1前言
铝型材涂装前处理主要以铬酸盐技术为主，但是铬酸盐中六价铬对环境和人类有严重危害性。2003年和2006年欧盟的《报废电子电气设备指令》（WEEE）和《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》（ROHS）政策，禁止电子、电器类产品中含有六价铬、铅、汞、镉等6种有害物质，实现相关产品无铬化；欧盟REACH法规可能将导致三氧化铬及其他铬酸盐最早的“日落之日”为2016年5月[1]。目前已经工业化的无铬化学转化处理主要是钛或锆与氟的络合物体系，此无铬化学转化处理已经积累较多的经验，并且欧洲已经在铝箔和铝罐方面大量使用，由于国内部分厂家在无铬技术的前期应用中出现过问题，导致国内对于无铬技术接受度普遍较低，无铬转化技术在我国国内仍处于萌芽阶段，国内铝型材前处理铬化替代技术的研究与应用是行业共识和趋势，是必须坚持的技术发展方向[1-4]。
营口三三铝业有限公司是目前国内为数不多的在立式生产线采用具有完全自主知识产权的国内锆钛转化膜技术的企业之一。2012年8月，该公司采用北京大学深圳研究生院与大连工业大学共同研发的铝型材锆钛系无铬转化膜技术，在其卧式前处理生产线进行了为期3个月的中试，2013年5月，在其立式涂装生产线进行了规模化应用，至今已连续运行6个月，累计加工铝型材7000余吨，产品质量稳定，客户反馈良好。
2锆钛转化膜技术的应用
2.1立式涂装工艺为：
预脱脂→脱脂→水洗1→水洗2→锆钛化处理→水洗3→水洗4→纯水洗→干燥→粉末涂装
在该生产线的工艺控制上，除锆钛化处理工序外，其他工序参数与铬酸化处理的参数要求一致。在锆钛化处理工序，控制的参数为工作液的pH值和锆浓度点数，pH值的控制范围为4.6~5.2，锆浓度点数的控制范围为2.0~5.0。在生产线运行的第一个月内，成品检测项目包括：一次附着力、二次附着力（水煮）、高压水煮、醋酸盐雾、铜加速醋酸盐雾、冲击等。其中一次附着力、二次附着力每天三次随线抽样检测，其他项目每周抽样，由三三铝业委托第三方检测。在随后的生产中，按三三铝业的质量控制规范进行检测。
2.2锆钛转化膜工艺日运行数据分析
2013年5月7日7:00至5月8日7:00对锆钛工作液的pH值和锆浓度点数进行测定，频率为2小时1次，测定结果如图1、图2 所示（坐标中0点为5月7日早上7点测量值，依次后推）。当日生产量为1.0~1.5吨/h。从图1、图2中看出，随着铝加工量的增加，工作液的pH升高，锆浓度点数降低，加工6小时后（7日13：00），工作液pH值、锆浓度接近参数下限，此时向工作液中补加药剂，药剂加入后工作液pH值降低，同时锆浓度点数升高，接近参数上限，继续应用8小时后，参数再次接近下限，再次补加药液，至8日7:00，工作液参数又一次接近下限，应再次加料。从当日运行结果看，每工作24小时应加料3次。在当日抽检的所有样品一次附着力、二次附着力（水煮）、高压水煮、醋酸盐雾、铜加速醋酸盐雾、冲击等各项指标全部合格。
2.3锆钛转化膜工艺周运行数据分析
2013年5月7日7:00—2013年5月14日7:00对锆钛工作液连续运行一周的pH值和锆浓度点数进行测定（分别取每天的11：00和15：00两个测量值），测定结果如图3、图4所示。每天11:00的测量值为加料前2小时的工作液参数，15:00的测量值是加料后2小时的工作液参数，加料频率为每工作8小时一次，加料量根据测定的工作液参数添加，由图3看出，工作液pH值始终控制在4.6~5.2之间，锆浓度点数始终控制在2.0~5.0之间。在这7日内抽检的样品全部指标均合格。
3锆钛转化膜技术的性能测试
3.1盐雾性能
为了研究无铬转化膜喷涂铝型材的耐蚀性能，对样品进行检测，检测结果均达到相关标准要求，部分结果见表1。
为更好地判定锆钛转化膜技术在立式生产线和卧式生产线上的性能，分别对三三铝业有限公司锆钛转化膜立式、卧式涂装生产线的涂装样板进行960小时ASS盐雾试验，结果如图7、图8。从图7和图8中可以看出锆钛转化膜技术立式生产线的处理样板盐雾性能优于卧式生产线的样板。
3.2铝板经锆钛转化膜处理前后，扫描电镜（5000倍）对比照片如图5、图6所示：
从图5、图6的电镜照片对比中可以看出经锆钛转化膜处理前后，铝板表面状态未见明显区别，这可能与锆钛转化膜膜层过薄及膜的无定型状态有关。
4结论
在严峻的环保压力下，铬酸盐替代技术的应用成为铝型材涂装行业的发展趋势。锆钛转化膜技术是最有潜力实现规模化应用的无铬技术。本文对营口三三铝业立式涂装生产线应用锆钛转化膜技术的现场数据进行分析，对锆钛化技术的应用工艺进行了研究。研究结果表明，在应用过程中，只有保证工作液pH值、锆浓度在参数控制范围内，才可实现工艺连续稳定运行。
1、具有自主知识产权的国产锆钛转化膜技术完全可以适用于铝型材的无铬转化处理，尤其是立式生产线表现的性能更佳；
2、工艺运行中，应保证pH和锆浓度点数在参数范围内；
3、在锆钛工艺中，虽杜绝了铬的排放，但生产过程中用水量并未明显减少，应结合锆钛技术的特点对工艺进行优化，以减少用水量；
4、由于锆钛转化膜为无色，所以在生产过程中要注重槽液参数的测定，尤其是前期运行阶段，检测频率要加大。卧式线要注意人工接触环节对转化膜的破坏；
5、流水线上要减少带液和串液，尤其是锆化前道水洗水的夹带对转化膜工作液的影响，运行过程中应加强电导率和铝离子含量的监控，以确定工作液失效时间。
