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铝型材阳极氧化处理化学清洗剂组成的原则
艾普斯 丨 2017.08.15 丨 2150
铝型材阳极氧化处理化学清洗剂组成原则与类型:
A化学清洗剂组成的原则:
(1)必须破坏或分解铝型材表面所形成的共价健,该共价健是在空气中形成的铝氧化膜和在表面吸附的润滑剂或污染物之间所表成的。(2)除去铝型材表面存在的润滑剂或污染物,通常除去润滑剂或污染物过程要通过一系列相互综合的物理化学作用来实现,如皂化作用、溶解作用、悬浮作用、乳化作用以及形成可溶性络合物的作用。
(3)化学清洗剂应该是无泡沫的或者是低泡沫的。
(4)化学清洗剂的清洗条件必须在生产条件所允许的范围内,包括时间、温度、浓度等。
(5)化学清洗剂本身水洗干净必须简单、易行、有效。
(6)化学清洗剂在正常的使用条件下必须保持稳定。
任何一种化学清洗剂中所使用的每一个组成,根据其性能和用途可以对它进行描述,如基本组成是由酸性的或是碱性的物质组成的,其中是否含有综合剂、润湿剂、乳化剂以及表面活性剂等。
B适用于铝型材化学清洗剂类型:
(1)溶剂型化学清洗剂。多年来,含氯的溶剂型及蒸汽型化学清洗剂(如三氯乙烯、1.1.1-三氯乙烷)一直用于铝型材和铝的机械深加工件的化学清洗。但根据蒙特利尔公约,这些化学清洗剂将被禁止使用。其他系列的溶剂型化学清洗剂已经代替其使用,虽然也是蒸汽型和溶剂型的化学清洗剂,但这种化学清洗剂往往有很大的局限性,铝型材表面氧化膜形成共价健结合的、而未经该溶剂型化学清洗剂试验确认的其他污染物和润滑剂,该化学清洗剂有可能就无能为力了。该化学清洗剂可能还有另外一个问题,机械抛光的铝型材经该化学清洗剂清洗后,表面的溶剂挥发或烘干后,可能有残留物黏结的倾向,这种残留物在随后的水洗喷淋过程中难以除去。(2)乳化体系化学清洗剂。乳化体系是两种非互溶的液体混合而成的稳定的混合液体。在此体系中,油的细小颗粒可以被分散到水中,但却不会轻易地以油的形式再积聚在一起。化学清洗技术一般有两种主要类型的乳化型化学清洗剂:溶剂型乳化剂和乳化清洗剂。
1)溶剂型乳化剂。这种乳化剂可以在水中形成稳定的煤油乳化剂。该溶剂型乳化可以把煤油作为溶剂有效地将油脂全部溶解在水溶液中,残留在铝型材表面的乳化液,很容易通过水洗除去。对于机械加工成形过程中残留较多的油脂的铝型材,或机械抛光过程中残留较多抛光膏的铝抛光工件,采用该溶剂型乳化液比较有效。但要防止因为洗不彻底而把煤油带入之后的槽液中,溶剂型乳化液使用期较长,但有可能在铝型材表面上残留油脂。
2)乳化清洗剂。这类乳化清洗剂通常都是碱性的,但也不全是碱性的。这类乳化清洗剂通常含有金属脂肪盐酸(金属皂)。这些物质能与油脂产生物理化学反应,使之在水中变成乳化的状态。这是很多清洗剂主要的化学清洗原理。其最大的不同就在于乳化的程度不同。一些乳化清洗剂的乳化能力被设计得比较有限,目的是足以将油脂从表面分离出来,却并不形成稳定的乳化液,使油脂漂浮在清洗液的上部,必须定期分离除去。乳化清洗剂使用有限,有可能被已经洗下来的油脂再污染,并容易起泡,但铝型材可以得到一个非常清洁的表面,有进可能表面稍带污染物的颗粒,但它仅仅是附着在铝型材表面,结合得不牢固,能在随后的水洗中洗去。
3)碱性化学清洗剂。碱性化学清洗剂对大多数金属的清洗都有效。对铝型材而言,太强的碱性化学清洗剂有可能引起铝型材表面的局部浸蚀,因为它倾向于较快地浸蚀清洁的铝型材表面,而有油脂的表面浸蚀很慢,几乎不浸蚀,从而导致铝型材表面出现斑痕。适度的化学清洗剂通常需要加入缓蚀剂来阻止这种浸蚀反应的发生。
4)酸性化学清洗剂。自20世纪30年代后期起。Alcoa就开始使用8%-10%(体积)的硫酸,加0.1%的润湿剂化为化学清洗槽液,工作温度在40-60℃。该工艺可以使用阳极氧化的槽液,当阳极氧化槽液中的铝离子浓度超过20g/L的上限时,就用作酸性化学清洗剂。20世纪40年代,当时的一项航空工业技术规范采用铬酸-硫酸混合溶液作为化学清槽液,该槽液的组成及操作温度为:
硫酸 15%(体积)
铬酐 5%(质量)
操作温度 40-60℃
添加润湿剂的磷酸-铬酸混合酸,也可以作为有效的非浸蚀性化学清洗槽液。一般酸性化学清洗槽液在铝型材表面产生轻微的浸蚀作用。但因浸蚀的程度非常小,通常没有明显的影响,含有润湿剂的其他添加剂的商品化清洗剂使用硫酸溶液作化学清洗槽液。
近年来,含氟的化学清洗剂开发成功,此种溶液可清洗6063铝合金型材,也能十分迅速有效地清洗铝镁合金的卷材。近来,使用添加剂的磷酸溶液也成为比较普遍应用的化学清洗槽液。实际上,在美国一些工厂使用磷酸的溶液进行化学抛光。