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分析铝型材表面处理技术适应环境保护高标准

   日期:2016-05-03     来源:北京有色金属研究总院    作者:朱祖芳    浏览:3043    评论:0    

1 我国目前铝合金表面处理的工艺及其环境效应

我国铝合金型材的表面处理工艺包括阳极氧化,阳极氧化后电泳涂漆,化学转化后喷粉,化学转化后喷漆等四种工艺。它们虽然 源自西欧和日本的工艺,但在我国得到了融合、提升和发展。但是在过去引进国外技术及国产化过程中,重点放在结合我国的当时技术水平、资源特点、并从方便管理和降低成本等因素考虑较多,环境效应关注不够。因此有关废水、废气的处理思路、方案和措施,甚至在某些工艺路线方面,从新的环境效益的视角去审视,都存在不少问题,其中包括若干亟待解决的问题,本文在此基础上提出一些技术设想和新建议。

1.1 铝材表面处理生产线废水废气的排放标准

各行业的不同工艺需要控制的污染物质并不相同,为此废水的排放的浓度标准也不可能相同。对于铝合金加工行业,废水的排放标准可执行国家标准GB 8978-1988 “污水综合排放标准”[1]。排放标准按地面水域使用功能要求和污水排放去向,对于向地面水水域排放和城市下水道排放的污水分别执行一、二、三级的标准。

对排入重点保护水域、生活饮用水水源地、一般经济渔业水域、重要风景游览区等水域的污水需要执行一级标准。

对排入一般保护水域,一般工业用水区、景观用水区及农业用水区等水域的污水执行二级标准。

对排入城镇下水道并进入二级污水处理厂,进行生物处理的污水执行三级标准。

在某些情形下,不仅排放的要求更高,而且对于中水的回收使用比例要求更高,例如最近华加日对于新厂的废水排放,不仅排放的“废水”需要达标,而且回收利用率要达到90%,没有新的环境保护思路和高标准的环境治理措施是不可能达到的。

国家标准GB 8978-1988还把排放的69种污染物按性质分为两类,读者需要时可以直接查阅标准。

第一类污染物是指能在环境或动植物体内蓄积,对人体健康产生长远不良影响者。含有此类有害污染物质的污水,不分行业和污水排放方式,也不分受纳水体的功能类别,一律在车间或车间处理设施排出口取样,其最高允许排放浓度必须符合表1的规定。

第二类污染物是指其长远影响小于第一类的污染物质,在排污单位排出口取样,其最高允许排放浓度和部分行业最高允许排水定额必须符合表2的规定。

表1  第一类污物最高允许排放浓度(与铝材表面处理废水有关的指标)[1]

序号

污染物

最高允许排放浓度/mg/ L

1

总铬

1.5

2

六价铬

0.5

3

总镍

1.0

表2  第二类污染物最高允许排放浓度(与铝材表面处理废水有关的指标)[1]

序号

污染物

适用范围

一级标准

二级标准

三级标准

1

pH

一切排污单位

6~9

6~9

6~9

2

色度(稀释倍数)

其他排污单位

50

80

3

悬浮物(SS)

其他排污单位

70

200

400

4

5日生化需氧量(BOD5)

其他排污单位

30

60

300

5

化学需氧量(COD)

城镇二级污水处理厂

60

120

6

石油类

其他排污单位

100

150

500

7

氟化物

低氟地区(水体含氟量<0.5mg/L)

10

10

20

8

磷酸盐(以P计)

其它排污单位

0.5

1.0

经过环保处理的废水必须达到上述指标才能排放,在一、二类污染物中,排放废水的pH值是最直观的检测指标,也是废水处理操作人员的重点控制因素。废水的pH值在反应池中就应该调节到符合排放标准,在调节pH值的操作中,需要反复测量废水的pH值,掌握其变化规律,并逐渐减少中和剂的添加量,最终达到pH 6~9的排放标准。在废水处理工艺完善、废水处理装置运行正常、操作人员严格按要求操作的情况下,是可以保证废水的pH值达到排放标准的。

阳极氧化电解着色(镍盐)可能应该按照电镀污染物的标准排放,那么实际要求明显地比GB 8978-1988的要求严格许多,国家标准GB21900-2008”电镀污染物排放标准”[2] 的废水排放限制见表3所示。

表3 水污染物特别排放限值[2]

序号

污染物项目

排放限值/ mg/L

污染物排放监控位置

总  铬

0.5

车间或生产设施废水排放口

六价铬

0.1

总  镍

0.1

总  锌

1.0

企业或废水总排放口

总  铝

2.0

化学需氧量

50

pH值

6-9

铝材阳极氧化生产线的废气主要是酸雾、碱雾,通常采用湿法净化的吸收方法进行处理,只要设计正确,处理方法基本上没有技术难度问题。如果阳极氧化生产线包括三酸化学抛光工序,硝酸挥发引起的氧化氮的废气污染极为严重,不论是黄烟还是白烟的气体污染的问题都非常严重,也就是一氧化氮和二氧化氮同样是极其有害的污染。事实上白烟对于钢铁设备的腐蚀性可能更强,虽然看起来不像黄烟那么可怕而已,一般的湿法净化的方法难于进行氧化氮气体的彻底治理。铝合金静电喷漆生产线的废气还有挥发性有机化合物(VOC),而静电喷粉存在悬浮粉尘,都是极其有害的污染源,构成严重的大气污染和环境腐蚀,必须彻底进行治理。

1.2 阳极氧化的工艺路线及存在的环境问题

我国目前阳极氧化的工艺路线按照国家标准如图1所示,如果没有电泳涂漆可直接进行封孔处理,目前我国的封孔工艺以冷封孔或中温封孔为主。如果进行电泳涂漆,则舍弃封孔处理而代之热水洗再进行电泳涂漆即可。在图1的阳极氧化的工艺路线中,其中脱脂、阳极氧化、去灰和中和(图中以绿色表示)一般没有毒性较高的污染源,只有污染程度不高的酸性或碱性溶液问题。而碱洗、电解着色、染色和封孔(图中以红色表示)存在多种对环境有害的有机或无机化合物,可能存在比较严重污染问题,必须认真治理。某些阳极氧化生产线可能安排含氟化氢铵的“酸浸蚀”处理,更存在严重的氟离子的污染问题,在图1的典型生产流程中没有表示。

铝型材阳极氧化典型工艺流程图

图1 铝型材阳极氧化典型工艺流程图[1]

    根据图1表示的流程,结合我国目前的主要工业实践,并重点从环境污染的角度进行以下简单的补充说明和评述。

(1) 脱脂—我国主要采用硫酸脱脂,一般并不添加表面活性物质,为此槽液和水洗液均为普通的酸性物质,如硫酸根等,并不存在严重的环境污染的有毒物质。如果添加表面活性物质,还需要考虑有机化合物的处理;

(2) 碱洗—目前我国主要采用源自欧洲的长寿命碱洗添加剂工艺,添加剂中含有大量无机和有机化合物,极少采取碱回收装置。此工艺尽管避免了槽内结块,仍然存在大量槽内的“沉淀污泥”,需要另行堆放处理,还要排放清洗中长寿命添加剂中某些污染成分。由于碱洗槽液的“沉淀污泥”并不是单纯氢氧化铝,含有长寿命添加剂而影响其有效回收利用;

(3) 氟化氢铵酸浸蚀—部分生产线一度采取氟化氢铵的酸浸蚀除去挤压条纹,尽管可以在降低铝耗的条件下达到除去挤压条纹的目的,却带来非常严重的氟化物废水的环境污染问题。由于近年来环境保护措施的强化,同时由于氟化氢铵处理后影响铝型材表面的金属质感,目前氟化氢铵的酸浸蚀工艺已经有所限制,使用范围明显缩小;

(4) 去灰—鉴于节约资源的考虑,我国目前较多使用阳极氧化槽的“废硫酸溶液”去灰,因此槽液和水洗液均为普通的酸性物质,如硫酸根等;

(5) 阳极氧化-—我国建筑铝型材基本采取恒电流硫酸溶液的阳极氧化工艺,较少选取脉冲阳极氧化和其他溶液,槽液和水洗液均为酸性物质,主要是硫酸,一般也不存在严重的环境污染物质;

(6) 电解着色—目前除自动化立式生产线采用单镍盐以外,卧式生产线基本上以采用单锡盐或锡镍混合盐的电解着色为主。单镍盐存在镍离子的污染,应通过环境保护措施设法消除或降低镍离子的排放,总镍排放量低于0.1 mg/L并不是容易的事。如果采用锡盐电解着色,为了维持二价锡的稳定性,单锡盐或锡镍混合盐槽液中都存在大量有机还原剂和络合剂等抗氧化的化合物,如酚类或苯酚类化合物,都存在较严重的废水污染;

(7) 染色—通常为有颜色的有机化合物,存在污染问题;

(8) 封孔—我国长期以来主要选择以以氟化镍为主成分的冷封孔工艺,尽管浓度不高,溶液和清洗水均存在镍离子和氟离子的污染。目前虽已开发以乙酸镍为主要成分的中温封孔,仍然以镍盐为主要成分而带来镍离子的环境污染。虽然镍离子含量远低于镍盐电解着色槽液,仍然需要考虑环境保护的处理。

1.3 阳极氧化生产线的现有废水处理流程应该改进

从上面的阳极氧化工艺路线图可知,脱脂,阳极氧化,去灰及其清洗水均系酸性溶液,而碱洗及其清洗水属碱性溶液,经过集中的中和处理(一般还需要添加酸或碱),通过凝集和沉淀,分离为沉淀污泥和清澈液体。尽管通过这一套长期使用的集中式中和的处理流程,基本上可以达到排放要求,但是既耗费大量用水和化学药品,又会排放大量固相和液态物质。只要改变这种集中排放再进行处理的方式,替代为各工序独立的闭路循环的环境处理系统,就可以显著降低排出废水量、提高水利用率、提升化学试剂回收利用水平。举例说,如果碱洗采用碱回收体系(需要投资建立设备),经过BAYER方式加水进行分解后,将得到的氢氧化钠溶液和氢氧化铝(氧化铝余渣)分别回收使用,减少污泥沉淀结块量,直接回收烧碱和氧化铝,降低工艺成本。更值得一提的是,全面更新废水处理的思路,提高了废水处理的技术水平。如果加上酸回收体系,对阳极氧化工厂里的阳极氧化槽中的AL浓度进行管理, 要按生产量比例、对液体进行排放、利用酸回收装置对回收的硫酸和废弃硫酸进行分离、把回收硫酸放到氧化槽里重新利用。有关阳极氧化各工序闭路循环处理废水的思路,将在本文第2部分结合工艺过程集中介绍。

1.4 静电喷涂的工艺路线及存在的环境问题

静电喷粉和静电喷漆的工艺路线比较简单,请见图2的工艺流程示意图。通过化学预处理(图中的脱脂和酸洗)以后,喷涂之前的铬酸盐转化处理(红色方框)为其特有的工序,铬酸盐化学转化之前可以采用比较便捷的含氟离子的所谓“三合一”处理(即替代了脱脂,碱洗和酸洗去灰)。从目前的生产情况分析,由于铬酸盐化学转化处理带来十分严重的环境污染困扰,已经成为目前静电喷涂的头等严重的污染问题。如果无铬化学转化工艺成功,不论是钛/锆体系还是(尤其是)有机硅烷体系,对于铝材表面洁净度的要求明显提高,无铬转化的化学预处理可能与铬酸盐处理的化学与处理有所不同,以保证无铬化学转化处理的品质稳定。静电喷涂除了化学转化处理的六价铬的环境污染外,喷漆工艺的VOC(挥发性有机化合物)大气污染安问题、有机溶剂的着火问题,粉末涂料的爆燃问题等都有不容忽视的严重环境损害。

铝材有机聚合物静电喷涂典型工艺流程图

图2 有机聚合物静电喷涂典型工艺流程图[2]

在静电喷涂的生产工艺中,化学转化处理是必不可缺的工艺,目前主要采用铬酸盐或磷铬酸盐化学转化处理,因此废水中会有较高浓度的Cr6+离子。含六价铬的废水一般是利用氧化还原方法进行处理(见图3),即用硫酸亚铁、亚硫酸钠等还原剂将废水中Cr6+还原成Cr3+(反应池1),再将废水pH调到7~8,使Cr3+形成Cr(OH)3沉淀(反应池2)。再通过絮凝、沉降、压滤脱水形成氢氧化铬(三价铬)污泥。这种方法属于间歇式处理,设备投资和运行费用并不高,但是处理工艺必须严格执行,以彻底消除六价铬的危害。含铬废水处理方法与其他废水处理方式明显不同,所以含铬的废水不应该与其它废水混合,宜单独进行收集、存放和处理,典型的含铬废水处理流程如图3所示。

对于静电喷漆生产线,有机化合物废气治理的常用的方法有:吸附法、吸收法、直接燃烧法和催化燃烧法等。对于静电喷涂涂装那样的大流量、低浓度的有机废气,直接燃烧或催化燃烧处理费用太高,并不经济。活性炭吸附具有处理低浓度和大气量废气的优势,先用活性炭捕获废气中的有机化合物,然后用很小流量的热空气来脱附,这样可以使挥发性有机化合物,即所谓VOC富集,浓度提高10~15倍,大大减少了待处理废气的体积,使后处理设备的规模也大幅度降低。把浓缩后的废气送到催化燃烧装置中,利用催化燃烧处理较高浓度废气的特点来消除VOC。催化燃烧放出的热量可以通过间壁换热器来预热进入炭吸附床的脱附气,降低系统的热能使用量。该技术利用炭吸附处理低浓度和大气量的特点,又利用催化床处理适中流量、高浓度的优势,形成一套非常有效的集成技术。

铝型材典型的含铬废水的处理工艺流程图

图3  典型的含铬废水的处理工艺流程图[3]

2. 从环境生态保护的视角对于当前阳极氧化工艺的思考和建议

2.1 提倡机械表面预处理去除挤压条纹

铝型材表面挤压条纹的去除,曾经采用氟化氢铵的酸浸蚀工艺,但是高浓度氟离子排放,严重影响环境质量。目前比较可行的替代技术措施可以是,首先视需要进行机械喷砂或机械扫纹消除挤压条纹,然后再实施碱洗获得清洁表面和光亮外观,这样可以在降低铝耗的前提下迅速去除挤压条纹。欧洲较多采取机械表面预处理工艺,而且具有比较完备的实用机械装备,我国也有相应的装备供应。但是机械表面预处理需要投资机械喷砂或机械扫纹的设备,所以必须在确定产品对象基础上,需要做好经济分析和技术分析方可实施。

2.2 鼓励碱浸蚀工艺采取碱回收设备和工艺

    目前解决碱洗槽液沉淀结块,一是欧洲开发的所谓长寿命添加剂,可以延长沉淀析出的时间避免槽内结块,但是仍然不可避免需要清理污泥。尽管我国目前较多采取所谓“长寿命添加剂”,但是长寿命添加剂不可避免地带来添加剂成分的环境污染问题,而且干扰了沉淀污泥中氢氧化铝直接的有效回收利用。二是日本常用的碱回收装置,将碱洗槽液引出经过BAYER方式加水进行分解后、到结晶槽沉淀氢氧化铝,并通过固液分离可得到烧碱NaOH和氧化铝(AL(OH)3)。烧碱和氧化铝直接回收利用或出售是非常诱人的,但是需要增加设备的一次投资。从环境效应出发,尽管碱回收的设备需要一次性投资,从长期环境保护效应来看,甚至从长期操作成本来看,采取碱回收装置不仅具有明显的环境效益优势,而且在长期的经济效益方面可能也是有利的。采取碱回收工艺避免大量碱蚀清洗液的排出,才可能改变废水集中式排放,真正实现废水处理新思路的前提。

2.3 提高阳极氧化设计质量达到减排降耗节能之目的

目前我国正在投产中的大量小型卧式阳极氧化生产线的设计质量(不少生产线根本没有正规的设计,只是简单的照搬)、设备选型(没有任何分析与计算)、生产工艺(缺乏产品构成与工艺的分析),甚至包括电接触机构等系统水平较低,因此不仅能耗偏高、而且形成本来不必要的酸碱及污染物排放。为了降低操作能耗和减少污染排放,小型生产线的改造潜力很大,但是全面改造也不是简单的工作,需要具体分析处理,此处无法笼统的说明。但是,我国目前在阳极氧化槽添加硫酸回收设备,自动降低铝含量,已经是减少硫酸阳极氧化槽液排放的有效措施。

2.4 镍盐电解着色中应提倡硫酸镍回收系统

    国内外电解着色槽液主要是镍盐或锡盐槽液两大类。从盐类本身的环境效应出发,镍盐应该比锡盐污染严重。鉴于以前锡盐的价格较低、污染较轻,槽液对杂质较不敏感等原因,我国曾经较多采用硫酸亚锡槽液电解着色。但是大型立式自动化生产线以镍盐电解着色为首选,因为镍盐槽液成分简单,非常稳定,便于自动化管理。如果对清洗水选择有效的镍盐回收技术,镍盐电解着色也可以“杜绝”镍的排放,达到比较理想的环境效果。例如一条没有硫酸镍回收装置的卧式镍盐电解着色生产线,每吨着色铝型材平均硫酸镍消耗达5.5~6Kg,实际上其中2/3以上的硫酸镍并非用于阳极氧化膜微孔的镍离子电沉积着色,而是溶解在清洗水中排出。国内生产实践表明,通过配置有效的清洗水回收硫酸镍的装置,镍盐电解着色生产线的平均硫酸镍消耗可以降低到每吨型材2Kg以下,立式生产线甚至可以达到1Kg以下。从上述硫酸镍消耗的比较中,可以简单推断每吨铝型材少排放4Kg以上的硫酸镍,如此巨大数量的硫酸镍以前主要从清洗水中排放,从而引起镍离子污染是非常惊人的。因此镍盐电解着色生产线必须配置有效的清洗水的硫酸镍回收装置,既可以减少硫酸镍消耗而降低成本,又能够降低环境的镍离子污染。

    2.5 全面革新封孔技术以降低镍、氟排放

    冷封孔槽液以氟离子与镍离子为主要成分,两者均对环境构成严重污染,不利于环境保护。目前的中温封孔虽然没有氟离子,仍然以乙酸镍为主要成分,没有从根本上消除镍离子的环境有害影响。从目前国内外工业化的封孔工艺的技术分析,希望既能够提高阳极氧化膜的质量,又可以找到彻底解决环境污染问题的封孔措施。尽管目前正在开发的无镍或无重金属的中温封孔剂,但是还没有达到理想的工业实践水平。为此如果必须迅速改变冷封孔工艺的污染现象,目前最现实的措施还是热封孔(沸水封孔或高温水蒸气封孔)或电泳涂漆封孔(有机物封孔)比较可行。但是热封孔的能源消耗大、水质要求高,如果继续使用冷封孔或中温封孔工艺,至少应该采取闭路循环和镍回收体系处理清洗水和槽液,以减少封孔体系的氟、镍离子和其他化学物质的排放。

2.6 改变废水处理思路从集中式酸碱中和排放向各工序闭路处理转变

以往的阳极氧化废水排放采取简单的集中式酸碱中和,不仅浪费用水,而且不利于化学品的回收利用。从近代废水处理的思路,应该采取各工序闭路循环,减少有害物质的排放,回收可利用的化学品,达到大量节约用水,彻底改变废水处理的思路,变无用的排放物质为可利用的化学物质。举例来说,如果强调回收利用水资源,例如达到70%、80%,甚至90%的回收利用水的水平,必然要改变集中处理、酸碱中和的技术路线。事实上必须实施有效的闭路循环处理技术,这可能牵涉到增加设备投资,而且可能提高运行操作成本。为了达到明显提高环境效益,又使经济压力变为可接受的程度,目前仍然需要从技术和经济两方面完善闭路循环的环保技术措施。

3. 静电喷粉和静电喷漆工艺的思考和建议

铝材静电喷涂之前的化学转化处理无疑是必须进行的,但是铬酸盐转化处理工艺必须及早弃用也无需置疑,问题在于无铬化学转化技术本身是否已经具备替代铬酸盐处理的条件,几种可选择的无铬化学转化处理工艺,工业化选择的方向在哪里?这里首先分析国内外无铬化处理的工业实践情况及背景材料。

目前我们还没有收集到欧美禁用铬酸盐转化处理的建筑铝型材的文件,而且欧洲目前在室外使用的建筑铝挤压材静电喷涂方面,无铬转化处理(目前的无铬转化以钛/锆体系为主)的比例,与其他领域的铝材比较仍然不高。目前从欧洲收集的的情况为,铝型材无铬处理的比例在德国大约为30%以上、西班牙约为50%以上。对照本世纪初大约20%的数据表明,近十年来有所提高,但没有发生非常明显的变化。而目前我国无铬化学转化的使用比例更低,实际上还处于试验、中试或范围不大的工业应用阶段,据报道还不断出现质量纷争。为什么我国使用国外产品也会频频出现质量问题,为什么同一种产品在各企业的使用效果并不相同,全面总结工艺措施兴许会得到解决的途径。

从环境保护的视角出发,坚持无铬化学转化的方向,尽快从铬酸盐处理过渡到无铬酸盐处理是不容怀疑的。鉴于六价铬的致癌作用很强,在无铬化处理尚存在技术难点的情况下,又因为喷涂膜下的丝状腐蚀比较严重,权衡利弊是否应该考虑鼓励阳极氧化-高耐候性电泳涂漆工艺,以绕开铬酸盐转化处理的工艺路钱。此外,从静电喷涂膜的质量水准来分析,静电喷涂工艺还有掩盖铝型材的表面缺陷的缺点,如果型材表面缺陷反映基材内在质量的话,那么这种静电喷涂膜的质量应该受到质疑,此外化学转化静电喷涂的产品的丝状腐蚀问题,也反映了化学转化静电喷涂工艺路线的缺陷。

3.1 静电喷涂前无铬化学转化技术现况及对策

静电喷涂之前的无铬化学转化工艺,目前国外的主要研发方向和投入实践使用者,大体为钛/锆-氟体系、稀土体系和有机硅烷三方面。钛/锆络合物体系的无铬化学转化处理,国外已经在工业上推广应用多年,尤其在欧洲的铝罐、室内散热器和某些铝轮毂等方面已经广泛使用,但在建筑铝门窗涂装前的化学转化处理中用的还不很多。汉高公司推出磷酸锆和磷酸钛为基础的无铬化学转化技术,用于建筑型材和板材的无铬化学转化处理,如产品Alodine 5200等。无铬无漂洗技术也已经应用于钢卷材和铝卷材的化学转化处理,应该说是目前国际上比较成熟的无铬转化工艺,然而在我国的使用仍然不太稳定。由于钛/锆-氟体系无铬转化处理膜没有颜色而影响工艺操作效果,一度阻碍工业化的推广使用。但是只要槽液使用性能和膜层性能稳定的话,是否可以从工艺制度入手完善工艺,以便突破无铬转化处理膜没有颜色带来的使用瓶颈。

有机硅烷工艺也呈现出较好的工业前景,虽然也与钛/锆体系相同,有机硅烷处理膜没有颜色,也会对生产产生困扰。但是水溶性有机硅烷对铝有极好的附着性,又可以对有机聚合物膜层有较强附着力,使之提高了涂层的表面性能,目前实验表明至少已经达到了锆氟酸盐膜的耐腐蚀效果,甚至有希望接近铬酸盐的处理水平,尤其在裸膜的耐腐蚀性方面可望达到铬酸盐的处理效果。硅烷原本在涂料配方中是一种提高附着性的成分,利用它们在水中发生水解,虽然在槽液中水解过程并不完全,余留在工件表面的酯在干燥过程中可进一步水解,最后生成牢固的附着性极佳的膜。

实验室的试验已经证明有机硅烷处理后的铝材表面,不仅可以通过附着性(干、湿和沸水附着性试验)试验,而且在冲击、弯曲或杯突试验后都不致脱膜,进一步考验了涂层的附着力是很满意的。此外已经通过沸水试验,马丘丝状腐蚀试验,CASS丝状腐蚀试验,氯化氢丝状腐蚀试验(尚在进行中,目前已通过800h)和1000hAASS丝状腐蚀试验(尚在进行中,目前已通过800h)的考验。表3为华豪铝业公司的测试结果。美国依科公司对AA2024铝合金上有机硅烷ECO-003裸膜的中性盐雾试验的结果,168h试验优于铬化处理的结果,划痕的聚酯粉末涂层经过1000hNASS试验,与铬化处理平行对比未发现丝状腐蚀发生,显示了极有希望的前景。

表3 目前最佳有机硅烷转化处理后粉末喷涂层的性能的检测结果*

样品号

数量

附着性合格

CASS

试验/天

AASS试验/小时h

马丘试验/ 48h

氯化氢丝状腐蚀试验/1h+1000h

PSI-2

18个

干18个

3个/5天

全部通过

湿18 个

1个/6天

沸水18个

3个/7天

即全部通过

11个/8天

*本试验尚在进行中,具体成分尚在调整,试验结果尚未发表。

铈酸盐处理也是较新开发的无铬处理方法,得到铈和铝的氧化物为基础的化学转化膜。该工艺的表面膜呈黄色的,使得工业控制方面比无色的钛锆和有机硅烷工艺简便得多,这是目前三类无铬转化工艺中独具优势的。铈酸盐工艺的涂层耐蚀性和附着性可以与铬化工艺相媲美,其溶液呈酸性,处理温度为40~50℃,生成的膜非常薄,只有0.2~0.4g/m2。喷涂以后的样品也已经通过了冲击、杯突试验,1008小时湿度试验,1008小时酸性盐雾试验,3000小时中性盐雾试验。

    然而用户对于无铬化学转化膜使用性能存在一些疑虑,如PPG公司有以下说法:“我们仍然坚持认为目前的铬化前处理还是最好的前处理方式,可以提供优异的附着力和抗腐蚀性,而且它也已经被众多的工程案例和长时间的经验验证过的。无铬的转化膜在一般环境下使用时具有明显的环保优势,但是当它在沿海地区使用时,我们发现了一些失败的案例”。为此无铬化必须与涂料公司密切沟通,以保证无铬化处理的顺利推进。

3.2 静电喷漆的VOC问题的解决方案

   我国铝合金建筑型材的表面处理的生产规模已经处于世界前列, 铝型材表面处理工艺的多样性、设备先进性、产品质量等方面也已达到国际先进水平,尤其在我国的广东地区,技术领先优势比较明显。 但是从能源和资源的消耗、生态环境保护水平以及膜层性能等方面考察,目前的技术路线值得重新认识和思考。本文从环境保护的视角,在回顾和审视目前我国的铝型材表面处理技术的基础上,提出一些新设想和技术建议。

  静电喷漆在铝型材中主要是氟碳涂料,具有非常优异的使用性能,是目前难于替代的铝合金幕墙的表面处理手段。但是氟碳涂料的有机溶剂属挥发性有机化合物(VOC),显然既存在严重的空气污染问题,又有严重的燃烧着火等弊病,加上喷涂前的化学转化处理的六价铬污染。为此目前限制氟碳涂料漆的用量,并采取积极的替代措施应该是很有意义的举措,研发高耐候性电泳涂漆膜,研发粉末氟碳涂料替代氟碳漆都是发展方向。日本即将颁布新版JIS H 8602,并且已经体现在中日两国共同申请的国际标准“铝合金阳极氧化电泳涂漆复合膜总规范”中,其最高一级复合膜要通过氙灯加速耐候试验4000h ,或碳弧灯加速耐候试验3000h试验,这是一项新的较高的耐候性指标,其使用水平可以与氟碳涂层匹敌。

 
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