè)首創(chuàng)。

2. 新型前處理工藝流程：

鋁型材上排→水洗→四合一無(wú)鉻電化學(xué)氧化(鈍化)→水洗→水洗→晾干或烘干→上線(xiàn)噴涂(噴漆)。

3.新型鋁材噴涂（漆）前處理工藝技術(shù)特點(diǎn)：

(1)大幅度簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序，提高了生產(chǎn)效率、減少了廢水排放量。

(2)通過(guò)電解過(guò)程的電腐蝕起到脫脂表調(diào)的作用，不單獨(dú)使用三合一脫脂表調(diào)劑。

(3)真正達(dá)到了不使用有毒、有害的化學(xué)污染藥品，如：氟離子、六價(jià)鉻和其它重金屬。消除了對(duì)環(huán)境的污染，符合國(guó)家環(huán)保要求。

(4)使用低濃度的有機(jī)酸配方做導(dǎo)電介質(zhì)，加工過(guò)程采用低電壓，低電流、常溫電解成膜(凝膠膜層)，目前在國(guó)內(nèi)、外實(shí)屬首創(chuàng)。

(5)加工過(guò)程與其他傳統(tǒng)工藝比較，成膜速度快、加工時(shí)間短，電耗是傳統(tǒng)工藝的1/5—1/6、成膜穩(wěn)定、目視可檢測(cè)(膜層呈七彩微帶淡藍(lán)色)，總之：性?xún)r(jià)比高。

(6)通過(guò)快速電解成膜的鈍化工藝原理，采用定電壓、變電流的電化學(xué)氧化方法，所形成的膜層質(zhì)地密實(shí)、均勻，其膜層(凝膠膜)的吸附性能：對(duì)鋁型材表面及涂層表面的吸附性與有鉻化前處理工藝相比較，無(wú)差異性。

三、生廠設(shè)備：

本工藝相比前述傳統(tǒng)工藝技術(shù)，需要增加的設(shè)備投入有：可控整流柜機(jī)、槽液循環(huán)系統(tǒng)、槽液過(guò)濾機(jī)、導(dǎo)電極板、母線(xiàn)，多組人工扎排排架等。

四、輔助材料組分、前處理介質(zhì)類(lèi)別：

1. “四合一”鈍化劑組分：

本工藝采用了一種“四合一”的鈍化劑作為電解導(dǎo)電介質(zhì)及成膜介質(zhì)，其主要組分：

1. 含羥基有機(jī)酸，含量占鈍化劑總重量的5-25%

2. 無(wú)機(jī)和有機(jī)混合酸(包括硼酸，草酸，酒石酸，丁二酸，硫酸，磷酸，葡糖酸)，含量占鈍化劑總重量的10-30%

3. 適量的表面活性劑，占總重量的0.19-0.59%

2. 前處理介質(zhì)類(lèi)別：

鋁型材材在噴涂或噴漆前，必須經(jīng)過(guò)前處理，在鋁金屬表面形成一層前處理介質(zhì)，以提高鋁金屬表面與涂料的結(jié)合力(附著力)。隨著中國(guó)環(huán)境污染程度的日益加劇，傳統(tǒng)的前處理介質(zhì)——鉻化膜 (300-1000mg/m2)由于含有有毒的六價(jià)鉻，已被列入禁用產(chǎn)品行列。

無(wú)鉻系列前處理介質(zhì)——鋯鈦轉(zhuǎn)化膜(70-150mg/m2)，雖然能夠解決鉻污染環(huán)境的問(wèn)題，但此種加工工藝使用鈦鋯氟化物，一是增加了用氟的新污染，二是此種前處理介質(zhì)(鈍化膜)膜層超薄、柔軟、耐磨性差，易被碰傷、劃傷、擦傷，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，被破壞的介質(zhì)(鈍化膜)表面很容易被周邊環(huán)境污染和腐蝕，膜層污染或腐蝕后很難被發(fā)現(xiàn)，往往被腐蝕處有可能造成粉末涂層大面積脫落，又由于無(wú)鉻化處理介質(zhì)顏色是無(wú)色透明，在大批量生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測(cè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)100%全檢，只有完全靠工藝進(jìn)行保證，一旦加工工藝出現(xiàn)失誤、未發(fā)現(xiàn)，將導(dǎo)致重大的質(zhì)量事故發(fā)生。

新型前處理介質(zhì)——凝膠膜(200-1000mg/m2)，它是在電解氧化反應(yīng)狀態(tài)下完成，導(dǎo)電介質(zhì)中的有機(jī)酸復(fù)合鹽和無(wú)機(jī)混合酸(低濃度無(wú)毒、無(wú)害)，通過(guò)電解氧化反應(yīng)，在鋁基體表面形成一層復(fù)雜凝膠狀鈍化膜層，此膜層呈現(xiàn)七彩淡藍(lán)顏色、吸附性強(qiáng)，同時(shí)在鋁材封閉內(nèi)腔形成同樣的膜層，使其具有更加獨(dú)特的內(nèi)外保護(hù)層。在型材噴粉后的固化過(guò)程中，新型前處理介質(zhì)與粉末在交聯(lián)反應(yīng)過(guò)程中形成非晶態(tài)的玻璃體，使粉末涂層與型材表面結(jié)合力(附著力)更強(qiáng)，是前述其他表面處理工藝無(wú)法超越的。

五、氟碳噴涂生產(chǎn)工藝參數(shù)、定額、性能對(duì)比：

1.工藝參數(shù)：(配槽：60g/L)

(1)四合一鈍化劑： 50- 60g/L

(2)溫度： 室溫

(3)電壓(直流)： 15-18V

(4)電流密度： 0.25-0.35A/dm2

(5)時(shí)間： 4-6 min

(6)攪拌： 壓縮空氣底部攪拌或酸泵循環(huán)過(guò)濾

2.工藝定額：

(1)四合一鈍化劑4-6kg/T(平均每噸鋁材按400-600m2計(jì)算)

(2)電耗：20kw.h/T。

3.性能對(duì)比：

總結(jié)：

本文所描述的新型鋁型材前處理介質(zhì)及加工工藝方法，是在原有的鋁型材前處理加工工藝的基礎(chǔ)上，采用無(wú)污染、環(huán)保型的(四合一)鈍化劑為槽液導(dǎo)電介質(zhì)，加工工藝方法：由以往的兩道——脫脂表調(diào)+噴淋或浸泡方法，改為一道四合一電化學(xué)氧化法，使加工后的鋁型材前處理表面形成復(fù)雜凝膠狀鈍化膜層，新型的加工工藝方法有效的縮短了加工工藝時(shí)間，降低了輔助料材料的總體消耗，提高了生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本，且廢水排放的處理量明顯減少，經(jīng)處理后的廢水中不含有國(guó)家限排的有毒、有害危險(xiǎn)污染物。

新型鋁型材前處理介質(zhì)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，從對(duì)比表中明顯看出，不論是加工方法、工藝性能、環(huán)保性能、節(jié)能降耗，還是最終噴涂后的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性能(干濕附著力)，完全可以替代現(xiàn)在的、傳統(tǒng)的加工工藝方法，為此，新型鋁型材前處理介質(zhì)及加工工藝的推廣與使用，將是中國(guó)乃至世界鋁型材表面處理行業(yè)的一次飛躍。