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铝型材表面处理工艺种类解析

铝型材表面处理主要分为:氟碳喷涂、粉沫喷涂、阳极氧化(阴极氧化)、电泳、电镀等。
这些表面处理方法间有相同也有不同,相同点就是都是在型材表面增加了保护膜;
不同在于氟碳喷涂、粉沫喷涂是靠静电加膜于型材表面,所以也称静电喷涂;
阳极氧化、电泳是通过直流电的正负极以及形成膜的分子、原子以及离子的正负相吸移动附着于金属表面而形成的保护膜;
电镀和阳极氧化、电泳工艺术有雷同处,所不同的是:
被电镀的可以不是金属,电镀液由含有镀覆金属(锌、铬、镍等)的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。
1,电镀可以对五金和塑胶进行处理,。
2,电泳和阳极只能对导电物体进行处理。
3,电镀和电泳均为对被处理物体表面增材料,换句话说,就是厚度增加,
4,而阳极则为对物体进行去材料处理,也就是阳极后厚度会减小。    
下面就型材表面处理做具体分析
一、氟碳喷涂和粉末喷涂(静电喷涂) 
(一)粉沫喷涂
粉沫喷涂的原料为:聚氨脂、聚氨树脂、环氧树脂、羟基聚脂树脂以及环氧/聚酯树脂,可配制多种颜色。
粉沫喷涂的特点 :喷涂设备有手工的 ,有自动吊挂式、施工简单、涂层厚度为30微米以上,抗冲击,耐磨擦,防腐蚀,耐候性等均好,涂料价格比氟碳便宜。
粉沫喷涂最大弱点是怕太阳紫外线照射,长期照射会造成自然退色,铝板向阳面和非向阳面几年后色差明显,一般为2-5年就产生明显色差 。现在市场上出现名子叫彩色铝型材,用于铝门窗,就是用普通铝型材粉沫喷涂而成。使铝门窗颜色品种增加,同时也增强抗腐蚀能力。        
(二)另一种静电喷涂为液态喷涂,又称氟碳喷涂,属于高档次喷涂价格较高,在国外早已应用。在国内近二年来才大面积用于铝板幕墙,由于其优异的特点,越来越受到建筑业及用户的重视和青睐。氟碳喷涂具有优异的抗退色性、抗起霜性、抗大气污染(酸雨等)的腐蚀性,抗紫外线能力强,抗裂性强以及能够承受恶劣天气环境。是一般涂料所不及的。  
1,氟碳喷涂的设备及工艺       氟碳涂料本身性能决定,喷涂设备必须保证有出色的雾化效果,保证喷涂层的均匀性,氟碳涂料中的金属微粒的分布,直接影响涂层的外观效果。涂层均匀,质量优秀的氟碳涂层具有金属光泽,颜色鲜明、明显的立体感。而使用不合适的喷涂设备的氟碳喷涂层,会产生颜色不均,表面有阴影或涂层不牢。大大影响了氟碳的装饰效果,为了达到好的喷涂效果,均采用高压静电电气喷枪。氟碳喷涂工艺多采用多层喷涂 ,以充分发挥Kynar 500金属漆的耐久性、耐候性的优势,从铝材的前表面处理到各喷涂过程都需要严格控制质量,最终产品必须达到美国建筑制造业协会AAMA-605.02.90标准。 
2,氟碳喷涂工艺流程为:
前处理流程:铝材的去油去污→水洗→碱洗(脱脂)→水洗→酸洗→水洗→铬化→水洗→纯水洗   喷涂流程:喷底漆→面漆→罩光漆→烘烤(180-250℃)→质检  多层喷涂工艺以三次喷涂(简称三喷),喷底面漆、面漆及罩光漆和二次喷涂(底漆、面漆)。  
1.前处理的目的:在铝合金型材 、板材进行喷涂前,工件表面要经过去油去污及化学处理,以产生铬化膜,增加涂层和金属表面结合力和防氧化能力,有利于延长漆膜的使用年限。  
2.底漆涂层:作为封闭底材的底漆涂层,其作用在于提高涂层抗渗透能力,增强对底材的保护,稳定金属表面层,加强面漆与金属表面的附着力,可以保证面漆涂层的颜色均匀性,漆层厚度一般为5-10微米。  
3.面漆涂层:面漆涂层是喷涂层关键的一层 ,在于提供铝材所需要的装饰颜色,使铝材外观达到设计要求,并且保护金属表面不受外界环境大气,酸雨,污染的侵蚀,防止紫外线穿透。大大增强抗老化能力,面漆涂层是喷涂中最厚的一层漆层,漆层厚度一般为23-30微米。 
4.罩光漆涂层:罩光漆涂层也称清漆涂层, 主要目的是更有效地增强漆层抗外界侵蚀能力,保护面漆涂层,增加面漆色彩的金属光泽,外观更加颜色鲜明,光彩夺目,涂层厚度一般为5-10微米。三喷涂层总厚度一般为40-60微米,特殊需要的可以加厚。  
5.固化处理:三喷涂层一般需要二次固化,铝材进入固化炉处理,固化温度一般在180℃-250℃之间,固化时间为15-25分钟,不同氟碳涂料生产厂家 ,都会根据自己的涂料,提供最佳的温度和时间。氯碳喷涂厂(锔油厂)也有的根据自己经验把三喷时的两次固化改为一次固化。   3,质量检验:质量检验应按AAMA-605.02.90标准。严格的质量检查才能保证高质量喷涂产品
二、阳极氧化(阴极氧化)、电泳 
(一) 电泳法可分为自由电泳(无支持体)区带电泳(有支持体)两大类。前者包括 Tise-leas式微量电泳、显微电泳、等电聚焦电泳、等速电泳及密度梯度电泳。区带电泳则包括滤纸电泳(常压及高压)、薄层电泳(薄膜及薄板)、凝胶电泳(琼脂、琼脂糖、淀粉胶、聚丙烯酰胺凝胶)等。     
电泳是电泳涂料在阴阳两极,施加于电压作用下,带电荷之涂料离子移动到阴极,并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物,沉积于工件表面。 它包括四个过程: 
1 )电解(分解)   在阴极反应最初为电解反应,生成氢气及氢氧根离子 OH ,此反应造成阴极面形成  一高碱性边界层,当阳离子与氢氧根作用成为不溶于水的物质,涂膜沉积,方程式 为: H2O→OH+H 
2 )电泳动(泳动、迁移)   阳离子树脂及 H+ 在电场作用下,向阴极移动,而阴离子向阳极移动过程。  
3 )电沉积(析出)   在被涂工件表面,阳离子树脂与阴极表面碱性作用,中和而析出不沉积物,沉  积于被涂工件上。 
4 )电渗(脱水)   涂料固体与工件表面上的涂膜为半透明性的,具有多数毛细孔,水被从阴极涂  膜中排渗出来,在电场作用下,引起涂膜脱水,而涂膜则吸附于工件表面,而  完成整个电泳过程。  
5)电泳表面处理工艺的特点:
电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点,电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。
(二) 阳极氧化的原理及相关知识 
以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中, 利用电解作用, 使其表面形成氧化铝薄膜的过程, 称为铝及铝合金的阳极氧化处理。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当电流通过时, 将发生以下的反应:   在阴极上, 按下列反应放出 H2:2H + +2e → H2   在阳极上, 4OH – 4e→ 2H2O + O2, 析出的氧不仅是分子态的氧 (O2), 还包括原子氧(O), 以及离子氧(O-2), 通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化, 形成无水的12O3膜: 4A1 + 3O2 = 2A12O3 + 3351J 应指出, 生成的氧并不是全部与铝作用, 一部分以气态的形式析出。阳极氧化的种类阳极氧化早就在工业上得到广泛应用。冠以不同名称的方法繁多, 归纳起来有以下几种分类方 法:
按电流型式分有:直流电阳极氧化;交流电阳极氧化;以及可缩短达到要求厚度的生产时间,膜层既厚又均匀致密, 且抗蚀性显着提高的脉冲电流阳极氧化。
按电解液分有:硫酸、草酸、铬酸、混合酸和以磺基有机酸为主溶液的自然着色阳极氧化。
按膜层性质分有:普通膜、硬质膜(厚膜)、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳极氧化。直流电硫酸阳极氧化法的应用最为普遍, 这是因为它具有适用于铝及大部分铝合金的阳极氧化处理;膜层较厚、硬而耐磨、封孔后可获得更好的抗蚀性;膜层无色透明、吸附能力强极易着色;处理电压较低,耗电少;处理过程不必改变电压周期, 有利于连续生产和实践操作自动化;硫酸对人身的危害较铬酸小, 货源广, 价格低等优点。近十年来, 我国的建筑业逐步使用铝门窗及其它装饰铝材, 它们的表面处理生产线都是采用这种方法。 
三、电镀工艺:
利用电解的方法使金属或合金沉积在工件表面,以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程叫电镀。电镀是一种电
化学过程,也是一种氧化还原过程。电镀的基本过程是将零件浸在金属盐的溶液中作为阴极,金属板作为阳极,接直流电源后,在零件上沉积出所需的镀层。阳极分为可溶性阳极和不溶性阳极,大多数阳极为与镀层相对应的可溶性阳极,如:镀锌为锌阳极,镀银为银阳极,镀锡-铅合金使用锡-铅合金阳极.但是少数电镀由于阳极溶解困难,使用不溶性阳极,如酸性镀金使用的是多为铂或钛阳极.镀液主盐离子靠添加配制好的标准含金溶液来补充.镀铬阳极使用纯铅,铅-锡合金,铅-锑合金等不溶性阳极。
工艺过程    一般包括电镀前预处理,电镀及镀后处理三个阶段。
完整过程:
1、浸酸→全板电镀  五金及装饰性电镀工艺程序  铜→图形转移→酸性除油→二级逆流漂洗→微蚀→二级 →浸酸→镀锡→二级逆流漂洗 2、逆流漂洗→浸酸→图形电镀铜→二级逆流漂洗 →镀镍→二级水洗→浸柠檬酸→镀金→回收→2-3级纯水洗→烘干工艺要求 1. 镀层与基体金属、镀层与镀层之间,应有良好的结合力。    
2. 镀层应结晶细致、平整、厚度均匀。   
3. 镀层应具有规定的厚度和尽可能少的孔隙。    
4. 镀层应具有规定的各项指标,如光亮度、硬度、导电性等。
5. 电镀时间及电镀过程的温度,决定镀层厚度的大小。
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