金属涂装预处理技术浅谈 

金属涂装预处理技术浅谈 

薛莹

航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司   黑龙江 哈尔滨 150066

摘要：现有的铝合金阳极氧化表面处理工艺采用的是弱酸电解液，且处理后没有对铝合金采取封闭措施，导致制备的阳极氧化膜抗腐蚀性能较差，铝合金局部腐蚀深度仍旧比较大，为此提出铝合金阳极氧化表面处理工艺研究。

关键词：铝合金；阳极氧化；无机-有机杂化；低表面处理

引言

    随着科学技术的发展、资源和能源的日益紧张，环保意识的不断加强以及产业重心的转移和优化重组，铝型材产业加工装备向着短流程、高效率、精密化、自动化、大型化方向发展；生产工艺向则向低能耗、低污染、绿色环保方向发展；产品向着高强度、高稳定、高性能、高附加值、多功能、多用途方面发展。铝型材表面处理，其主要目的是提高建筑铝型材的抗腐蚀性、延长其使用寿命、增强其装饰性。

1、铝合金阳极氧化分析

1.1使用添加剂的生产工艺

使用添加剂的阳极氧化生产工艺，其工艺流程长、水耗高、水资源循环利用率偏低。添加剂在铝型材阳极氧化处理中，一直处于一种极为重要和特别的地位，但由于检测方法的限制，部分产品不仅质量上得不到保障，且原材料没有环保控制，生产中产生的废水对环境造成了极大的破坏和影响。

1.1.1碱蚀添加剂

碱洗中的碱蚀添加剂可以防止沉淀结块物质的形成，并将影响生产工艺的不利因素降到最低，但是因此产生大量的固体废弃物，所以碱洗工序成为铝

型材阳极氧化生产线产生固体废弃物的主要来源。

1.1.2电解着色添加剂

电解着色技术主要有锡盐和镍盐两大类，但是锡盐（或锡-镍盐）存在电解着色添加剂，含有不同成分和浓度的有害的有机还原剂和络合剂；而锡－

镍盐槽液既存在有机还原剂、络合剂，又有镍离子的双重污染，所产生废水含有机物，酚类，氨难处理；同时络合剂还影响双盐中镍离子的去除。

1.2不使用添加剂的生产工艺

无添加剂，采用回收装置生产工艺，无需添加剂，化工损耗低，回收利用率高。

1.2.1碱回收装置的运用

碱蚀采用回收装置，槽液中的偏铝酸钠晶析槽中分解为氢氧化钠和氢氧化铝，氢氧化钠直接回收利用，液态NaOH（30%）消耗比加碱蚀添加剂工艺低约80%的用量，氢氧化铝经沉淀后回收，其含量高达90%发上，回收再自用价值相当高；且槽液中的Al3+去除率可达55%，利于生产控制；且由于回收大量的Al3+，废水处理时产生的废渣明显减少。

1.2.2注化法单镍盐着色法

注化法单镍盐着色法，无需使用添加剂，但镍离子含量很高，采用RO反渗透原理方法进行回收处理，经回收处理过的废水可直接排放而不会对环境造成危害，而且生产过程的自动化程度高。

2、铝合金阳极氧化表面处理工艺

2.1铝合金表面预处理

首先利用真空炉设备对铝合金进行高温退火处理，将待处理的铝合金放在真空炉中进行灼烧，将真空炉设备灼烧温度设定在250℃，退火时间设定为150min。经过150min灼烧后不要立即取出铝合金，将其在真空炉内保温30min，当铝合金温度逐渐退去后将其取出，铝合金高温退火的目的是弥补铝合金内应力微观缺陷。高温退火过后利用抛光机对铝合金表面进行打磨，打磨时间需要根据实际情况而定。为了使铝合金在阳极氧化溶液中与溶质发生强烈的电化学反应，以丙酮作为铝合金表面油污去除剂，使用棉布沾取丙酮试剂擦拭铝合金表面，将铝合金表面的油污去除干净，随后将铝合金放入到离子水中进行清洗，保证铝合金表面清洁。为了去除铝合金表面的自然氧化膜，此次选择碱性溶液作为取膜剂，将去油后的铝合金放入到装有碱性溶液的容器中浸泡，浸泡时间为15min，在该过程中需要碱性溶液温度始终在75℃以上，温度过低会影响到铝合金表面氧化膜与碱性溶液化学反应效果，因此需要控制溶液温度，使用碱性溶液对铝合金进行化学抛光。

2.2铝合金阳极氧化膜封闭处理

铝合金经过2A/dm2恒定电流密度阳极氧化处理后，生成的氧化膜表面孔隙率比较高，导致氧化膜的吸附性比较强，非常容易吸收空气中的灰尘，因此在制备阳极氧化膜后需要对其进行封闭处理，使其起到良好的保护作用。此次采用热水封闭处理方式对铝合金阳极氧化膜进行封闭处理，将铝合金放置在蒸馏水中，蒸馏水的温度要在90-100℃范围内，温度过高和温度过低都会影响到铝合金阳极氧化膜封闭效果，因此需要严格控制蒸馏水温度。铝合金阳极氧化膜水化作用的过程比较缓慢，要想达到良好的闭孔效果，铝合金阳极氧化膜封闭处理时间不能少于50min，在封闭处理过程中要使用搅拌机对蒸馏水进行不断搅拌，使铝合金阳极氧化膜充分水化，氧化膜表面的微孔被完全填充和封闭。待达到封闭时间后将铝合金取出，使用烘干机将铝合金表面的水分烘干，以此完成铝合金阳极氧化表面处理。

3、无机-有机杂化复合涂层代技术开发

3.1、无机-有机杂化复合涂层代技术原理

有机材料的典型优势是柔性的，易于加工，但耐磨和耐用的无机材料突出了高耐磨性和高密度，但脆弱，需要高治疗温度，既有良好的组合，也可以涵盖缺点，超越缺点，这也是长期研究培养基的问题，以及有机问题无机复合材料制备方法，通常具有物理混合物，接枝共聚，复合分层方法，溶胶 -凝胶法等，其中溶胶-凝胶法ISAN重要制备有机/无机杂交纳米复合材料和涂布化学新工具的方法。

3.2、无机-有机杂化复合涂层技术开发

飞机铝合金蒙皮涂层要求耐高温、耐烧蚀、绝缘、耐磨、耐辐射、不可见、抗腐蚀-腐蚀表面预处理要求很高严格的涂层系统包括转化涂层（钝化层）、底漆层，还有一张脸涂层涂层的性能和耐久性对飞机来说非常重要。转化膜（钝化层）的质量很高，耐用性是基础，但传统的钝化剂是致癌致癌物质的致癌物质，它污染了环境。看对于Cr6钝化剂是飞机蒙皮的一个重要课题涂层用溶胶-凝胶技术代替传统的钝化工艺制备无机-有机杂化涂层。在溶胶制备过程中，加入水进行水解和缩合。冰醋酸是锆和硅的配体。它在水解前稳定烷氧基。过量的乙酸可以催化水解和缩聚。飞机有三种铝合金2024-T3样品，用溶剂清洁，没有任何表面处理。将涂层样品以10-12cm / min的速度从涂料中取出，然后在60℃固化8-12h，干膜厚度为3-4um。另一个由传统的铬酸盐钝化过程处理以获得钝化膜。按照飞机蒙皮的程序，它配备了涂层、面漆和测试。水凝胶掩模最好，溶胶-凝胶表面处理层要致密，涂层有微孔和损伤。它减少了涂层的屏蔽。纳米粒子具有闭孔效应，提高了涂层的耐蚀性，提高了锆/环氧凝胶体系中锆纳米粒子的含量，提高了涂层的耐蚀性。涂层在3%的NaCl溶液中浸泡40～60H，结果表明，涂层中氧化锆含量较高，氧化锆含量最高。为可以提高锆/环氧溶胶 - 凝胶涂层的耐腐蚀性和耐久性，必须加入腐蚀抑制剂。结果表明，添加硝酸铈可以显着提高耐腐蚀性和耐用性。纳米氧化锆颗粒可用作系统中铈离子的纳米积聚剂，以控制和延长铈离子的释放时期，使溶胶-凝胶涂层的表面预处理具有更好的防腐性能。

结语：

由此可见，在传统工艺理论基础上，通过对其工艺参数和具体细节调整和优化，提出一种新的铝合金阳极氧化表面处理工艺，实现了对传统工艺的创新，对提高铝合金抗腐蚀性能，提高铝合金阳极氧化膜制备质量，以及增强铝合金阳极氧化表面处理效果等具有重要的现实意义；在金属涂装之前的络酸盐钝化能够有效提升附着力和防腐性能，为铝合金制作以及加工提供有力的理论支撑。

参考文献：

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[2]赵光睿.表面处理工艺对铝合金防腐涂层性能影响研究[J].化工管理，2017（19）：182-183.

[3]岸将人，上野峻之. 化成处理剂，涂装前处理方法和金属构件CN110869534A[P]. 2020.