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アルミニウム表面処理技術

Posted by: castingdie 2021-07-04 アルミニウム表面処理技術 はコメントを受け付けていません

アルミニウム製錬および加工技術の開発により、アルミニウム製品は航空、建築材料、車両、船舶、軽工業およびその他の部門で広く使用されています。米国、英国、日本などの先進工業国では、1920年代の陽極酸化アルミニウムフィルムの工業生産から、アルミニウム製品の表面処理技術は1990年代に急速に発展しました。軽工業製品に関しては、オフセット印刷、熱転写印刷着色、電気泳動コーティングおよび他の装飾処理後の自動装置、厳格なプロセス酸化製品の使用により、製品が非常に美しく洗練された外観を有するようになる。
中国のアルミニウム製品産業は徐々に始まったが、その開発も非常に速い。 解放の初めには少数の小規模企業しかいなかったが、今やその国には1,000社以上の大企業があり、契約収量は50万トンを超えている。 しかし、人々の生活水準の継続的な向上に伴い、アルミニウム製品は依然として人々の生活ニーズを満たすものではありません。 特に、同種の外国製品と比較すると、品質と鮮やかな品種の間には大きな隔たりがあり、これは中国のアルミニウム製品の加工技術と表面処理技術が比較的遅れていることを示しています。 近年、国内外の科学技術交流や科学技術者の努力により、新技術と新技術が試験的に採用されています。 しかし、一般に、中国のアルミニウム製品の表面処理技術はまだ開発段階にあります。

まず、酸化前の表面処理
科学者および技術者は、アルミナ酸化物膜の品質に対するアルミニウム製品の材料組成の純度の影響を長い間認識してきた。しかし、工業生産において、国内のアルミニウム板の表面処理品質は、陽極酸化された製品の品質に深刻な影響を及ぼす。この矛盾はますます顕著になってきている。異種アルミニウム板は粉砕され、鏡として平滑であり、酸化後に優れた品質を有する。中国では、アルミニウム材はしばしば滑らかではなく、気泡、傷や荒い肌は非常に深刻です。これらの欠点は、陽極酸化後もなお存在する。熱転写シートなどの様々なパターンを印刷するような装飾プロセスは、表面品質が悪いために特に効果的ではない。従って、ボードの外観品質を改善することは、アルミニウム製品の酸化の最高の品質を保証する重要な部分となる。

酸化前のアルミニウム製品の脱脂において、大部分の植物は弱塩基性化学脱脂または腐食脱脂および塗装を依然として使用する。 しかしながら、近年、脱脂のために界面活性剤を添加する方法が採用されている工場が増えてきている。界面活性剤のユニークな物理的化学的性質を利用して、表面張力を下げ、乳化し、発泡を可溶化し、アルカリ、硬水などに優れた化学的安定性を持ち、脱脂効果を向上させ、そして、アルカリ霧の発生を抑制し、汚染を低減し、動作条件を改善するためにアルカリ性表面泡の層を形成する。
例えば、当社がよく使用する上海合成洗剤工場で製造されたAS陰イオン性界面活性剤は、白色アルミニウムバレルの洗浄に使用され、良好な経済的利益を達成しています。具体的なプロセスは、苛性ソーダ(NaOH)10%、温度97〜100℃、時間5〜7秒です。 界面活性剤ASは、特定の場合に応じて約0.2g / lの量で添加される。

アルミニウム製品の表面を平滑にするために、成形されたアルミニウム製品は通常機械研磨される。しかし、機械研磨後に酸化を行い、平滑な酸化膜しか得られず、通常は光沢が不十分である。高光沢の装飾酸化膜を必要とする製品では、機械研磨後に化学研磨または電解研磨も行われる。純アルミニウムまたは高純度アルミニウム – マグネシウム合金は、化学的研磨または電解研磨の後に高い反射係数を有する光沢面を得ることができ、特に電解研磨は満足のいく結果を得ることができる。残念なことに、典型的な三酸性化学研磨液はHNO 3を含み、熱を分解して二酸化窒素(NO 2)ガスを発生させ、「黄色の竜」の危険を生み出す。電解研磨浴の品質および安定性にはクロム含有廃水を生成する無水クロム酸が含まれており、環境を汚染し、3つの廃棄物処理問題を引き起こす。もちろん、人々は "黄龍"を生産しない化学研磨とクロムフリー電解研磨プロセスを研究したい。Zhejiang Huangyan Fluorescence Chemical Factoryが製造した「No Yellow Aluminum Chemical Additive Wipe、WXP」は、北京環境保護省の援助を受けて評価を受けました。添加剤WXPは、リン酸及び硫酸系研磨液の増白剤として用いられ、酸性ミストを抑制する機能を有する。使用されるプロセスレシピは:リン酸(比重d = 1.7)工業純度800ml /リットル;
硫酸(比重d = 1.84)工業用等級200ml /リットル;
WXPは2ml /リットルである。
温度95~120℃
新しい溶液1リットルにつき3グラムのアルミニウムを添加すべきである。
処方には硝酸が含まれていないので、研磨工程中に黄色の龍の汚染はなく、酸性霧を抑制する効果も良好です。

クロム酸無水物を用いない電解研磨に関しては、多くの文献が多くの配合物を列挙している。 燐酸や硫酸を主成分とする研磨液には、有機酸(クエン酸、酒石酸、シュウ酸など)またはアルコール(例えば、エタノール、ブタノール、グリセリンなど)などが添加されている。 アルミニウム表面の腐食を防止するために無水クロム酸の代わりにこれらの添加剤を使用すること。 しかし、試験後、そのような配合物は、コストが高く、電解質の安定性が悪いという欠点を有し、これは大工業生産において促進することが困難である。 報告によると、上海の多くの工場は、クロムを含まない無水物の無電解研磨試験に取り組んでいます。 いくつかの植物も最近評価をパスしている。 私たちは、この分野における画期的なテスト結果を楽しみにしています。

第2に、酸化プロセス
硫酸プロセス、シュウ酸プロセスおよびクロム酸酸化プロセス、特に硫酸陽極酸化プロセスは、アルミニウム製品の表面処理に取り組んでいる人にとってはほとんど知られていない。 これらの酸化方法の各々は、それ自身の特徴および適用範囲を有する。
シュウ酸のように厚い酸化皮膜を得ることができ、また酸化皮膜自体に若干の装飾色があるが、高価であり、多量の電気エネルギーを消費する。
硫酸酸化膜は、透明、無色であり、良好な色吸収性を有する。 また、電解質組成物は、単純で安定し、工程が単純で低コストであることから広く使われている。
しかし、硫酸タンクの温度制御範囲が狭く、加熱が速く、困難な設備となっている冷凍設備を設置する必要があることが多い。

日本では、廃酸化された硫酸 – シュウ酸混合酸酸化法の長期的な開発が日本の主な酸化浴となっています。 中国瀋陽アルミニウム工場は、混合酸の酸化技術の使用を導入し、推奨される公式は次のとおりです:硫酸10~20%;
シュウ酸1〜2%;直流電圧10〜20ボルト;陽極酸化処理。
ハルビンアルミニウムファーストファクトリーは、酸化溶液の加熱・冷却方法として、吉林省サイピング総合機械工場で製造されたBXOロッド熱交換器を使用した経験を紹介した。 熱交換器は有効であると考えられる。 それは投資が少なく、土地占有、迅速な設置、高い熱交換効率、強い耐食性および良好なシール性能の利点を有する。 熱交換器は、シュウ酸酸化溶液により適している。 モデルサイズの選択は、浴の量に応じて計算することができます.Siping General Machineryが編集した「Polar Heat Exchanger Selection Guide」の説明を参照してください。

第3に、酸化仕上げ
酸化後、様々な明るい色や美しい模様を得るためには、多くのアルミニウム製品を染色または印刷してスプレーしなければならず、空想の品種が増えます。1980年に、軽工業省によって決定されたアルミニウム製品転写印刷法は、鮮明なパターン、明るい色および豊かな層を有する様々な色パターンを得ることができた。アルミニウム製品の転写印刷法は、昇華転写カラー技術とも呼ばれ、特殊な分散染料を使用して転写インクを作ることが基本です。パターンの要求に従って、まず用紙を印刷してカラー印刷用紙にします。次いで、アルミニウム製品の酸化皮膜上に印刷用紙を貼り付け、分散してホットプレスすることにより、印刷用紙上の分散染料を気相の酸化皮膜の細孔内に移行させてカラーパターンを形成する。転写法は、従来の酸化染色法から逸脱する技術によってアルミニウム製品の表面上にカラー画像を得るため、多くのアルミニウム製品会社が試作および製造に注意を喚起する。上海、武漢、青島のアルミ製品工場はすべて工業生産に入っています。この段階では、プロセスのコストはまだ高いです。転写紙を製造するためには、印刷業界は印刷業界に依存しなければならない。ほとんどの高温高圧転写カラーパターンは依然として手動操作である。理論的には、印刷転写の仕組みは十分に研究されていないようです。主に高温加熱条件下で分散染料が転写インク中の酸化膜に昇華すると考えられている。しかし、いくつかの実験結果は、酸化膜の厚さおよび吸着特性も非常に重要な役割を果たすことを示しているので、分散染料の昇華の現象だけではない。転写機構の継続的な探究と塗布プロセスと経験の蓄積の継続的な改善により、転写印刷法はアルミニウム製品の美化のための幅広い新しい分野を開拓すると考えられている。
アルミニウム製品の酸化後、技術は安定しており、コストは低く、操作は簡単です。さらに、プロセスを改善することにより、様々な美しいパターンやユニークなパターンを得ることができます。従って、染色プロセスはアルミニウム酸化作業者の主題であった。 「カラー技術浸透法」「大理石模様染色法」などがこのカテゴリに属する​​。浸透法は無水クロム酸を使用して敏感な色を明るくし、大理石模様はグリースを使用して下線の浸透方法を密封します。具体的な方法は、アスベスト、ガラス繊維とアルミニウム酸化着色又は塗装製品の無水クロム酸(工業グレード350〜450グラム/リットル)、シュウ酸(工業グレード200〜300グラム/リットル)の等の使用です。直ちに反応を停止した後、水で洗浄し、無水クロム酸濡れ性補助ディスプレイ製品、補助色の展示の一部は、画像をフェード、次いで第2の色、または繰り返し擦れ、摩擦、精練、染色および他の手順を繰り返します。そのため、明るい花や雲などの美しい線が現れることがあります。大理石模様染色法では、アルミナ製品を最初に地色で染色した後、油で浮かんだ表面を有する水(例えば、ピーナッツ油)に浸漬する。リフトまたは浸漬すると、酸化物層はグリースおよび水の自然なたるみのために不規則な筋によって部分的に汚染される。第2の色が再び染色されると、酸化膜は油で汚染される。グリースによって汚染されていない別の部分は、第2の色相によって染色される。これにより、アルミニウム製品の表面は大理石模様の形で不規則で美しい模様になる。

第4に、他の表面処理プロセス
酸化的染色に加えて、アルミニウム製品は、スプレーコーティングのような他の表面処理を有する。溶射工程は、アルミニウム製品を油から洗い流し、アミノベーキングをスプレーし、乾燥させ、150〜170℃で15〜20分間乾燥することである。ニトロペイント、スプレープライマーでスプレー塗装し、次にトレッドプレートにスプレーし、最後にニスをスプレーし、60℃で2分間ベークする。スプレー塗装および塗装プロセスは、江蘇省および他の地域のアルミニウムバレル、ボウル、洗面器、茶皿および他のアルミニウム製品に広く使用されている。
近年、多くの新しいアルミニウム表面処理技術と新しい技術が海外で開発されています。電解着色、PTFE、エナメルの手工芸品などは工業生産に使用され、アルミニウム製品はよりカラフルで多様な用途に適しています。これらのプロセスは、いくつかの国内の研究機関および工場によって試験され、研究されている。これらの製品は間もなく国内市場で販売されると考えられています。これらの新しいプロセスは以下のように簡単に説明されています。

(1)電解着色
これは酸化電解質、通常はチオサリチル酸、クレゾールスルホン酸などの有機酸に直接添加して着色酸化膜を酸化させる。厳密に言えば、黄色酸化膜のシュウ酸酸化もこのタイプに属するべきである。アルミナはまた、電解酸化膜にニッケル、セレン、コバルト、スズおよび他の金属塩を含有する被加工物の電解液中に配置されている、組成物及びアルミニウム材の電気分解に応じて様々な色を得ることができます。電解着色法で得られる色調は依然として単調であり、有機染料に比べて遥かに鮮やかであるが、電解着色は酸化膜の着色、耐久性、耐候性に優れている。 現在、電解着色されたアルミニウム製品は、アルミニウムのドアや窓枠などの建築材料に広く使用されている。

(2)PTFE、PPS等の樹脂を塗布する方法
PTFEは、高い化学的安定性、電気絶縁性および耐スティック性を備え、-60℃〜250℃の広い温度範囲で良好な性能を維持する高温エンジニアリングプラスチックスです。 したがって、それは軽工業の家庭用寝具および他のアルミニウム製品に広く使用されています。 それはまた非常に普及している。 被覆プロセスは一般的には:まず、ある割合のPTFE樹脂ボールミルをろ過して分散液を調製し、サンドブラスト、脱脂、白色アルミニウム製品を洗浄し、次いで焼結し、可塑化し、急冷する。 このプロセスは、上海、ハルビン、北京などの場所でテストされています。

(3)アルミニウム釉薬工程
エナメル用の従来のエナメル粉末は、700〜1000℃で加工物に融着することができ、アルミニウムおよびアルミニウム合金は、典型的に約600℃の融点を有する。 通常のエナメルはアルミニウムには適していないことは明らかである。 アルミニウム製品の場合、エナメルの温度は550℃を超えてはならない。エナメルと特殊エナメルの使用が必要な低温エンタルピーとも呼ばれる。 蕪湖市第二光研究所と山東新太アルミニウム製品工場は、アルミニウムエナメル質に関する包括的な研究を行い、初期の実験は成功したと言われています。

第五に、いくつかの表面的な見解
(1)アルミニウム製品には多くの種類があり、製品の表面装飾要件が異なります。 全国の製造業者の条件は同じではありません。 したがって、環境条件、製品要件、実際の製造条件に基づいて新しい技術や技術を選択する必要があります。 例えば、硫酸 – シュウ酸混合酸酸化法は、硫酸シュウ酸法の利点を併せ持ち、省エネルギー、高温、厚い酸化膜の利点を有する。 ただし、特定のアプリケーションで柔軟に対応する必要があります。 私たちの工場では、様々なパターンニングアルミナハンドルを製造するための様々な染色方法を製造するために、硫酸酸化を使用してきました。
1993年に、当時の冷凍装置の損傷のために、1300リットルの酸化タンクに硫酸 – シュウ酸混合酸を試作用に使用しました。
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当時の実際のプロセスレシピは15%硫酸でした。
シュウ酸1%;浴温26〜33℃;
電流密度は0.8〜1アンペア/ dm 2、
陽極酸化、効果は良いです。
しかし、試験の間、我々は非常に、イエローフィルムは、シュウ酸酸化の外観に影響を与えないが、使い捨て染色性も許容可能であるが、複数回印刷することにより染色しないようにするが、シュウ酸の含有量が1.5%を超えると、ということが見出さ生産が難しい。染色現象。
このため、化粧酸化膜を複数回染色する必要があり、混酸酸化におけるシュウ酸の含有量が高すぎてはならない。
北部では、アルミニウム調理器具を生産する工場のいくつかはシュウ酸で酸化されている。この製品は、自然に黄色がかっており、染色されていない人々にも人気の厚い酸化皮膜を持っています。
彼らの混合酸酸化の実験的応用は、より少ないシュウ酸の使用、エネルギーの節約、およびコストの削減を目的としている。
混合酸の組成は、シュウ酸2〜3%、硫酸5〜10%である。
彼らはまた、コンテンツはシュウ酸の2%未満、全く黄色味を有していない酸化膜は、オリジナルの酸化物、シュウ酸が緻密でソリッドなフィーリングを持っ作りであり、いくつかの顧客は、この製品の外観を好きではないとき、ことを観察しました。 、製品に影響を与えます。市場。
したがって、彼らは3%シュウ酸、ゾルカ硫酸酸化を使用します。