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漢
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國(guó)內(nèi)鋁制品表面處理技術(shù)的論述
創(chuàng)建人：
信義通
創(chuàng)建日期：
2021-12-13
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隨著鋁冶煉和加工技術(shù)發(fā)展，鋁制品現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空，建材、車輛、船舶、輕工等部門。在國(guó)外的先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家如美、英、日本等國(guó)，從二十年代開發(fā)工業(yè)生產(chǎn)鋁制品陽極氧化膜算起，近六十年來，鋁制品的表面處理技術(shù)發(fā)展極為迅速。以輕工產(chǎn)品而言，應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備，嚴(yán)格的工藝氧化出來的產(chǎn)品，經(jīng)過膠版印刷，熱轉(zhuǎn)移印花著色，電泳涂漆等裝飾性處理，將使產(chǎn)品給人以十分美觀、精致的外觀。我國(guó)的鋁制品工業(yè)起步較慢，但發(fā)展也很快。從解放初僅有幾個(gè)小企業(yè)到現(xiàn)在已擁有遍布全國(guó)一百多個(gè)較大企業(yè)，年產(chǎn)量超過五萬噸。但是隨著人民生活水平不斷提高，鋁制品仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人民生活需求，特別是和國(guó)外同類產(chǎn)品相比，在質(zhì)量和花式品種方面，差距很大，顯示了我國(guó)鋁制品加工和表面處理技術(shù)相對(duì)落后。近幾年，通過頻繁的國(guó)內(nèi)外科技交流，以及科技工作者的努力，試驗(yàn)和采用了一些新工藝和新技術(shù)，但總的來說，我國(guó)鋁制品表面處理技術(shù)方面尚處于待開發(fā)的發(fā)展時(shí)期。
一、氧化前的表面處理鋁制品材質(zhì)成份，純度對(duì)鋁氧化的氧化膜層質(zhì)量的影響早就為科技工作者所了解。但是在工業(yè)生產(chǎn)中，國(guó)內(nèi)鋁制品板材的表面加工質(zhì)量嚴(yán)重影響陽極氧化產(chǎn)品質(zhì)量，這一矛盾越來越突出。國(guó)外鋁制品板材均經(jīng)過銑面處理，平滑如鏡，氧化后質(zhì)量極佳。而我國(guó)，鋁材往往光澤度不高，氣泡，劃傷，重皮粗糙等現(xiàn)象十分嚴(yán)重，經(jīng)陽極氧化處理后，這些疵點(diǎn)依然顯露出來。裝飾性較強(qiáng)的工藝如多種圖案印花，熱轉(zhuǎn)移印花等由于板材質(zhì)量表面狀態(tài)不良而造成效果不佳現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。所以提高板材外觀質(zhì)量就成為保證鋁制品氧化最佳質(zhì)量的重要一環(huán)。
在鋁制品氧化前除油處理方面，大多數(shù)工廠仍沿用弱堿化學(xué)除油或苛性鈉除油洗白，但近年來，已有越來越多的工廠采用添加表面活性劑的方法進(jìn)行除油。利用表面活性劑的獨(dú)特理化性質(zhì)、降低表面張力、乳化、增溶發(fā)泡和本身對(duì)堿、硬水等有良好化學(xué)穩(wěn)定性的作用，來提高了除油凈化效果，并使堿性表面形成一層泡沫層，抑制堿霧逸出，減少污染，改善操作條件。
為使鋁制品表面光亮平滑，經(jīng)成型后的鋁制品一般都經(jīng)過機(jī)械拋光。但機(jī)械拋光后進(jìn)行氧化，只能得到平滑的氧化膜，光澤度往往還不夠。對(duì)要求高光澤裝飾性氧化膜的產(chǎn)品，經(jīng)機(jī)械拋光后還要進(jìn)行化學(xué)拋光或電解拋光。純鋁或高純鋁鎂合金經(jīng)化學(xué)拋光或電解拋光后能獲高反射系數(shù)的光澤表面，特別是電解拋光，能獲得令人十分滿意的效果。遺憾的是，一般三酸化學(xué)拋光溶液由于含有硝酸（HNO3），加溫操作，分解出二氧化氮（NO2）氣體而產(chǎn)生“黃龍”公害。而質(zhì)量?jī)?yōu)良穩(wěn)定的電解拋光液都含有鉻酐，從而產(chǎn)生含鉻廢水、污染環(huán)境，造成三廢處理問題。很自然，人們都想研試不產(chǎn)生“黃龍”的化學(xué)拋光和不含鉻的電解拋光工藝。浙江黃巖熒光化學(xué)廠生產(chǎn)的“鋁件無黃煙化學(xué)拋光添加劑WXP”，在北京環(huán)保部門協(xié)助下通過了鑒定。添加劑WXP系用于磷酸，硫酸型拋光溶液的發(fā)亮劑，并兼有抑制酸霧的作用。所用工藝配方是：磷酸（比重d=1.7）工業(yè)純800毫升/升；硫酸（比重d=1.84）工業(yè)級(jí)200毫升/升；WXP為2毫升/升；溫度95～120℃。新配溶液每升應(yīng)加入3克鋁。由于該配方中不含硝酸，所以拋光時(shí)不產(chǎn)生“黃龍”公害；抑制酸霧效果也不錯(cuò)。
至于不含鉻酐的電解拋光，許多文章都列舉了不少配方，大多是在磷酸，硫酸為主的拋光液中加入些有機(jī)酸（比如檸檬酸、酒石酸，草酸）或醇（比如乙醇、丁醇、甘油）等，以圖通過這些添加劑取代鉻酐對(duì)鋁表面起緩蝕拋光作用。但經(jīng)試驗(yàn)，這類配方存在成本高，電解液穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，難于在大工業(yè)生產(chǎn)中推廣使用。
二、氧化工藝硫酸法、草酸法、鉻酸法氧化工藝特別是硫酸陽極氧化法幾乎為每一個(gè)從事鋁制品表面處理的人無所熟知。這幾種氧化方法各有其特點(diǎn)和適用范圍，如草酸法，能取得較厚的氧化膜層，氧化膜本身就帶些裝飾性色彩，但該法成本高，消耗電能大。硫酸法氧化膜層透明無色，吸色性能好，加上電解液成份簡(jiǎn)單穩(wěn)定，工藝操作容易，成本低，所以更得到廣泛應(yīng)用。但硫酸法槽溫控制范圍小，升溫快，往往要加裝冷凍設(shè)備，這又成為一困難。在日本、早就開發(fā)了硫酸—草酸混合酸氧化法，取二者之長(zhǎng)、避二者之短，并成為日本的主要氧化槽液。
三、氧化后的精飾氧化后許多鋁制品都還要經(jīng)過染色或印花噴花等處理，以求得到各種鮮艷色彩或美麗圖案，增加花式品種。1980年通過輕工部鑒定的鋁制品轉(zhuǎn)移印花法，能獲得花紋清晰，色澤鮮艷，層次豐滿的各種彩色圖案。鋁制品轉(zhuǎn)移印花法又叫升華轉(zhuǎn)移彩色工藝、其基本原理是用分散性染料特制成轉(zhuǎn)移油墨，按圖案要求先印在紙上，制成彩色印花紙，然后將印花紙貼于鋁制品的氧化膜上，通過加溫?zé)釅?，使印花紙上的分散染料成氣相轉(zhuǎn)移到氧化膜微孔內(nèi)，形成彩色圖案。轉(zhuǎn)移印花法以其超脫傳統(tǒng)氧化染色方法的技術(shù)使鋁制品表面得到彩色圖象，因而吸引許多鋁制品工企業(yè)注意試驗(yàn)和生產(chǎn)。上海，武漢，青島等地鋁制品廠都已投入工業(yè)生產(chǎn)。現(xiàn)階段，該工藝成本還偏高，制造轉(zhuǎn)移印花紙要借助于印刷行業(yè)，高溫加壓轉(zhuǎn)移彩色圖案大多數(shù)還處于手工操作階段。理論上對(duì)印花轉(zhuǎn)移的機(jī)理探討得似乎還未十分透徹。較多人認(rèn)為主要是在高溫加熱條件下，轉(zhuǎn)移油墨中的分散染料升華到氧化膜層。但有些試驗(yàn)結(jié)果說明：氧化膜層的厚度和吸附性能也起極重要作用，所以不會(huì)單純是一種分散染料的簡(jiǎn)單升華現(xiàn)象。相信隨著對(duì)轉(zhuǎn)移機(jī)理的不斷探索，繼續(xù)改進(jìn)應(yīng)用工藝和積累經(jīng)驗(yàn)，轉(zhuǎn)移印花法將會(huì)為鋁制品的美化裝飾開辟一個(gè)廣闊的新領(lǐng)域。
鋁制品氧化后染色，具有工藝穩(wěn)定，成本低和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。加上能通過工藝上的改進(jìn)來獲取多種外形美觀或各具特色的圖案，增加花式品種，因而，染色工藝從來就是鋁氧化工作者的試驗(yàn)課題?！皾B透法著彩色工藝”“大理石花紋染色工藝”等就屬這一類。滲透法是利用鉻酐褪掉底色重染，而大理石花紋染色則是利用油脂來封閉底色滲透法的。具體做法是把氧化染底色后的鋁制品用鉻酐（工業(yè)純350～450克/升）或草酸（工業(yè)級(jí)200～300克/升）噴涂點(diǎn)滴，用石棉，玻璃纖維等揩劃，利用鉻酐潤(rùn)濕性輔展產(chǎn)品，使輔展部份褪色，用水沖洗后立即停止褪色的圖象反應(yīng)，然后再染第二次色或反復(fù)進(jìn)行鉻酸揩擦、水沖、染色等程序。于是就可出現(xiàn)彩色線條類似鮮艷花朵云彩等美觀圖案。至于大理石花紋染色法，則是把氧化后鋁制品先染第一道底色后，浸放入表面浮有油脂（如花生油）的水中。在提起或浸入時(shí)，由于油脂和水的分別自然流掛，使到氧化膜層部份地受到呈不規(guī)則的條紋狀的油脂所沾污，當(dāng)再染第二道色時(shí)，則氧化膜受到油脂沾污部份就染不上色，而沒有受到油脂沾污的另一部份則染上了第二種色調(diào)，這就使到鋁制品表面呈現(xiàn)一種形如大理石花紋狀的不規(guī)則美麗圖案。
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