一种铝合金原材料表面清洁方法 |
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| 申请号 | CN201710763932.5 | 申请日 | 2017-08-30 | 公开(公告)号 | CN107513716A | 公开(公告)日 | 2017-12-26 |
| 申请人 | 佛山市高明高盛铝业有限公司; | 发明人 | 刘镇华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 铝 合金 原材料表面清洁方法，包括：S01： 脱脂 处理：将 铝合金 原材料置于流动脱脂液中3-5分钟；S02： 碱 洗处理：将经S01步骤处理后的铝合金原材料置入常温流动碱洗液中2-3分钟；S03：除垢处理：将经过S02步骤处理后的铝合金原材料浸没入除垢液中；S04：消光处理：将经过S03步骤处理后的铝合金原材料用 水 把表面冲洗干净，然后浸入消光液中2-3分钟；S05：干燥烘干。该方法针对表面涂刷有防锈防腐层的铝合金原材料、表面油污严重的铝合金原材料或者表面积聚较多 腐蚀 产物的铝合金原材料有非常好的表面清洁效果，经过本发明中处理后的铝合金原材料符合直接进行 氧 化着色等精细深加工处理的需要。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种铝合金原材料表面清洁方法，其特征在于，包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种铝合金原材料表面清洁方法技术领域背景技术[0002] 铝元素在地壳内的含量仅次于硅和氧，是含量最为丰富的金属元素之一。金属纯铝以及铝合金具有比强度高、导热和导电性能好、反光性强、色泽美观、无磁性、耐蚀性好、塑性和成型性能好、无低温脆性等优点，是一类就有优良性能的有色金属材料，因此在全世界范围内都得到了非常广泛的应用。 [0003] 铝虽然是化学活性很大的金属，但是在自然条件下表面会生成一层致密的氧化膜，由于氧化膜的导电率非常低，因此能够阻止阴极反应，使铝不发生腐蚀。一般说来铝或者铝合金表面生成的养护膜在pH值为5-8的水溶液中是稳定的。铝的纯度越高，其耐蚀性就越好。铝在碱性水溶液中的耐蚀性差，但是在特殊情况下，如在pH值高的硅酸钠溶液或者氨水（pH=13）中却具备非常好的耐蚀性。铝及时在pH值低于4的浓硝酸中也不发生腐蚀，但是在pH值为5-8并同时存在氯离子等阴极性离子的情况下腐蚀率会剧增，甚至发生点蚀。 [0004] 工业铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类，根据铝合金主要合金成分又分为工业纯铝、铝锰合金、铝镁合金、铝镁硅合金、铝铜合金、铝铜镁合金、铝锌镁合金、铝锌镁铜合金等不同的合金体系。尽管铝及铝合金具有许多优点，而且得到了广泛的应用，但是由于铝的电极电位极低，很容易就发生接触腐蚀，在潮湿的气氛中也容易发生点腐蚀，破坏了铝表面的美观程度并且降低了铝合金的使用寿命。在现有技术中，为了在铝合金进行深加工之前保护铝合金表面不受环境腐蚀，如在压铸、冲压、表面氧化着色等工序之前，往往对铝合金原材料表面进行适当的保护，常见的防护手段如涂刷防腐油脂或者防锈液等，待进行深加工之前除去上述防护层，也有在深加工之前利用机械加工，如喷砂、喷丸的方法清除表面杂质的方法。上述方法非常常见，在一定程度上也能够起到效果，但是各有缺陷。涂刷防护层的方法简单有效、成本低，但是清除涂刷上去的防锈油脂或者防锈液非常麻烦，往往需要使用碱液，容易造成铝合金原材料的二次腐蚀，而机械法则简单粗暴，不仅容易对铝合金微观结构造成不可预估的影响，如产生不可预料的剪切带从而影响铝合金材料整理力学性能，而且在无形中也是对铝合金材料的一种损耗。 发明内容[0005] 为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种铝合金原材料的表面清洁方法，该方法针对表面涂刷有防锈防腐层的铝合金原材料、表面油污严重的铝合金原材料或者表面积聚较多腐蚀产物的铝合金原材料有非常好的表面清洁效果，经过本发明中处理后的铝合金原材料符合直接进行氧化着色等精细深加工处理的需要。 [0006] 本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：本发明中提供的铝合金原材料表面清洁方法，包括如下步骤： S01：脱脂处理：将铝合金原材料置于70-75℃的流动脱脂液中3-5分钟，脱脂液在铝合金原材料表面的流动速率为0.4-0.8m/s；所述脱脂液溶剂为水，溶质为10-12wt%浓硫酸、 0.1-0.4wt%氟硅酸、2-3wt%硫酸铝； S02：碱洗处理：将经S01步骤处理后的铝合金原材料取出，置入常温流动碱洗液中2-3分钟，碱洗液在铝合金原材料表面的流动速率为1-1.5m/s； S03：除垢处理：将经过S02步骤处理后的铝合金原材料浸没入除垢液中，除垢液温度为 35-40℃，除垢时间为140-180s； S04：消光处理：将经过S03步骤处理后的铝合金原材料用水把表面冲洗干净，然后浸入消光液中2-3分钟； S05：干燥：将经过S04步骤处理后的铝合金原料用水把表面冲洗干净，然后在150-180℃条件下烘干。 [0007] 本发明中提供的铝合金原材料表面清洁方法主要包括脱脂处理、碱洗处理、除垢处理、消光处理和干燥五个步骤。 [0008] 脱脂处理在许多文献中也被称为除油处理，其目的是除去铝合金原材料表面的润滑油、防锈油脂或者其他污物，以保证在后续的碱洗处理工序中铝合金原材料表面的均匀性和碱洗槽的清洁。本发明中采用的是以硫酸、氟硅酸和硫酸铝作为主要体系的酸洗液，并采用流动脱脂的工艺步骤。硫酸浓度不宜过高，否则脱脂液的浓度在较高的情况下粘度会迅速增加，反而降低了对铝的自然氧化膜和油污的溶解能力，延长脱脂时间。氟硅酸和硫酸铝的添加一方面与硫酸协同对油脂产生去除的功效，另一方面，两种物质同时添加能够有效增大脱脂液在也合金材料表面的吸附性能，提升脱脂的效率。本发明中采用的是流动速率较慢的流动脱脂工艺，脱脂液在铝合金原材料表面的流动速率为0.4-0.8m/s，该流动速率条件下能够最佳除去油脂然后时脱除的油脂、脏污在整体脱脂液运动下被带离铝合金原材料表面。脱脂的温度也需严格进行控制，需保持在70-75℃范围内，偏低则无法达到有效的脱脂处理，偏高则会因为化学反应速率过快脱脂能力过强而导致铝合金原材料表面粗糙，在原材料表面形成局部抛光面。 [0009] 碱洗处理则是进一步除去铝合金原材料表面的污物，并将铝合金原材料表面的自然氧化膜清除。碱洗同样采用流动清洗的工艺，且加大了碱洗液的流动速率，等于间接降低了碱洗液和铝合金材料表面的反应速率，避免对铝合金原材料表面造成过量腐蚀。进一步地，S02步骤中，碱洗液优选为含有3-8wt%氢氧化钠、5-10wt%磷酸钠、0.2-0.5wt%硅酸钠的水溶液。 [0010] 进一步地，S03步骤中，除垢液的组分及组分质量份为：硫酸钾 100-116份 双氧水 20-60份 苹果酸 15-30份 氟化氢铵 35-65份 亚甲基双萘磺酸钠 10-15份 十二烷基苯磺酸钾 6-12份 羧甲基淀粉 12-15份 硅酸铝纤维 15-20份 双酯基季铵盐 5-10份 乙二醇 20-30份 去离子水 160-180份。 [0011] 进一步地，所述除垢液的配制方法为将去离子水和乙二醇进行混合，按照配方顺序倒入苹果酸、氟化氢铵、亚甲基双萘磺酸钠和十二烷基苯磺酸钾，搅拌混合均匀后再加入羧甲基淀粉、硅酸铝纤维和双酯基季铵盐，搅拌后在250-400r/min速度下分散5-8分钟，最后加入硫酸钾和双氧水，搅拌至混合均匀。优选地，所述除垢液为即配即用。 [0012] 在现有技术中，往往在碱洗步骤后采用酸洗中和的工艺步骤。尽管酸洗能够中和残留碱液，而且对残余的腐蚀产物有非常好的去除效果获得光亮表面，但是酸洗步骤往往容易造成铝合金表面过量腐蚀，对于对铝合金原材料尺寸、重量有要求的情况下，使用传统的硝酸或者硫酸酸洗的工艺就并不适用。本发明中采用的是一种新型的除垢液，利用具有氧化性的除垢液和相适配的表面活性剂以及其他活性成分去除残余碱液、消除由于碱洗步骤在铝合金原料表面所产生的黑色附着物。除垢液需严格按照其制备方法进行，否则容易失效。由于除垢液中包含挥发性的双氧水，故除垢液在使用过程中优选为即配即用。 [0013] 除垢步骤后需对铝合金原材料进行消光处理，其原因在于碱洗步骤和除垢步骤对铝合金原材料产生的是全面均匀腐蚀作用，所形成的无光泽面不利于后续对铝合金材料进行如阳极氧化、电解抛光等涉及到电化学的深度处理。而消光处理后的铝合金表面形成的是斑点腐蚀的无光泽面，适用于作为电化学深度处理的前处理工序。进一步地，S04步骤中，优选消光液的组成，所述消光液为含有7-14wt%氟化铵、12-15wt%硫酸铵的水溶液。 [0014] 进一步地，S04步骤中，消光液温度为18-30℃。 [0016] 进一步地，S04步骤中，消光液温度为30-50℃。 [0017] 进一步地，S04步骤中，所述消光液为含有14-16wt%氢氧化钠、15-18wt%葡萄糖酸钠、4-5wt%硫酸钠的水溶液，消光液温度为50-80℃；使用该消光液时除了浸没铝合金原材料，还需进行电解，电解时间为2-3分钟，电解的电流密度为40-60A/dm2。 [0018] 本发明中提供了3种不同的消光方法，一种是常温（18-30℃）下的化学抛光，一种是较高温度（30-50℃）下的化学抛光，另一种使较高温度（50-80℃）下的电解抛光，以上3中抛光方式可依据实际使用情况进行选择。 [0019] 本发明具有以下优点：1、本发明中的铝合金原材料表面清洁方法简单实用，针对表面涂刷有防锈防腐层的铝合金原材料、表面油污严重的铝合金原材料或者表面积聚较多腐蚀产物的铝合金原材料有非常好的表面清洁效果，经过本发明中处理后的铝合金原材料符合直接进行氧化着色等精细深加工处理的需要。 [0020] 2、本发明中所使用的脱脂液、碱洗液和除垢液相互配合使用，不仅清除铝合金原材料表面的油污、杂质以及顽固污垢，而且对铝合金原材料表面不造成二次腐蚀的伤害。 具体实施方式[0021] 下面结合实施例对本发明进行详细的说明。 [0022] 实施例中铝合金原材料样品的选取：本实施例中采用的铝合金原材料为表面刷涂有防锈油的铝合金锭，其牌号为ZL106，其形态为长度为10cm，直径为2.5cm的圆柱状。所使用的铝合金锭属于同一批次生产，不存在个体差异。所使用的铝合金锭表面除了防锈油以外，还有一些凝固态的油脂和黑色的附着的脏污。 [0023] 在以下具体实施例中，均取用1个上述样品进行清洁处理。 [0024] 实施例1针对铝合金原材料样品进行表面清洁，包括如下步骤： S01：脱脂处理：将铝合金原材料置于70℃的流动脱脂液中3分钟，脱脂液在铝合金原材料表面的流动速率为0.4m/s；所述脱脂液溶剂为水，溶质为10wt%浓硫酸、0.2wt%氟硅酸、 2wt%硫酸铝. S02：碱洗处理：将经S01步骤处理后的铝合金原材料取出，置入常温流动碱洗液中2.5分钟，碱洗液在铝合金原材料表面的流动速率为1.2m/s。碱洗液为含有5wt%氢氧化钠、8wt%磷酸钠、0.5wt%硅酸钠的水溶液。 [0025] S03：除垢处理：将经过S02步骤处理后的铝合金原材料浸没入除垢液中，除垢液温度为35℃，除垢时间为150s；除垢液的组分及组分质量份为： 硫酸钾 110份 双氧水 33份 苹果酸 21份 氟化氢铵 42份 亚甲基双萘磺酸钠 11份 十二烷基苯磺酸钾 7份 羧甲基淀粉 14份 硅酸铝纤维 20份 双酯基季铵盐 6份 乙二醇 30份 去离子水 180份 除垢液的配制方法为将去离子水和乙二醇进行混合，按照配方顺序倒入苹果酸、氟化氢铵、亚甲基双萘磺酸钠和十二烷基苯磺酸钾，搅拌混合均匀后再加入羧甲基淀粉、硅酸铝纤维和双酯基季铵盐，搅拌后在300r/min速度下分散8分钟，最后加入硫酸钾和双氧水，搅拌至混合均匀。除垢液为即配即用 S04：消光处理：将经过S03步骤处理后的铝合金原材料用水把表面冲洗干净，然后浸入消光液中2分钟；所述消光液为含有10wt%氟化铵、15wt%硫酸铵的水溶液。消光液温度为25℃。 [0026] S05：干燥：将经过S04步骤处理后的铝合金原料用水把表面冲洗干净，然后在150℃条件下烘干。 [0027] 实施例2针对铝合金原材料样品进行表面清洁，包括如下步骤： S01：脱脂处理：将铝合金原材料置于72℃的流动脱脂液中3.5分钟，脱脂液在铝合金原材料表面的流动速率为0.6m/s；所述脱脂液溶剂为水，溶质为12wt%浓硫酸、0.3wt%氟硅酸、 2.55wt%硫酸铝. S02：碱洗处理：将经S01步骤处理后的铝合金原材料取出，置入常温流动碱洗液中2分钟，碱洗液在铝合金原材料表面的流动速率为1.4m/s。碱洗液为含有6wt%氢氧化钠、5wt%磷酸钠、0.3wt%硅酸钠的水溶液。 [0028] S03：除垢处理：将经过S02步骤处理后的铝合金原材料浸没入除垢液中，除垢液温度为38℃，除垢时间为160s；除垢液的组分及组分质量份为： 硫酸钾 115份 双氧水 54份 苹果酸 16份 氟化氢铵 38份 亚甲基双萘磺酸钠 11份 十二烷基苯磺酸钾 11份 羧甲基淀粉 13份 硅酸铝纤维 16份 双酯基季铵盐 5份 乙二醇 30份 去离子水 180份 除垢液的配制方法为将去离子水和乙二醇进行混合，按照配方顺序倒入苹果酸、氟化氢铵、亚甲基双萘磺酸钠和十二烷基苯磺酸钾，搅拌混合均匀后再加入羧甲基淀粉、硅酸铝纤维和双酯基季铵盐，搅拌后在300r/min速度下分散8分钟，最后加入硫酸钾和双氧水，搅拌至混合均匀。除垢液为即配即用 S04：消光处理：将经过S03步骤处理后的铝合金原材料用水把表面冲洗干净，然后浸入消光液中2分钟；所述消光液为含有38wt%氯化铵、2wt%氯化钙、10wt%浓盐酸的水溶液。消光液温度为40℃。 [0029] S05：干燥：将经过S04步骤处理后的铝合金原料用水把表面冲洗干净，然后在160℃条件下烘干。 [0030] 实施例3针对铝合金原材料样品进行表面清洁，包括如下步骤： S01：脱脂处理：将铝合金原材料置于75℃的流动脱脂液中5分钟，脱脂液在铝合金原材料表面的流动速率为0.8m/s；所述脱脂液溶剂为水，溶质为12wt%浓硫酸、0.4wt%氟硅酸、 3wt%硫酸铝. S02：碱洗处理：将经S01步骤处理后的铝合金原材料取出，置入常温流动碱洗液中3分钟，碱洗液在铝合金原材料表面的流动速率为1.5m/s。碱洗液为含有8wt%氢氧化钠、10wt%磷酸钠、0.3wt%硅酸钠的水溶液。 [0031] S03：除垢处理：将经过S02步骤处理后的铝合金原材料浸没入除垢液中，除垢液温度为40℃，除垢时间为180s；除垢液的组分及组分质量份为： 硫酸钾 116份 双氧水 60份 苹果酸 30份 氟化氢铵 65份 亚甲基双萘磺酸钠 15份 十二烷基苯磺酸钾 12份 羧甲基淀粉 15份 硅酸铝纤维 20份 双酯基季铵盐 10份 乙二醇 30份 去离子水 180份 除垢液的配制方法为将去离子水和乙二醇进行混合，按照配方顺序倒入苹果酸、氟化氢铵、亚甲基双萘磺酸钠和十二烷基苯磺酸钾，搅拌混合均匀后再加入羧甲基淀粉、硅酸铝纤维和双酯基季铵盐，搅拌后在400r/min速度下分散6分钟，最后加入硫酸钾和双氧水，搅拌至混合均匀。除垢液为即配即用 S04：消光处理：将经过S03步骤处理后的铝合金原材料用水把表面冲洗干净，然后浸入消光液中2分钟；消光液为含有14.75wt%氢氧化钠、15.68wt%葡萄糖酸钠、4wt%硫酸钠的水溶液，消光液温度为55℃；使用该消光液时除了浸没铝合金原材料，还需进行电解，电解时间为2分钟，电解的电流密度为45A/dm2。 [0032] S05：干燥：将经过S04步骤处理后的铝合金原料用水把表面冲洗干净，然后在180℃条件下烘干。 [0033] 上述3个实施例中，清洗效果均为优良，清洗后的铝合金原料锭表面呈哑光面，表面无任何污渍残留，可直接应用于后续的深加工处理中，尤其适用于直接进行阳极氧化或者微弧氧化等处理。 [0034] 为进一步对比，取上述实施例1中的清洁方法进行批量性的试验，其对比例中的清洗方法为常规清洗方法，具体为：对比例1：机械清洗法，利用喷砂除去铝合金原材料表面杂质； 对比例2：清洗液清洗法，利用市售铝合金清洗液进行清洗。 [0035] 利用实施例1、对比例1、对比例2中清洁方法分别对样品铝合金锭进行批量清洗，清洗的数量为100个/批，一共清洗3批次，以下为清洗结果对比情况：注：清洗效率指每一批次中达到清洗要求的样品数量占比；所述清洗要求指完全清洗，即“表面油渍污渍清洗效率”指清洗后表面完全不残留油渍污渍的铝合金原材料样品占比，“表面氧化层清洗效率” 指清洗后表面完全没有氧化层的铝合金原材料样品占比。 [0036] 从上述对比结果可以看出，本实施例中的铝合金原材料表面清洁方法简单实用，针对表面涂刷有防锈防腐层的铝合金原材料、表面油污严重的铝合金原材料或者表面积聚较多腐蚀产物的铝合金原材料有非常好的表面清洁效果，经过本发明中处理后的铝合金原材料符合直接进行氧化着色等精细深加工处理的需要。 [0037] 最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。 |
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