鋁合金表面預(yù)處理的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低污染、低水耗、堿蝕除油一體化鋁合金表面預(yù)處理的方法。所述方法包括以下步驟:1)將鋁合金放入堿蝕劑溶液中進(jìn)行堿蝕除油處理;2)水洗;3)放入中和液中進(jìn)行中和處理;4)水洗;5)吹干。本發(fā)明與傳統(tǒng)酸蝕工藝比較,沒(méi)有氟和氨氮污染,鋁耗相近,大幅度降低了水耗。與傳統(tǒng)堿蝕工藝比較,鋁耗低,水耗低,工藝流程短,效率高。該發(fā)明不僅從工藝源頭消除了氟和氨氮污染,還具有鋁耗低、水耗低、流程短、效率高的優(yōu)勢(shì),兼具環(huán)境友好、資源節(jié)約的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】鋁合金表面預(yù)處理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金表面處理領(lǐng)域,特別是涉及一種低污染低水耗鋁合金表面預(yù)處理的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金以鋁為基的合金總稱,主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳,次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。鋁合金是目前世界上產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的有色金屬。因其優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì),在建筑、交通運(yùn)輸、機(jī)械制造、電子、包裝材料、電力、日用品等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。我國(guó)是鋁合金產(chǎn)品制造和消費(fèi)大國(guó),2012年我國(guó)鋁材產(chǎn)量達(dá)3037.3萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)15.87%。然而,鋁合金在潮濕、含工業(yè)氣體、燃料氣體、鹽分和塵埃大氣等環(huán)境中使用時(shí)極易發(fā)生腐蝕破壞,縮短其使用壽命。為提高鋁合金表面耐蝕性能,改善其裝飾性和功能性,鋁合金在出廠前必須進(jìn)行表面處理。鋁合金表面預(yù)處理是其表面處理的關(guān)鍵工序,它直接決定了鋁型材表面的質(zhì)量。
[0003]鋁及其合金表面的處理技術(shù)通常有:陽(yáng)極氧化、化學(xué)氧化、磷化處理等技術(shù)。其中陽(yáng)極氧化技術(shù)是鋁及其合金表面預(yù)處理的主要技術(shù)。而陽(yáng)極氧化過(guò)程中的表面與處理對(duì)陽(yáng)極氧化的效果起著至關(guān)重要的作用。在陽(yáng)極氧化過(guò)程中,預(yù)處理普遍采用的工藝分為酸蝕工藝和堿蝕工藝,其主要區(qū)別是藥劑主體成分的不同。
[0004]如CN 101215694A公開(kāi)了一種高純鋁合金化學(xué)鍍鎳活化液,以水為溶劑,其每升該溶液中含有:磷酸10-40G、硼酸2-10G、乙酸5-30G、硫脲2-6G、硫酸銨10-25G、磷酸三鈉10-30G、氟化氫銨15-40G ;使用該高純鋁合金化學(xué)鍍鎳活化液進(jìn)行鋁合金表面處理的工藝方法。CN 101619448A公開(kāi)了一種用于鋁合金表面化學(xué)鍍鎳磷合金層的預(yù)處理溶液,組成及含量為:鑰酸鈉5-40G/L ;氫氧化鈉5-30G/L或氨水10-40ML/L ;去離子水為余量。
[0005]酸蝕工藝以氟化氫銨為預(yù)處理藥劑主要成分,生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量氟化氫廢氣、含氟和高氨氮廢水及廢渣,嚴(yán)重污染環(huán)境,損害員工健康。堿蝕工藝中藥劑主體成分為氫氧化鈉,該工藝鋁耗高,生產(chǎn)效率低。而且無(wú)論酸蝕工藝(見(jiàn)圖1)還是堿蝕工藝(見(jiàn)圖2),都存在多步水洗步驟。其中酸蝕工藝需要8個(gè)水洗槽,堿蝕工藝需要6個(gè)水洗槽。因此水耗高,并且工藝生產(chǎn)中這些含氟含銨工業(yè)廢水絕大多數(shù)直接排放,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]針對(duì)現(xiàn)有鋁合金表面預(yù)處理工藝中污染物排放嚴(yán)重,高水耗的缺陷,本發(fā)明提供一種低污染低水耗鋁合金表面預(yù)處理的方法,以達(dá)到在保證鋁耗不增加的前提下,減少污染物排放,降低水的消耗的目的。
[0007]為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種鋁合金表面預(yù)處理的方法,包括以下步驟:1)將鋁合金放入堿蝕劑溶液中進(jìn)行堿蝕除油一體化處理,此操作在堿蝕的同時(shí)可達(dá)到除油的效果,即所述的堿蝕除油一體化處理;2)水洗;3)放入中和液中進(jìn)行中和處理;4)水洗;5)吹干。[0009]優(yōu)選地,鋁合金放入堿蝕劑溶液中進(jìn)行堿蝕除油一體化處理前用水清洗。
[0010]優(yōu)選地,所述鋁合金為建筑鋁型材,優(yōu)選為1050、1100、3003、5005、5052或6063鋁
I=1-Wl O
[0011]對(duì)于本發(fā)明,優(yōu)選地,步驟I)所述堿蝕劑含有NaC03、NaOH, Na3PO4和Na2SO4,優(yōu)選堿蝕劑中每種成分的濃度為5g/L~60g/L,例如為8g/L、12g/L、15g/L、20g/L、23g/L、29g/L、35g/L、42g/L、48g/L、55g/L、59g/L 等,優(yōu)選為 10g/L ~50g/L。
[0012]優(yōu)選地,所述堿蝕劑還含有亞硝酸鹽、偏硅酸鈉、十二烷基磺酸鈉、阿拉伯樹(shù)膠、糊精、甘油、山梨酸醇、檸檬酸鈉或尿素中的I種或2種以上的混合物,這些添加劑的加入可以使得堿蝕劑達(dá)到更好的使用效果,優(yōu)選每種成分的濃度為0.5g/L~20g/L,例如為0.8g/L、
1.2g/L>2.5g/L、5g/L、8g/L、llg/L、15g/L、18g/L、19.5g/L 等,優(yōu)選為 lg/L ~10g/L。
[0013]優(yōu)選地,步驟I)所述堿蝕除油一體化處理的溫度為30°C~60°C,例如為33°C、36°C、41°C、48°C、55°C、59°C等,優(yōu)選為40°C~55°C ;所述堿蝕除油一體化處理的時(shí)間為5min ~20min,例如為 7min> 12min> 16min> 18min 等,優(yōu)選為 IOmin ~15min。
[0014]對(duì)于本發(fā)明,優(yōu)選地,步驟2)所述水洗在I次以上,優(yōu)選為2次;
[0015]優(yōu)選地,所述水洗的時(shí)間每次為Imin~5min,例如為lmin5s、lmin45s、2min、
2.5min、3.1min、4min4.5min 等,優(yōu)選為 Imin ~3min。
[0016]對(duì)于本發(fā)明,優(yōu)選地,步驟3)所述中和處理的溫度為15°C~40°C,例如為18°C、22°C、26°C、30°C、34°C、38 °C等,優(yōu)選為20°C~35°C;所述中和處理的時(shí)間為Imin~IOmin,例如為 3min、4min、6min、8min、9min 等,優(yōu)選為 Imin ~5min。
[0017]優(yōu)選地,步驟3)所述中和液含有硫酸、硝酸和氯化鐵;
[0018]優(yōu)選地,所述硫酸的濃度為50g/L~200g/L,例如為70g/L、90g/L、110g/L、150g/L、180g/L、195g/L等,優(yōu)選為100g/L~120g/L ;所述硝酸的濃度為50g/L~200g/L,例如為 70g/L、90g/L、110g/L、150g/L、180g/L、195g/L 等,優(yōu)選為 50g/L ~100g/L ;所述氯化鐵的濃度為 2g/L ~10g/L,例如為 3g/L、4.5g/L、6g/L、7.5g/L、9g/L 等。
[0019]對(duì)于本發(fā)明,優(yōu)選地,步驟4)所述水洗的次數(shù)在I次以上,優(yōu)選為2次;
[0020]優(yōu)選地,所述水洗的時(shí)間每次為Imin~5min,例如為lmin5s、lmin45s、2min、
2.5min、3.1min、4min4.5min 等。
[0021]對(duì)于本發(fā)明,優(yōu)選地,步驟5)所述的吹干使用冷風(fēng)吹干。
[0022]作為優(yōu)選技術(shù)方案,本發(fā)明所述的方法,包括如下步驟:
[0023]I)用水清洗鋁合金表面;
[0024]2)將清洗過(guò)的鋁合金放入5g/L~60g/L的堿蝕劑溶液中,30°C~60°C下進(jìn)行堿蝕除油一體化處理5min~20min ;
[0025]3)堿蝕除油一體化處理結(jié)束后,去離子水水洗鋁合金兩次;
[0026]4)將水洗后的鋁合金放入中和液中,15°C~40°C下進(jìn)行中和處理Imin~IOmin ;
[0027]5)中和處理后,去離子水水洗鋁合金兩次;
[0028]6)冷風(fēng)吹干鋁合金表面殘留的水分。
[0029]本發(fā)明與傳統(tǒng)酸蝕工藝相比,沒(méi)有氟和氨氮污染,鋁耗相近,大幅度降低了水耗。與傳統(tǒng)堿蝕工藝相比,鋁耗低,水耗低,工藝流程短,效率高。該發(fā)明不僅從工藝源頭消除了氟和氨氮污染,還具有鋁耗低、水耗低、流程短、效率高的優(yōu)勢(shì),兼具環(huán)境友好、資源節(jié)約的特點(diǎn)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為酸腐蝕工藝;
[0031]圖2為堿腐蝕工藝;
[0032]圖3為本發(fā)明的工藝流程圖。 【具體實(shí)施方式】
[0033]為便于理解本發(fā)明,本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了,所述實(shí)施例僅僅是幫助理解本發(fā)明,不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。
[0034]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
[0035]實(shí)施例1
[0036]I)取規(guī)格6063鋁合金,清水沖洗;
[0037]2)放入堿蝕劑溶液中進(jìn)行堿蝕除油一體化處理,堿蝕劑成分為Na2CO3, NaOH,Na3PO4, Na2SO4,十二烷基磺酸鈉,甘油和檸檬酸鈉,每種成分的濃度為10g/L,堿蝕劑溶液溫度為40°C,堿蝕除油一體化處理時(shí)間IOmin ;
[0038]3)堿蝕除油一體化處理結(jié)束后,去離子水水洗兩次,每次的時(shí)間為Imin ;
[0039]4)水洗結(jié)束后的鋁型材進(jìn)行中和處理,中和液的主要成分及濃度分別為:硫酸100g/L,硝酸100g/L,中和溫度為25°C,中和時(shí)間為2min ;
[0040]5)中和處理結(jié)束后,去離子水水洗鋁合金兩次,每次水洗時(shí)間各為Imin ;
[0041]6)最后冷風(fēng)吹干鋁合金表面的殘留的水分。
[0042]該實(shí)施例中處理后的鋁合金表面整平效果明顯,起砂效果一般,掛灰情況改善明顯。
[0043]實(shí)施例2
[0044]I)取規(guī)格6063鋁合金,清水沖洗;
[0045]2)放入堿蝕劑溶液中進(jìn)行堿蝕除油一體化處理,堿蝕劑主要成分為Na2CO3, NaOH,Na3PO4, Na2SO4,十二烷基磺酸鈉,甘油和檸檬酸鈉,每種成分的濃度為15g/L,堿蝕劑溶液溫度為55°C,堿蝕除油一體化處理時(shí)間8min ;
[0046]3)堿蝕除油一體化處理結(jié)束后,去離子水水洗兩次,每次的時(shí)間為2min ;
[0047]4)水洗結(jié)束后的鋁型材進(jìn)行中和處理,中和液的主要成分及濃度分別為:硫酸120g/L,硝酸120g/L,中和溫度為25°C,中和時(shí)間為Imin ;
[0048]5)中和處理結(jié)束后,去離子水水洗鋁合金兩次,兩次時(shí)間各為2min;
[0049]6)最后冷風(fēng)吹干鋁合金表面的殘留的水分。
[0050]該實(shí)施例中獲得的鋁合金表面整平效果良好,起砂效果適中,掛灰情況有所改善。
[0051]實(shí)施例3
[0052]I)取規(guī)格3003鋁合金,清水沖洗;
[0053]2)放入堿蝕劑溶液中進(jìn)行堿蝕除油一體化處理,堿蝕劑主要成分為Na2CO3, NaOH,Na3PO4, Na2SO4,每種成分的濃度為20g/L,堿蝕劑溶液溫度為50°C,堿蝕除油一體化處理時(shí)間 15min ;[0054]3)堿蝕除油一體化處理結(jié)束后,去離子水水洗兩次,每次的時(shí)間為2min ;
[0055]4)水洗結(jié)束后的鋁型材進(jìn)行中和處理,中和液的主要成分及濃度分別為:硫酸100g/L,硝酸100g/L,中和溫度為25°C,中和時(shí)間為Imin ;
[0056]5)中和處理結(jié)束后,去離子水水洗鋁合金兩次,兩次時(shí)間各為2min;
[0057]6)最后冷風(fēng)吹干鋁合金表面的殘留的水分。
[0058]該實(shí)施例中獲得的鋁合金表面整平效果一般,起砂效果較好,掛灰情況改善明顯。
[0059]實(shí)施例4
[0060]I)取規(guī)格6063鋁合金,清水沖洗;
[0061]2)放入堿蝕劑溶液中進(jìn)行堿蝕除油一體化處理,堿蝕劑主要成分劑濃度分別為Na2CO3, NaOH, Na3PO4, Na2SO4,十二烷基磺酸鈉,甘油,檸檬酸鈉,每種成分的濃度為30g/L,堿蝕劑溶液溫度為60°C,堿蝕除油一體化處理時(shí)間IOmin ;
[0062]3)堿蝕除油一體化處理結(jié)束后,去離子水水洗兩次,每次的時(shí)間為2min ;
[0063]4)水洗結(jié)束后的鋁型材進(jìn)行中和處理,中和液的主要成分及濃度分別為:硫酸100g/L,硝酸100g/L, FeCl36g/L,中和溫度為25°C,中和時(shí)間為2min ;
[0064]5)中和處理結(jié)束后,去離子水水洗鋁合金兩次,兩次時(shí)間各為2min;
[0065]6)最后冷風(fēng)吹干鋁合金表面的殘留的水分。
[0066]該實(shí)施例中獲得的鋁合金表面整平效果較好,起砂效果適中,掛灰情況改善不太明顯。
[0067] 表1為上述4個(gè)實(shí)施例對(duì)鋁型材表面進(jìn)行預(yù)處理后的測(cè)定結(jié)果。
[0068]表1
[0069]
【權(quán)利要求】
1.一種鋁合金表面預(yù)處理的方法,包括以下步驟:1)將鋁合金放入堿蝕劑溶液中進(jìn)行堿蝕除油一體化處理;2)水洗;3)放入中和液中進(jìn)行中和處理;4)水洗;5)吹干。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,鋁合金放入堿蝕劑溶液中進(jìn)行堿蝕除油一體化處理前用水清洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述鋁合金為建筑鋁型材,優(yōu)選為1050、1100、3003、5005、5052 或 6063 鋁合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,步驟I)所述堿蝕劑含有NaC03、NaOH、Na3PO4和Na2SO4,優(yōu)選堿蝕劑中每種成分的濃度為5g/L~60g/L,優(yōu)選為10g/L~50g/L ; 優(yōu)選地,所述堿蝕劑還含有亞硝酸鹽、偏硅酸鈉、十二烷基磺酸鈉、阿拉伯樹(shù)膠、糊精、甘油、山梨酸醇、檸檬酸鈉或尿素中的I種或2種以上的混合物,優(yōu)選每種成分的濃度為0.5g/L ~20g/L,優(yōu)選為 lg/L ~10g/Lo
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,步驟I)所述堿蝕除油一體化處理的溫度為30°C~60°C,優(yōu)選為40°C~55°C ;所述堿蝕除油一體化處理的時(shí)間為5min~20min,優(yōu)選為 IOmin ~15min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,步驟2)所述水洗在I次以上,優(yōu)選為2次; 優(yōu)選地,所述水洗的時(shí)間每次為Imin~5min,優(yōu)選為Imin~3min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,步驟3)所述中和處理的溫度為15°C~40°C,優(yōu)選為20°C~35°C ;所述中和處理的時(shí)間為Imin~lOmin,優(yōu)選為Imin~5min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,步驟3)所述中和液含有硫酸、硝酸和氯化鐵; 優(yōu)選地,所述硫酸的濃度為50g/L~200g/L,優(yōu)選為100g/L~120g/L ;所述硝酸的濃度為50g/L~200g/L,優(yōu)選為50g/L~100g/L ;所述氯化鐵的濃度為2g/L~10g/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法,其特征在于,步驟4)所述水洗的次數(shù)在I次以上,優(yōu)選為2次; 優(yōu)選地,所述水洗的時(shí)間每次為Imin~5min ; 優(yōu)選地,步驟5)所述的吹干使用冷風(fēng)吹干。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,包括如下步驟: 1)用水清洗鋁合金表面; 2)將清洗過(guò)的鋁合金放入5g/L~60g/L的堿蝕劑溶液中,30°C~60°C下進(jìn)行堿蝕除油一體化處理5min~20min ; 3)堿蝕除油一體化處理結(jié)束后,去離子水水洗鋁合金兩次; 4)將水洗后的鋁合金放入中和液中,15°C~40°C下進(jìn)行中和處理Imin~IOmin; 5)中和處理后,去離子水水洗鋁合金兩次; 6)冷風(fēng)吹干鋁合金表面殘留的水分。
【文檔編號(hào)】C23F1/36GK103590043SQ201310554496
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】劉慶芬, 張超, 黃嘯竹 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所