第三章铝的化学预处理

化学预处理的效果 去除铝材表面油脂 去除铝材表面污染物 去除铝材表面自然氧化膜等 使铝材获得润湿、均匀清洁表面 根据用途、表面质量不同采用不同的化学 预处理工艺过程（课本简绍6种） 各工序槽液一般配用自来水即可，要求高 的可用去离子水进行


根据待处理铝材的用途，对于表面质量有不同要 求，可以分别采取以下几种不同的化学预处理工 艺流程。 （1）“三合一”预处理（除油、去除自然氧化膜 和除灰三道工序在同一个处理槽内完成）→水洗 →铝表面处理工序：该方法铝耗较低（约百分之 五）；基本能保持原始表面光亮度，是一种经济 型化学预处理方法，但难于去除铝表面轻微的划 伤、碰伤和毛刺等缺陷，一般也不能安全去除自 然氧化膜。

③用铁管吹入空气或者二氧化碳气体一定时间，进 一步促进偏铝酸钠水解反应； ④加入适当量的氢氧化钠溶液，对回收碱液的pH值 进行一定调整； ⑤静止一段时间，让析出的氢氧化铝自然沉降与反 应器底部 ⑥反应器内上不偏铝酸钠地浓度青叶返回碱洗槽重 新用于碱洗生产；下不有氢氧化铝沉淀物部分流 入离心机，分离出汗固量约为90 ﹪的氢氧化铝副 产品
在氟化物砂面处理过程中，由于腐蚀速度很快， 处理时间很短，在还未出现粗晶和焊合线的情况 下，反应就已经结束，因此能有效缓解显眼的粗 晶和焊合线缺陷。




但实际生产中，氟化物砂面处理产品常会出现如 下一些缺陷： ①上表面有斑痕 ②表面不易起砂 ③表面砂粒太粗 ④表面光泽度有差异 ⑤局部不起砂


化学法 原理：在碱洗槽液中加入一种适当的化学 药品，使其与铝离子发生络合反应，形成 一种铝的络合物沉淀，从而实现分离或减 少碱洗槽中铝离子、重新利用碱洗槽液中 氢氧化钠的目的 与物理法相比优点：不受碱洗槽液中是否 加碱洗添加剂限制 缺点：成本高
长寿命添加剂碱洗工艺 目的：使碱洗表面砂面柔和细腻 碱洗槽内铝离子浓度控制在较高水平 原理：借助络合剂与铝形成可溶性的稳定化合 物，以抑制偏铝酸钠的水解使铝离子临界沉淀 浓度提高到120g/L 组分不同长寿命添加剂： 铝离子络合剂 表面调节剂 分离剂和洗涤剂 重金属沉淀剂


（2）脱脂→水洗→碱洗→二道水洗→除灰→水洗 →铝表面处理主工序：该处理方法为常用的传统 型流程，处理的铝耗中等（1.0﹪～2.0﹪）， 可以去除轻微的划伤、碰伤和毛刺等缺陷，但不 能消除挤压痕。该工艺流程适合于生产质量要求 交稿的平光铝材。 （3）脱脂→水洗→长寿命碱洗→二道水洗→除灰 →水洗→铝表面处理主工序：该工艺处理铝耗较 高（5.0 ﹪ ～7.0 ﹪ ），能有效去除轻微的划 伤、碰伤和毛刺等缺陷，同时也能消除一般的挤 压痕。该工艺流程适合生产具有金属光泽的柔和 砂面铝材，但缺点是碱洗时间长、铝耗稿当主工 序钱检查到砂面程度不够时，可再重负进行一次 处理碱洗→二道水洗→除灰→水洗。


化学法回收过程：
①吧生产用的碱洗槽液用泵抽入回收反应器； ②加入一种适当的化学药品，并机械搅拌数小时，槽液内的铝离子与药 品发生络合反应，生成率络合物沉淀；
③静止一段时间，让铝络合物自然沉降与反应器底部； ④反应器内上不铝离子低浓度青叶返回碱洗槽重新用于碱洗 生产；下不沉淀物部分流入离心机，分离出白色、细小的 铝络合物固体； ⑤用清水对铝络合物固体进行洗涤、脱水，洗去残留的槽液； ⑥烘干或最终产品的一些处理。

（3）作用效果：氟化物砂面处理侵蚀工艺得到的 砂面，其细腻性、柔和型比碱洗更好，工艺控制 也简单，产品质量较稳定，工序的总体生产成本 相对碱洗可以降低，但是氟化物砂面处理工艺最 大的缺点是铝耗很高（5.0~7.0 ﹪ ），实际上 铝表面存在水不溶性的氟化铝，因而金属质感有 些不同。


（4）缺陷及对策：
脱脂





脱脂目的——去除铝材表面的油脂、灰尘 等污染物，使后道碱洗比较均匀，以提高 阳极氧化膜的质量 脱脂效果可通过表面润湿效果检验，润水 膜连续>30s为合格 脱脂分类： 酸性脱脂 碱性脱脂 有机溶剂脱脂
酸性脱脂 常温下进行 成本低 主要溶剂：硫酸、磷酸、硝酸 添加乳化剂有利油脂软化、溶解、乳化提 高脱脂效果 表3-2为典型的酸性溶液脱脂工艺

常温下腐 蚀速度不大 硝酸除灰后铝材 必须清洗干净





硫酸除灰 硫酸来自于阳极氧化槽液，硫酸含量与阳 极氧化的硫酸含量大致一致，通常为15% ~25%(体积)的硫酸 采用硫酸进行除灰的经济效果比硝酸的好 些，阳极氧化槽液中的硫酸可得到再一次 利用，生产线的原液管理也简化了;但是对 铝材的要求提高了 采用硫酸除灰的操作温度为室温，操作时 间要比硝酸的要延长一些，一般为3-5min.
氢氧化铝回收过程： ①把生产用的碱洗槽液用泵抽入碱回收反应器，并 用冷水管将槽液温度降低至20℃以下，以降低槽 液内的铝离子浓度与游离氢氧化钠弄的平衡比率， 当槽液温度下降至20 ℃以下，偏铝酸钠的溶解度 会明显下降； ②想碱回收反应器加入少量的粉状氢氧化铝（晶体 作为晶种），以加速偏铝酸钠发生水解反应，加 快氢氧化钠结晶析出；
④挤压后淬火不足 ⑤碱洗速度太快 碱洗后出现的铝材外观粗糙的应对措施：选用晶粒 符合国家标准的挤压铝棒；控制好挤压制品的出 口温度；加强挤压后的淬火；合理控制碱洗速度 等。

（2）斑点。斑点缺陷通常是铝材表面处理了的
致命缺陷，碱洗后出现斑点不得不中断后面的处 理工序，直接做报废回炉处理。形成的原因一般 有： ①熔炼铸棒时加入回收率的比例太高



碱性脱脂 脱脂原理——碱与油脂发生皂化反应，生 成可溶性的肥皂，用皂化反应来消除油脂 与铝材表面的结合，从而达到脱脂目的 皂化反应需加热 碱性脱脂溶液应满足要求(9点)


碱性脱脂倾向较快浸湿清洁表面，对有油 污的表面浸湿较慢，从而可能导致清洗斑 痕 表3-3为典型的碱性溶液脱脂工艺

原理
碱洗工艺 影响碱洗速度和表面质量工艺因素： 游离氢氧化钠浓度 游离铝离子含量 槽液温度 处理时间等 NaOH浓度提高 碱洗速度加快； 温度提高碱洗速度加快； 铝离子浓度升高碱洗速 度减慢 碱洗工艺分：添加碱 洗涤剂和不添加碱洗涤剂


（）使用碱洗添加剂的碱洗工艺


②水中的氯取的对策一般有：控制挤压出料口的运行速度 在一定程度上大于铝材的挤出速度；采用导热效 果较差的其他高温材料替代石墨棒；加强风冷淬 火力度，快速将挤压出口铝材降至＜250 ℃。

（3）流痕。在铝材吊挂上有明显的葱香流淌痕
迹，阳极氧化钱一般不易发现，而在成品包装前 会容易看到，这是碱洗工艺条件和操作不当造成 的碱洗流痕缺陷。流痕总的来说是由于碱洗速度 太快和转移速度太慢两个原因造成的。


长寿命添加剂碱洗工艺： 关键控制碱洗速度 碱洗时间：15~25min 表3-6常用砂面碱洗工艺条件

碱洗缺陷及对策
铝材经过碱洗后，特别是经碱洗砂面处理工艺后， 时常会暴露出一些表面缺陷。 主要缺陷有： （1）外观粗糙。通常由原始铝材存在组织缺陷 （粗晶或金属间化合物沉淀粒子大）所引起，提 高原始铝材的内在组织质量才能从源头上解决问 题 碱洗后的铝材外观粗糙一般有以下原因引起： ①挤压用的铝棒原始晶粒尺寸大 ②铝棒加热温度偏高或挤压速度太快 ③采用的挤压机吨位偏小
铝在硫酸溶液中，硫酸含量约15%25%(体积)范围内，随着硫酸含量的增加， 铝的腐蚀速度缓慢地增加。浓度超过 40%(体积)时，腐蚀速度迅速增加，大约 以85%(体积)硫酸浓度中的腐蚀速度为最 大如图4-9所示。 表3-7是国内外常 用的几种不同除灰 工艺


氟化物砂面处理
（1）氟化物砂面处理：是利用氟离子使铝材表面 产生高度均匀、高密度点腐蚀的一种酸性侵蚀工 艺。 （2）作用机理：在侵蚀过程中，氟离子首先与铝 表面的自然氧化膜发生反应，随即与铝基体反应， 放映生成的氟铝络合物具有一定的粘度，粘附在 铝表面并填平挤压纹沟底，使沟底的铝合金与酸 蚀液完全隔离，从而反应速度急剧下降，表面的 其他部位则粘附氟铝络合物较薄，反应速度下降 较小，从而实现消除挤压痕和平整表面的目的反 应化学方程式如下： Al2O3+6HF →2AlF3+3H2O
第三章 铝的化学预处理


主要内容： 概述 脱脂 碱洗 除灰 氟化物砂面处理
概述



表面预处理目的 油脂和灰尘等污染物 提高表面处理的装饰效果 表面预处理分类: 机械预处理 化学预处理（最常使用、最为经济） 电化学预处理 化学预处理——采用化合物溶液或溶剂对铝 表面进行预处理的工艺
解决流痕可采取以下几种措施： ①加快转移 ②降低碱洗槽液温度 ③降低槽液中的氢氧化钠浓度 ④铝材装料过密

除灰
除灰工艺是除去附着在铝材表面上的灰状物，亦 称出光或中和 除灰的目的是除去碱洗后残留在铝材表面的由各 种金属间化合物颗粒形成的表面层（灰褐色或灰 黑色的挂灰），其更重要的功能是使铝材表面获 得清洁光亮的钝化表面（一层薄氧化膜） 硝酸除灰 传统的硝酸除灰工艺 10%~20%硝酸溶液，在常温下浸湿1~3min 抛光后宜采用高浓度硝酸：25%
氢氧化钠 碱洗添加剂（固体） 40~55g/L 10~15g/L 温度 时间 40~55℃ 2~5min
碱洗添加剂（液体）
20~30g/L

槽液回收机循环利用 两种方法：物理法和化学法 物理法 如上述原理所述，铝在以氢氧化钠为基的碱 浸蚀槽液中浸蚀时，发生化学反应结果生成偏铝 酸钠，其水解反应产生氢氧化铝沉淀，并生成氢 氧化钠，回收和循环利用就基于此原理，氢氧化 钠循环利用，氢氧化铝分离回收。采用离心分离 机脱水分离沉淀出的结晶




有机溶剂脱脂 原理——利用油脂易溶于有机溶剂这一特 点进行脱脂 特点：脱脂速度快、脱脂能力强、对机体 无腐蚀性 有机溶剂分类：四氯化碳、三氯乙烯、苯、 汽油、煤油、酒精、丙酮 缺点：易燃、有毒