铝合金阳极氧化前处理工艺的改进

肖作栋、李再亮

（武汉科利尔化工有限公司，湖北 武汉027-83087389）

[摘要]  常规的铝合金碱蚀工序时间长，易产生“过腐蚀”；处理的温度高，易产生白色班点，碱雾逸出造成环境污染；碱蚀后除去残留碱液和黑色挂灰需进行中和处理，工艺繁杂。为了解决以上问题，将新老工艺的特点进行了比较，提出了在同一槽中完成三道工序，即采用酸性浸蚀液（含有添加物K-301酸蚀剂）的新工艺。新工艺可在室温下降去铝合金上的油污和氧化膜，获得光亮、平整、洁净的表面，不用碱液，铝材损耗、槽液沉淀少，减少了污染，有利于环保。同时，还介绍了K-301酸蚀剂的组分、特性和作用。

常规碱蚀脱除去阳极氧化膜层工艺，时间长，温度高，碱雾逸出污染严重。新工艺环保型脱膜工艺（K-302酸性脱膜剂），在常温中处理，无任何污染产生。

常规“三酸”化学抛光工艺，大量逸出有毒黄烟（硝烟），污染环境，腐蚀厂房，设备。采用环保型添加剂（K-9601无黄烟化学抛光剂），不用硝酸，绝无有毒气体逸出，利于环境保护。

[关键词]铝合金；前处理；新工艺

[中图分类号] TQ153.6   [文献标识码]  A     [文章编号]1001-1560（2004）02-0028-02

一、前言

铝合金产品的应用广泛（航空、电子、工业型材、建筑型材、汽车装饰另部件，民用装饰五金件等）。铝合金生产的前处理是铝合金生产的关键，它直接关系影响铝合金表面防腐蚀氧化膜层的生成，铝合金表面装饰的效果。

目前的铝合金生产采用传统的常规工艺（脱脂—碱蚀—（化学抛光）—中和—氧化—封孔），使用常规的添加剂。其蔽端是生产工艺繁杂，废水、废液、废渣、废气的处理必须用专用环保处理设备处理。常规工艺生产的槽液必须加热、加温（用电或蒸汽加热加温）才能生产。常规工艺生产中会产生大量的碱雾、硝烟，对厂房、设备的腐蚀性较大，严重污染空气，对人员的身体有极大的危害。

常规的铝合金生产的前处理采用碱蚀老工艺，其生产时间长，容易产生“过腐蚀”，处理的温度高（40-70⁰C），易产生白色斑点，碱雾逸出会造成环境污染，碱蚀后除去残留的碱液和黑色挂灰需进行中和处理，工艺繁杂。为解决以上问题，将新老工艺的特点进行比较，改进成在同一槽中完成三道工序，即采用酸性浸蚀液（含有添加剂K—301酸蚀剂）的环保新工艺。

二、新老工艺流程及规范：

1、老工艺流程：

脱脂（除油）→碱蚀（加碱蚀剂）→中和除污（出光）→氧化→封孔。

（1）脱脂（除油）

   H₂SO₄（98%）         10%-15%

   酸性脱脂剂          0.5-1.0g/L

   温度                室温

   t                  3-5min

    （2）碱蚀

    NaOH                40-70g/L

    碱蚀剂              20-40 g/L  

    温度                40-70⁰C

    t                  5-20min

   （3）中和除污（出光）

   HNO₃                10%-15%

    H₂SO₄                10%-15%

温度                室温

    t                  3-5min

老工艺使用脱脂剂，碱蚀剂，NaOH、HNO₃、H₂SO₄等。必须在3种不同的槽液中分3道工序完成浸蚀前处理。在老工艺流程中，碱蚀工艺是前处理工序的关键。碱蚀时必须加温，达到工艺规定的温度才能获得良好的碱蚀效果。碱液温度过低，铝材在碱蚀液中浸蚀时间长，可能产生腐蚀不均匀和“过腐蚀”的现象；碱液温度过高，极易产生“过腐蚀”黑色斑点。由于碱液要加温，铝材在碱蚀时反应强烈，并有大量的碱雾逸出，如果飘落在铝材表面，易产生白色斑点。碱雾的逸出对人体健康有害，所以生产场地必须配备良好的排风系统。

经碱蚀后的铝材表面必须经HNO₃ 、（H₂SO₄）中和除污（出光），去除残留的碱液和黑色挂灰^[1]。含Si,Fe稍高的铝材表面所残留的黑灰（硅灰）难以除去，需用HNO₃ : HF的混合酸液去除。

（4）新工艺规范

    H₂SO₄（98%）        20%-30%

    催化1号           40-50g/L

    K-301酸蚀剂       20-30g/L

温度                室温

     t                  1-5min

新工艺采用同一槽液一道工序完成酸性浸蚀，以替代老工艺的三道工序。3种不同槽液的浸蚀完全可以去除铝材表面的油污，自然氧化膜，不会有残留的黑色挂灰，以获得光亮、清洁的基体。对含Si,Fe稍高的合金铝也有抑制硅灰（黑灰）和漂白作用。

用新产品K-301酸蚀剂配制的槽液不需要加热，在室温中进行酸性浸蚀不会有酸雾产生，可以防止“过腐蚀”和“白色斑点”现象的产生。

K-301酸蚀剂中含有配体、抑灰剂、缓蚀剂等，水溶性较好。在室温中对铝材进行酸性浸蚀，对铝材的溶解量极少。试验证明，用失量法检测^[2]铝材在浸蚀处理前单位重量为100，浸蚀处理后的单位重量为99.999—99.990，即损耗量为0.1%—0.3%。

按新工艺浸蚀铝材不会有“铝结石”产生，槽液沉淀物较少，不需要经常清槽。

三、新老工艺分析

1、新老工艺对比

表中列出了新老工艺和工序特点。

表  新老工艺特点

2、各组分分析

（1）K-301酸蚀剂的组分和作用：K-301酸蚀剂由脱脂剂、强氧化剂、配体、阳离子表面活性剂、缓蚀剂、光亮剂组成。

（2）脱脂剂  文献[3]对比了碱性和酸性脱脂工艺的优缺点，酸性脱脂基材表面平整、光亮、无钝化膜，活性中心均匀。实践证明，酸性脱脂工艺脱脂（除油）彻底