一种绿色环保铝型材喷涂前处理工艺的制作方法

1.本发明涉及铝合金加工技术领域，尤其涉及一种绿色环保铝型材喷涂前处理工艺。


背景技术：

2.传统的铝合金型材喷涂前处理工艺主要采用酸洗铬化工艺，其中的酸洗工序除油效果好；铬化处理后则在铝型材表面形成铬化膜，耐蚀性能强。但是酸洗铬化工艺也存在一定的不足，具体表现在：第一，普通的酸对铝合金表面氧化膜的清除效率不高，不能高效地满足工业生产，因此在生产除油剂的时候往往会加入无机强酸
‑
氢氟酸，与铝合金迅速反应，提高清除效率。我国废水排放标准中对氟离子含量规定严格，含氟废水不能随意排放，需要先除氟方能排放，通常的废水除氟工艺是在废水中加入氢氧化钙，生成氟化钙析出。氟化钙是一种工业危废，据2019年最新统计，我国铝型材产量在1900万吨左右，其中喷涂型材占比为60
‑
70％，每生产1吨铝型材，至少产生6％废渣，也就是60kg废渣。经过测算，2019年的废渣量在68.4
‑
79.8万吨之间。我国新出台的环保法规定，工业危废要出厂要缴交处理费，每吨400元，废渣处理费金额高昂，大大增加了生产成本。更重要的是，六七十万吨的工业危废可能对环境所造成恶劣影响，危害我们的子孙后代的生存与发展。第二，虽然铬化膜的耐蚀性好，也能提高喷涂涂层附着性，但铬作为一种重金属，对人体伤害是很大的，废水排放标准要求铬的浓度非常低，因此处理废水时又产生大量的危废铬渣。


技术实现要素：

3.因此，针对以上内容，本发明提供一种绿色环保铝型材喷涂前处理工艺，解决现有铝型材喷涂前处理工艺产生大量的含氟、含铬工业废渣，不仅处理费用高昂，而且易污染环境以及水资源的问题。
4.为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
5.一种绿色环保铝型材喷涂前处理工艺，所述铝型材顶部吊挂在连续输送系统上，输送过程中进行各种喷涂前处理，具体包括以下步骤:
6.(1)水洗：
7.用自来水对铝型材进行清洗，除尘除屑；
8.(2)碱洗除油：
9.将脱脂剂溶解于水中配成脱脂液，对铝型材进行喷淋除油，所述脱脂剂包括以下重量份计的各组分：氢氧化钠15
‑
20份、氢氧化钾5
‑
10份、氢氧化铝1
‑
2份、葡萄糖酸钠4
‑
6份、亚硝酸钠3
‑
5份、硫代硫酸钠0.1
‑
0.3份；
10.(3)水洗：
11.用自来水清洗碱洗除油后的铝型材表面；
12.(4)中和：
13.用硫酸溶液喷淋铝型材表面，除去碱洗除油后产生并残留于铝型材表面的氧化物
挂灰；
14.(5)水洗：
15.(6)纯水洗：
16.(7)无铬钝化：
17.将无铬钝化剂溶解于水中配成钝化液，喷淋在铝型材表面，对铝型材进行表面钝化处理；
18.(8)烘干。
19.进一步的改进是：步骤(2)中脱脂液的浓度为1.5
‑
2％。
20.进一步的改进是：所述脱脂液循环使用，监测脱脂液的离子浓度并控制在以下范围内：游离碱点数6
‑
20g/l，铝离子浓度≤15g/l，若超出该范围需要及时补充。
21.进一步的改进是：步骤(2)碱洗除后铝型材的蚀刻量＞0.5g/m2。
22.进一步的改进是：步骤(3)水洗的次数至少两次。
23.进一步的改进是：步骤(4)硫酸溶液的浓度为0.6
‑
0.8％。
24.进一步的改进是：步骤(5)水洗的次数至少两次。
25.进一步的改进是：步骤(6)中纯水的电导率＜80us/cm，ph＞5。
26.进一步的改进是：步骤(7)钝化时间15
‑
30s，钝化液浓度为0.4％。
27.进一步的改进是：步骤(7)钝化液ph要求在2.8
‑
3.8范围内，电导率在200
‑
600us/cm范围内。
28.进一步的改进是：步骤(7)钝化液要求ph在3.2
‑
3.6范围内，电导率在280
‑
450us/cm范围内。
29.进一步的改进是：烘干温度为80
‑
100℃，时间10
‑
30min。
30.通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：
31.本发明的铝型材喷涂前处理工艺采用碱性除油配合无铬钝化技术，克服了现有采用酸洗铬化处理工艺废水中含有大量的氟离子、铬离子，废水处理后又产生氟渣和铬渣这些工业危废的问题。本发明在现有工艺的基础上进行优化改进，没有额外增加新的繁琐处理工序，采用现有的设备装置处理即可，无需进行更换改动，废水中无氟无铬，废水处理后不再产生氟渣和铬渣，只有普通的固废氢氧化铝，氢氧化铝废渣可以作为生产原料，制备工业净水剂聚合氯化铝，这样不仅变废为宝，创造经济效益，实现铝的全利用，也充分展现了“绿色化学”的经济理念。
32.碱性除油其实是老工艺，但现在却很少应用在除油上，这主要是因为传统碱洗除油技术有瑕疵，具体表现在：(1)铝合金的碱蚀反应受合金成分的影响，有明显金属间化合物的择优浸蚀现象，无法进行均匀的普遍腐蚀，得不到均匀的金属表面。(2)碱蚀除油槽中，铝离子的含量会随着生产的进行越来越高，槽液变得越来越粘稠，槽液的带出量很大，导致铝型材表面粘附的碱液也越多，不利于后续进行除灰。本发明对碱性除油过程采用的脱脂剂进行大量研究，寻找合适的表面活性剂、缓蚀剂和络合剂等组成添加剂，最终确定了脱脂剂的组分，包括以下重量份计的各组分：氢氧化钠15
‑
20份、氢氧化钾5
‑
10份、氢氧化铝1
‑
2份、葡萄糖酸钠4
‑
6份、亚硝酸钠3
‑
5份、硫代硫酸钠0.1
‑
0.3份，可以很好的解决铝合金表面均匀腐蚀以及槽液粘稠问题。
附图说明
33.图1是现有的铝型材喷涂前处理工艺路线图；
34.图2是本发明的铝型材喷涂前处理工艺路线图。
具体实施方式
35.以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
36.若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。
37.实施例一
38.一种绿色环保铝型材喷涂前处理工艺，所述铝型材顶部吊挂在连续输送系统上，输送过程中进行各种喷涂前处理，具体包括以下步骤:
39.(1)水洗：
40.用自来水对铝型材进行清洗，除尘除屑；
41.(2)碱洗除油：
42.将脱脂剂溶解于水中配成脱脂液，脱脂液的浓度为1.5％，对铝型材进行喷淋除油，所述脱脂剂包括以下重量份计的各组分：氢氧化钠15份、氢氧化钾8份、氢氧化铝1份、葡萄糖酸钠5份、亚硝酸钠5份、硫代硫酸钠0.1份；
43.所述脱脂液循环使用，监测脱脂液的离子浓度并控制在以下范围内：游离碱点数6
‑
20g/l，铝离子浓度≤15g/l，若超出该范围需要及时补充，碱洗除后铝型材的蚀刻量＞0.5g/m244.(3)水洗：
45.用自来水清洗碱洗除油后的铝型材表面，水洗的次数为两次；
46.(4)中和：
47.用浓度为0.6％的硫酸溶液喷淋铝型材表面，除去碱洗除油后产生并残留于铝型材表面的氧化物挂灰；
48.(5)水洗：
49.用自来水清洗铝型材表面，水洗的次数为两次；
50.(6)纯水洗：
51.用纯水清洗铝型材表面，控制纯水的电导率＜80us/cm，ph＞5；
52.(7)无铬钝化：
53.将氟锆酸溶解于水中配成钝化液，喷淋在铝型材表面，对铝型材进行表面钝化处理，钝化液浓度为0.4％，钝化时间15s，钝化液要求ph在2.8
‑
3.8范围内，电导率在200
‑
600us/cm范围内；
54.(8)烘干：
55.无铬钝化处理后的铝型材免水洗，直接在80℃温度下进行烘干，烘干时间为30min。
56.在本实施例处理后铝型材表面喷涂粉末涂料(或氟碳漆)，根据gb/t5237.4
‑
2017标准检测喷粉型材的各项性能。以热固性聚酯涂料(mf
‑
pt3635)为例，测试结果如表1所示。
57.表1
[0058][0059][0060]
实施例二
[0061]
一种绿色环保铝型材喷涂前处理工艺，所述铝型材顶部吊挂在连续输送系统上，输送过程中进行各种喷涂前处理，具体包括以下步骤:
[0062]
(1)水洗：
[0063]
用自来水对铝型材进行清洗，除尘除屑；
[0064]
(2)碱洗除油：
[0065]
将脱脂剂溶解于水中配成脱脂液，脱脂液的浓度为1.8％，对铝型材进行喷淋除油，所述脱脂剂包括以下重量份计的各组分：氢氧化钠18份、氢氧化钾10份、氢氧化铝1.5份、葡萄糖酸钠4份、亚硝酸4份、硫代硫酸钠0.2份；
[0066]
所述脱脂液循环使用，监测脱脂液的离子浓度并控制在以下范围内：游离碱点数6
‑
20g/l，铝离子浓度≤15g/l，若超出该范围需要及时补充，碱洗除后铝型材的蚀刻量＞0.5g/m2；
[0067]
(3)水洗：
[0068]
用自来水清洗碱洗除油后的铝型材表面，水洗的次数为两次；
[0069]
(4)中和：
[0070]
用浓度为0.7％的硫酸溶液喷淋铝型材表面，除去碱洗除油后产生并残留于铝型材表面的氧化物挂灰；
[0071]
(5)水洗：
[0072]
用自来水清洗铝型材表面，水洗的次数为两次；
[0073]
(6)纯水洗：
[0074]
用纯水清洗铝型材表面，控制纯水的电导率＜80us/cm，ph＞5；
[0075]
(7)无铬钝化：
[0076]
将氟锆酸溶解于水中配成钝化液，喷淋在铝型材表面，对铝型材进行表面钝化处理，钝化液浓度为0.4％，钝化时间22s，钝化液要求ph在3.2
‑
3.6范围内，电导率在280
‑
450us/cm范围内；
[0077]
(8)烘干：
[0078]
无铬钝化处理后的铝型材免水洗，直接在100℃温度下进行烘干，烘干时间为10min。
[0079]
在本实施例处理后铝型材表面喷涂热固性聚酯涂料，根据gb/t 5237.4
‑
2017标准检测喷粉型材的各项性能。测试结果见表2。
[0080]
表2
[0081][0082][0083]
实施例三
[0084]
一种绿色环保铝型材喷涂前处理工艺，所述铝型材顶部吊挂在连续输送系统上，输送过程中进行各种喷涂前处理，具体包括以下步骤:
[0085]
(1)水洗：
[0086]
用自来水对铝型材进行清洗，除尘除屑；
[0087]
(2)碱洗除油：
[0088]
将脱脂剂溶解于水中配成脱脂液，脱脂液的浓度为2％，对铝型材进行喷淋除油，所述脱脂剂包括以下重量份计的各组分：氢氧化钠20份、氢氧化钾5份、氢氧化铝2份、葡萄糖酸钠6份、亚硝酸钠3份、硫代硫酸钠0.3份；
[0089]
所述脱脂液循环使用，监测脱脂液的离子浓度并控制在以下范围内：游离碱点数6
‑
20g/l，铝离子浓度≤15g/l，若超出该范围需要及时补充，碱洗除后铝型材的蚀刻量＞0.5g/m2；
[0090]
(3)水洗：
[0091]
用自来水清洗碱洗除油后的铝型材表面，水洗的次数为两次；
[0092]
(4)中和：
[0093]
用浓度为0.8％的硫酸溶液喷淋铝型材表面，除去碱洗除油后产生并残留于铝型材表面的氧化物挂灰；
[0094]
(5)水洗：
[0095]
用自来水清洗铝型材表面，水洗的次数为两次；
[0096]
(6)纯水洗：
[0097]
用纯水清洗铝型材表面，控制纯水的电导率＜80us/cm，ph＞5；
[0098]
(7)无铬钝化：
[0099]
将氟锆酸溶解于水中配成钝化液，喷淋在铝型材表面，对铝型材进行表面钝化处理，钝化液浓度为0.4％，钝化时间30s，钝化液要求ph在3.2
‑
3.6范围内，电导率在280
‑
450us/cm范围内；
[0100]
(8)烘干：
[0101]
无铬钝化处理后的铝型材免水洗，直接在90℃温度下进行烘干，烘干时间为20min。
[0102]
在本实施例处理后铝型材表面喷涂热固性聚酯涂料，根据gb/t 5237.4
‑
2017标准检测喷粉型材的各项性能。测试结果见表3。
[0103]
表3
[0104]
[0105][0106]
由表1
‑
3可以看出，采用本发明技术方案处理的铝型材，喷涂涂料后的所有相关技术指标达到国家标准，完全能够满足工业需求，可以大规模推广应用。
[0107]
控制脱脂液浓度以便保证除油效果，清除干净表面氧化膜，脱脂液浓度过低或过高，都会影响钝化成膜效果，降低涂料在铝型材表面的附着力。脱脂液浓度过低还会造成除油效率低，生产效率下降。游离碱度也是重要的控制指标，游离碱度过低，除油效果相对较差；游离碱度过高，不仅造成材料浪费，也给后道水洗工序增加负担。钝化液的ph值以及电导率的大小对转化膜的形成起着重要的作用，ph值以及电导率过高或过低都会加剧钝化反应的难度，造成成膜困难或成膜不完全，以及出现膜层粉化的情况。本发明将钝化液ph值控制在2.8
‑
3.8范围内，电导率控制在200
‑
600us/cm范围内，可以在铝型材表面生成转化膜，提高漆膜的附着力和耐腐蚀性。更为优选，钝化液ph在3.2
‑
3.6范围内，电导率在280
‑
450us/cm范围内，钝化成膜效果更加稳定、优异。自来水中含有一定量的氯离子和次氯酸根，若水洗后直接进行无铬钝化处理，转化膜化学键的稳定性容易受到氯离子和次氯酸根
破坏，因此需要在无铬钝化前用纯水清洗铝型材表面。纯水电导率控制在80us/cm以内，若电导率过高，说明纯水内含有大量具有导电性的杂质，容易影响转化膜的性能。碱性除油后用自来水水洗两次，避免单次水洗后仍残留在铝型材表面的碱液影响中和工序的进行；同理，中和后用自来水水洗两次，避免单次水洗后仍残留在铝型材表面的硫酸影响钝化工序的进行。
[0108]
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。