1.引言
經(jīng)過近20年的發(fā)展,我國鋁產(chǎn)業(yè)已形成一個完整的工業(yè)體系,成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一,廣泛應(yīng)用于包括航空航天,交通運輸,建材等各行各業(yè)。
目前鋁材業(yè)經(jīng)過技術(shù)改造,已走向中高檔鋁材發(fā)展時期,隨著市場需求多樣化,同時促進了鋁材表面處理技術(shù)的發(fā)展,由單一的銀白古銅料發(fā)展到擁有粉末涂裝、噴涂氟碳涂料、有機和無機染色、電泳涂裝、機械和化學(xué)拋光等工藝手段,鋁型材的外觀有欽金、金黃、香檳、仿不銹鋼及各種色彩,還有顯示鏡面、沙石、亞光、珠光等特殊效果的,是花色品種繁多,色彩紛呈。
在這些處理方式中,離不開脫脂、酸洗、中和、洗滌等前處理工序,對這些前處理槽體的防腐蝕技術(shù)開發(fā)已經(jīng)成為鋁加工行業(yè)的重要課題。
考慮到造價和實用性,這些前處理槽體多采用鋼筋混凝土澆鑄,通常為臥式或立式槽,而槽內(nèi)存放的硫酸、氫氟酸、燒堿等介質(zhì)會與水泥固化物中游離的氫氧化鈣、鋁酸三鈣等反應(yīng)生成可溶性鹽類,致使混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕,影響設(shè)備使用壽命。
如何選擇耐腐蝕材料、使這些槽體得到有效防護,同時又能保證設(shè)備運轉(zhuǎn)周期長、工程綜合造價合理等,是新建、擴建鋁型材加工廠面臨的實際問題。
2.常用的鋁材表面處理工藝
2.1常見的鋁材表面處理工藝
A.脫脂(水洗1)B.堿洗(水洗2)C.酸洗、中和(水洗3)D.陽極氧化(水洗4)E.電解著色---F.封孔
2.2各工藝流程的主要作用
A.脫脂:去除鋁型材表面油(污)漬等,采用堿性脫脂劑,弱堿性脫脂劑(日本工藝較多采用)硫酸、硝酸等。
B.堿洗:去除氧化膜及表面淺層缺陷,通常采用苛性鈉,濃度:4-10%;溫度控制:50-60℃,鋁離子濃度控制在:50-60g/l;當(dāng)鋁離子濃度太低時(<30g/l)容易發(fā)生沉淀、結(jié)塊現(xiàn)象;
可以通過加入助劑,提高鋁離子濃度或者槽外循環(huán),回收沉淀來解決;
較有效方法:延長時間,提高堿洗溫度;但水洗2必須加裝淋洗裝置,及時清洗。
C.酸洗、中和:目的是出光,去除堿洗表面產(chǎn)生的灰色物質(zhì)(主要:Fe、Cu、Mn、Si等),通常采用的是50%體積比的硝酸或一定濃度(150-200g/l)的硫酸?! ?br />
首頁 末頁D.陽極氧化:硫酸直接陽極氧化形成無色透明的膜,通入直流電源。
E.電解著色:90%采用純錫鹽槽、純鎳鹽槽及錫鎳混合鹽槽;
純錫鹽槽:Sn2+無毒,缺點:著色物易水解、氧化;
純鎳鹽槽:Ni2+穩(wěn)定,環(huán)保,成本高,日本工藝較多采用;
錫鎳混合鹽槽:Ni2+濃度在2-30g/l,對錫鹽的穩(wěn)定性有作用。
F.封孔:決定氧化膜的使用壽命
熱封孔法:沸水(能耗高,掛灰普遍,要求去離子水阻抗達50萬歐姆,水蒸發(fā)量大,一方面加快腐蝕速度,另一方面污染環(huán)境)
冷封孔法:常溫水(操作簡單,只要控制pH,Ni2+,F-)
2.3通常的處理槽分布見圖一
2.4電泳涂漆的處理槽分布見圖二
3.腐蝕介質(zhì)及腐蝕行為
3.1化學(xué)介質(zhì)
從整個工藝過程分析,腐蝕主要來自酸、堿、鹽、各種助劑等。
3.2交替作用
介質(zhì)濃度交替作用,
介質(zhì)溫度交替作用,
表面干濕交替作用?! ?br />
首頁 末頁3.3協(xié)同效應(yīng)
因為當(dāng)兩種或兩種以上的化學(xué)介質(zhì)在一起所產(chǎn)生的作用大于各種組分單獨應(yīng)用時作用的總和,簡單講:1+1>2。
4.工況參數(shù)及防護材料選擇
4.1表面處理設(shè)備工況參數(shù)
鋁材表面處理槽的工況參數(shù)見表一
4.2防護材料比較與選擇
國內(nèi)早期投產(chǎn)的鋁型材廠的此類設(shè)備內(nèi)襯防護材料多采用聚氯乙烯板材、耐酸磚板砌筑或涂料等。華昌公司結(jié)合多年來選用耐腐蝕樹脂制作的玻璃鋼設(shè)備在有色冶煉行業(yè)的應(yīng)用成果,提出用902-A3、MFE-2等新型耐蝕樹脂材料的玻璃鋼(FRP)內(nèi)襯構(gòu)造,以滿足工況的需要。
4.3玻璃鋼內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的樹脂材料耐腐蝕性能
針對不同的槽體工況,選用了不同樹脂的玻璃鋼內(nèi)襯,各種樹脂的耐蝕性見表3
MFE環(huán)氧乙烯基酯樹脂和902-A3二甲苯型UP樹脂為華昌公司開發(fā)的高耐腐蝕樹脂
首頁 末頁4.4華昌公司樹脂材料的主要技術(shù)性能
5防腐蝕構(gòu)造設(shè)計及應(yīng)用實例
5.1防腐蝕構(gòu)造層設(shè)計
針對鋁型材廠的設(shè)備工況條件推薦FRP構(gòu)造層設(shè)計為:
5.2應(yīng)用實例
①1998年西飛公司鋁型材廠酸洗車間擴建工程中首次使用上述材料和構(gòu)造替代原來的PVC板內(nèi)襯結(jié)構(gòu)使用至今,效果良好。
?、?999年廣東堅美鋁型材廠新廠擴建工程中,在立式表面酸處理槽中使用上述材料和構(gòu)造替代老廠的PVC板內(nèi)襯結(jié)構(gòu),已使用兩年,效果良好?! ?br />
首頁 末頁③2001年廣東鳳鋁鋁業(yè)公司三水新廠表面處理工段,在立式的表面酸處理槽中使用上述材料和構(gòu)造替代老廠的PVC板內(nèi)襯結(jié)構(gòu),已投入使用。
6.結(jié)論及建議
6.1MFE-2乙烯基酯樹脂和902-A3二甲苯型樹脂具有優(yōu)良的耐蝕性能,可以滿足鋁材廠表面處理過程的耐腐蝕防護要求,特別是針對含有氫氟酸、氟酸鹽等介質(zhì)的混凝土池槽,建議選擇滌綸布增強的乙烯基酯樹脂F(xiàn)RP結(jié)構(gòu)。
6.2正確地選擇樹脂材料、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和現(xiàn)場的精心施工是保證玻璃鋼制作質(zhì)量的重要因素,建議選擇專業(yè)施工隊伍施工,以確保設(shè)計要求和工程質(zhì)量。
6.3玻璃鋼內(nèi)襯結(jié)構(gòu)同耐酸磚板、涂料、聚氯乙烯板材等結(jié)構(gòu)相比,玻璃鋼內(nèi)襯具有綜合性能好,不易產(chǎn)生泄漏、生產(chǎn)運行周期長等優(yōu)勢,適合在鋁型材加工行業(yè)推廣和應(yīng)用。