铝合金无氟无铵四合一砂面前处理工艺制造技术

铝合金无氟无铵四合一砂面前处理工艺，包括药剂回收系统和反向串联节水系统；所述药剂回收系统包括四合一槽和不流动水洗槽子系统，所述不流动水洗槽子系统整体反相串联设置，且其水流动方向的始端设有第一补水口，其终端的出水口串联于四合一槽；反向串联节水系统包括功能槽子系统和设置于功能槽之间的流动水洗槽子系统，所述功能槽分别设置于流动水洗槽之间，功能槽子系统沿清洗水流动方向的上游功能槽对下游功能槽兼容设置，所述流动水洗槽子系统整体反相串联设置。本发明专利技术提出一种铝合金无氟无铵四合一砂面前处理工艺，有效地解决铝合金阳极氧化前处理的氟和铵污染，实现阳极氧化线大幅度节水，大大减少企业治污量，降低生产成本，提高功效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铝材表面处理
，尤其涉及铝合金无氟无铵四合一砂面前处理工艺。
技术介绍
铝合金砂面前处理工艺主要分为碱蚀、酸蚀和机械喷砂三大类。传统的铝型材碱蚀工艺已沿用了100多年。碱蚀具有铝耗高、碱耗高、碱渣多、工艺难控制、缺陷多、生产成本高、含COD、环境污染大等弊端，早已被业界所公认。标准的碱蚀槽位布置图2所示，1#除油槽、4#碱蚀槽、7#中和槽、11#氧化槽和14#封孔槽为工作槽，每个工作槽配两个水洗槽，加流动水洗待料槽，氧化前处理需要10个槽位，其中4#碱蚀槽为表面处理主要工作槽。铝材经过16个槽位处理后，可包装出厂，完成阳极氧化处理。碱蚀的目的是去自然氧化膜，进一步除油，增加铝材亮度，或起砂、去纹，做亚光材。碱蚀时铝和碱蚀液发生如下化学反应：Al2O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O(去自然氧化膜)(1)Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑(整平、起砂)(2)NaAlO2+2H2O＝Al(OH)3↓+NaOH(回收碱渣、再生碱液)(3)2Al(OH)3＝Al2O3·3H2O(槽壁结垢、堵塞管道)(4)(2)+(3)式，铝材在碱槽反应的本质为2Al+6H2O＝2Al(OH)3↓+3H2↑(5)即铝跟水反应，回收碱渣的同时，可再生全部氢氧化钠。按反应式(2)-(5)，目前采用了两种碱蚀方案，一是不加络合剂的碱回收方案，二是加络合剂的起砂去纹方案。<br>日本采用的碱蚀工艺，一般碱蚀槽不加添加剂，利用拜耳法，实行碱回收。4#槽配备抽渣系统，当游离碱控制在60g/L、铝离子浓度达到30g/L时，偏铝酸钠分解成氢氧化铝和氢氧化钠，氢氧化铝沉渣由抽渣系统处理，清渣后的清液抽回4#槽，实现碱回收。意大利采用的碱蚀工艺，在碱蚀槽加添加剂，如山梨醇、葡钠等，利用多羟基化合物中的仲醇基CHOH络合铝离子，反应式为：C6H14O6+3NaAlO2＝Al3C6H11O9+3NaOH(山梨醇络合铝离子)(6)3NaC6H11O7+NaAlO2+2H2O＝Al(C6H11O7)3+4NaOH(葡钠络合铝离子)(7)当铝的溶解和铝离子的带出平衡时，铝离子浓度可达80-120g/L，槽液稳定，不清槽。日本的工艺，由于采用了碱回收，碱耗低，好清洗，中和槽被前槽碱水消耗相对较少。但要抽渣、铝耗高、不去纹、不能做砂面材，铝材狭窄处易结碱垢。意大利的工艺，不用抽渣；由于铝离子较高，按粘性理论，铝材表面的反应速度大于机械纹沟底的反应速度，可去纹、能做砂面材。但含COD、粘度太高、带出的槽液多、碱耗高、不好水洗、水耗高、中和槽消耗较大。除西飞铝业等少数厂家外，我国大部分铝加工厂采用意大利工艺，但在1#槽和7#槽略有改进。1#除油槽一般添加有5-10g/L左右的氟化氢铵，7#中和槽添加有30-50g/L左右的硝酸，目的是除油和除灰更彻底。经近百年应用，碱蚀工艺的弊端早已暴露无遗。因此，酸蚀工艺在碱蚀工艺的基础上发展起来，使用了近20年时间。标准的酸蚀槽位布置图3所示，显然，酸蚀是在原碱蚀工艺的除油槽和碱蚀槽之间插入酸蚀槽而成。4#酸蚀槽添加有50-80g/L的氟化氢铵，利用氟离子起砂、去机械纹，反应机理为：3F-+Al3+＝AlF3(溶铝、起砂、去纹)(8)6F-+Al3++3NH4+＝(NH4)3AlF6(覆盖、协助去纹)(9)酸蚀与碱蚀的去机械纹机理不同。酸蚀不是利用粘性理论、铝离子在机械纹沟底和沟表面的浓度差去机械纹，而是利用覆盖理论，按反应式(8)，氟铝酸盐难溶、氟的络离子电负性较强，氟化物完全覆盖机械纹。按反应式(9)，机械纹沟表面被溶解，沟内近乎与药剂隔绝，反应速度很慢，两者的反应速度差，决定去纹较快。酸蚀比碱蚀的起砂、去纹速度快一倍，铝耗是碱蚀的25％，且砂粒均匀细腻。尽管酸蚀工艺具有铝耗低、整平效果好、砂面细腻的特点，但是环保问题更加突出。酸蚀时逸出有毒的强腐蚀性HF气体，污染生产环境、危害工人健康；酸渣量太多，槽液必须不断地澄清、压滤、除渣；此外，酸蚀后铝材表面发暗，尽管延长了碱蚀与出光时间，但仍然有酸蚀灰。既增加了工序，又损失了表面光泽，还增加了环保负担。酸蚀工艺比碱蚀弊端更多：1、工艺更复杂，槽位更多。氧化槽前面一共13个槽位，4个工作槽，9个水洗槽，更繁杂；2、功效太低。铝材氧化前要经过13个槽，其中4个工作槽还要占用反应时间，一般一挂材从1#除油到13#水洗待料槽需要20-25分钟。时间太长，严重制约了氧化线的产能；3、工作槽太多，化学药剂消耗量太大。1#、4#、7#、10#、14、17#为工作槽，总药剂消耗量为130-150公斤/吨材，为处理含这些化学药剂的废水，铝材厂要花更大的成本；4、水洗槽互相独立，用水量更大。13个水洗槽，分成6组，互相独立，6个进水口。6个排水口，总水消耗量为20.0吨/吨材以上。除用水成本外，这些含氟、氨氮和COD废水的处理和排放，都要额外付出成本；5、1#槽氟离子含量为5-10g/L，4#槽氟离子含量为30-50g/L，生产中释放的HF气体危害工人健康，腐蚀设备，污染大气。废水中含高浓度的氟离子，需专门处理，废水不能回用；6、1#、4#和10#槽含氨氮，7#含COD，使废水处理的难度雪上加霜。含氟废水不能回用，含氨氮和COD的废水又不能排放，厂家必须处理后才能排放，额外付出巨大的环保成本。传统机械喷砂工艺已大规模应用20多年，虽然具有铝耗低、药耗低等优点，但需要配置专门的喷砂车间，喷砂后再转运至氧化车间，效率低，易擦伤表面形成废品。受铝材形状限制，喷砂表面很难均匀，着色后不均匀被放大，废品率直线上升。申请人的在先申请(200510101420.X)铝合金光亮酸蚀技术，公开了对既有酸蚀工艺的改进，按下述方式安排反应槽：表1铝合金光亮酸蚀技术槽位布置(中国专利200510101420.X)各槽功能为：1#除油脱蜡槽：主要功能是在常温下除油、脱蜡、脱自然氧化膜，并兼备一定程度的低温抛光能力；3#增亮酸蚀槽：普通酸蚀槽的改进型，具备普通酸蚀槽的起砂快、去机械纹能力强、铝耗低和砂粒均匀等优点；4#砂面抛光槽：清除酸蚀灰和砂面材低温抛光。尽管铝材从3#增亮酸蚀槽取出后，大部分酸蚀灰已被清除，但少量残存灰依然十分顽固，常规方法很难清除；除了酸蚀灰外，如何使砂面材亮起来，也是现有技术中要解决的核心任务之一。4#砂面抛光槽正是为本文档来自技高网...

【技术保护点】
铝合金无氟无铵四合一砂面前处理工艺，其特征在于：包括药剂回收系统和反向串联节水系统；所述药剂回收系统包括四合一槽和不流动水洗槽子系统，所述不流动水洗槽子系统整体反相串联设置，且其水流动方向的始端设有第一补水口，其终端的出水口串联于所述四合一槽；所述反向串联节水系统包括功能槽子系统和设置于功能槽之间的流动水洗槽子系统，所述功能槽分别设置于流动水洗槽之间，并分别由所述流动水洗槽相间隔设置，所述功能槽子系统沿清洗水流动方向的上游功能槽对下游功能槽兼容设置，所述流动水洗槽子系统整体反相串联设置，其水流动方向的始端设有进水口，其终端的流动水洗槽设有出水口；所述药剂回收系统通过所述反向串联节水系统水流动方向的终端的流动水洗槽接于所述反向串联节水系统。

【技术特征摘要】
1.铝合金无氟无铵四合一砂面前处理工艺，其特征在于：包括药剂回收
系统和反向串联节水系统；
所述药剂回收系统包括四合一槽和不流动水洗槽子系统，所述不流动水洗
槽子系统整体反相串联设置，且其水流动方向的始端设有第一补水口，其终端
的出水口串联于所述四合一槽；
所述反向串联节水系统包括功能槽子系统和设置于功能槽之间的流动水洗
槽子系统，所述功能槽分别设置于流动水洗槽之间，并分别由所述流动水洗槽
相间隔设置，所述功能槽子系统沿清洗水流动方向的上游功能槽对下游功能槽
兼容设置，所述流动水洗槽子系统整体反相串联设置，其水流动方向的始端设
有进水口，其终端的流动水洗槽设有出水口；
所述药剂回收系统通过所述反向串联节水系统水流动方向的终端的流动水
洗槽接于所述反向串联节水系统。
2.根据权利要求1所述的铝合金无氟无铵四合一砂面前处理工艺，其特
征在于：所述不流动水洗槽子系统设置有不少于三个不流动水洗槽。
3.根据权利要求2所述的铝合金无氟无铵四合一砂面前处理工艺，其特
征在于：所述不流动水洗槽子系统包括：顺序布置的2#不流动水洗槽、3#不流
动水洗槽和4#不流动水洗槽；所述4#不流动水洗槽设置有第一补水口。
4.根据权利要求3所述的铝合金无氟无铵四合一砂面前处理工艺，其特
征在于：每个所述不流动水洗槽的补水口和出水口分别设置于槽体的两端，清
洗水从其一端流入，并从另一端流出至水流动方向的下游流动水洗槽。
5.根据权利要求4所述的铝合金无氟无铵四合一砂面前处理工艺，其特
征在于：所述不流动水洗槽子系统的第一补水口和排水口分别设置于4#不流动
水洗槽和2#不流动水洗槽，清洗水从4#不流动水洗槽补入，从2#不流动水洗

\t槽流进所述四合一槽。
6.根据权利要求1所述的铝合金无氟无铵四合一砂面前处理工艺，其特
征在于：所述功能槽之间分别设置有两个所述流动水洗槽间隔。
7.根据权利要求1或6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊映明，熊晨凯，
申请(专利权)人：佛山市三水雄鹰铝表面技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44