铝制散热器内防腐前处理槽液及分析方法的探讨.doc

铝制散热器内防腐前处理槽液及分析方法的探讨武汉材料保护研究所 刘海峰铝制散热器具有节材、节能、热工性能好、装饰性强、安装方便、占地面积小、在生产制造过程中对环境的污染远小于铸铁散热器等优点，因此大力发展铝制散热器符合我国节能、节材、保护环境的基本国策。根据中华人民共和国建筑工业行业标准JG143-2002，铝制柱翼型采暖散热器均采用变形铝合金6063型材。6063铝型材的化学成分如下：(%)Si(0.2-0.6)，Fe(0.35) , Cu(0.1) , Mn(0.1) , Mg(0.45-0.9) , Cr(0.1) , Zn(0.1) , Ti(0.1) , Al(余量)。由于变形铝合金6063具有比重小、导热、导电性能高、耐腐蚀性能好、塑性好、易于加工成形等优点；6063铝合金具有防锈铝之称，是含锰或镁组成的合金；它的特点是耐蚀力很高、抛光性好，能长时间保持其光泽，同时具有足够高的塑性和比纯铝高得多的强度。因6063铝合金中含有铜，硅等元素，在碱蚀过程中会出现暗色条纹或黑色斑点，这是由于铜变成了铜的氧化物，硅变成了氧化硅，这些暗色条纹或黑色斑点会在硝酸出光时消失掉。铝及铝合金在大气中虽然能自然形成一层氧化膜，但膜薄（40-50埃）而疏松多孔，为非晶态的，不均匀也不连续的膜层，不能作为可靠的防护装饰性膜层，也不适宜作转化膜层。通过氧化磷化生成的转化膜则要厚的多，可达3m-5m，该膜致密而均匀，除具有防腐功能外，还可提高涂层的附着力。铝制散热器如果不进行内防腐，其寿命将是十分有限的。为了提高钢制和铝制散热器的使用寿命，散热器生产企业曾尝试过采用诸如电镀、化学镀、搪瓷等多种工艺手段对其内壁进行内防腐。但由于种种原因而均未能被散热器行业普遍接受。从现实条件来看采用长效防腐涂料对铝制散热器进行内防腐处理较为可行，并探讨了内防腐涂装工艺，目前已大量应用于铝制散热器的内防腐中；但内涂装的关键是前处理，所以做好前处理是铝制散热器内防腐的重要部分。涂装前处理质量是影响涂装质量的最关键因素，尤其采暖散热器的工况条件恶劣，涂层长期经受高温、高湿及水流的侵蚀、冲刷，除涂层要有优异的耐蚀性外，还须与底材结合牢靠，这就要求作好底材前处理；前处理质量对涂层性能的影响尤其显著，不重视涂装前处理，要想获得理想的内防腐涂层是不可能的。因为铝制散热器内腔狭小，现在采用较多的是化学前处理法，其处理步骤为：脱脂水洗碱蚀水洗出光水洗氧化磷化水洗烘干等工序，处理方法可用浸泡法或泵循环法。试验证明：铝制散热器表面形成的氧化磷化膜具有较好的附着力和抗冲击强度，并将大大地提高涂层的耐蚀性；同时铝制散热器也应控制好氧化磷化膜的厚度，不宜过厚。下面我们就如何控制好前处理槽液的工艺参数及槽液分析作如下探讨：槽液分析所需购置的设备如下：一、 分析实验仪器及试剂仪器及试剂数量型号酸式滴定管2支50ml锥形瓶5 只250ml容量瓶3只1000ml、500ml、100ml滴瓶4只100ml、60 ml各2只烧杯4只100ml、200 ml各2只量杯4只100ml、50 ml各2只移液管14支5ml、10 ml各5支，20ml、25 ml各2支干燥器1个电炉1个1000W台称1台500g酚酞指示剂1小瓶溴酚兰指示剂1小瓶甲基橙指示剂1小瓶乙醇（酒精）2瓶500 ml氢氧化钠（固体、CP级）1瓶500 g盐酸（CP级）2瓶500 ml无水碳酸钠（AR级）1瓶500 g硅胶（干燥剂）2瓶500 g广泛pH试纸5版注：前处理中如用泵灌或循环、则须用耐酸碱泵较合适。铝制散热器专用脱脂粉一 概述：脱脂粉主要是不同类型的表面活性剂和无机添加剂组成，使用时只需加水搅拌溶解即可。除油后的工件经溢流水洗，即可进入碱蚀槽。二 性能指标： 外观：白色-淡黄粉未 游离碱度：18.5点（10%水溶液）三 使用方法 使用浓度：5% 处理方式：全浸泡 槽体材料：碳钢，不锈钢，塑料等 游离碱度：10点 温度：505 时间：51分钟 槽液配制：在槽内盛2/3体积水，加入计量脱脂剂，搅拌溶解，加水至规定体积，测试后即可投入使用。脱脂槽液中游离碱度的检测方法： 吸取脱脂槽液5 ml，加水50 ml，加酚酞指示剂1-2滴，用0.1mol/L盐酸标准溶液（浓度为C1）滴定至溶液的红色消失为终点，记下耗用0.1mol/L盐酸标准溶液的毫升数V1，游离碱度的点数为：(C1 /0.1)V1(10/5)式中：C1 表示0.1mol/L盐酸标准溶液的实际浓度，V1 表示滴定所消耗的盐酸标准溶液的ml数。 槽液管理：在处理一些工件后，游离碱度降低，脱脂能力下降，这时必须补充一些脱脂剂，使游离碱度在工艺范围内，槽液才可继续使用，如果某些工件上附有高溶点的油脂时，可适当提高槽液温度，坚持工艺性换槽。四 注意事项： 本品为弱碱性，避免溅到皮肤上，否则应立即用水冲洗。铝合金散热器专用碱蚀剂一 概述： 碱蚀剂是用于铝及铝合金氧化磷化前的碱蚀处理，其目的是进一步除掉铝制品表面上的脏物，并将铝合金表面的天然氧化膜除掉，使基体金属铝裸露出来，并增加工作表面粗糙度，以得于下道的磷化和氧化处理的顺利进行。二 性能指标： 浓液外观 无色-淡黄色液体 浓液密度（g/cm3） 1.19 游离碱度（点） 600点三 使用方法处理方式 浸泡 使用浓度 5% 游离碱度 （点） 32点 温度（） 505 时间（min） 31 槽体材料 碳钢，不锈钢，玻璃钢 槽液配制：在槽内盛少量体积水，将计量的碱蚀剂倒入槽中，再补水至规定体积，搅拌溶解均匀，测定其游离碱度合格后，即可投入运行使用。 槽液维护：槽液使用中过程由于化学反应消耗，槽液被工件部分带走、抽风管道带出溶液、溶液的蒸发等多种因素的影响，使槽液的有效成分浓度降低，碱蚀能力下降。为了保持槽液的碱蚀效果，需及时补加碱蚀剂，在1M3槽液中每补加20Kg碱蚀剂，其游离碱度上升约10点。碱蚀槽液中游离碱度的检测方法：吸取碱蚀槽液5 ml，加水50 ml，加酚酞指示剂1-2滴，用0.1mol/L盐酸标准溶液（浓度为C1）滴定至溶液的红色消失为终点，记下耗用0.1mol/L盐酸标准溶液的毫升数V2，游离碱度的点数为：(C1 /0.1)V2(10/5) 式中：C1 表示0.1mol/L盐酸标准溶液的实际浓度，V2 表示碱蚀槽液滴定所消耗的盐酸标准溶液的ml数。四 注意事项：本品为强碱性，操作时应戴防护眼镜等，决不能溅到眼睛内，不慎溅到皮肤、衣服上应立即用水冲洗干净。操作时产生气体，有刺激性，应有抽风装置。硝酸出光槽液浓度的测定一槽液配制：在槽内盛一定量体积水，将计量好的硝酸倒入槽中，再补水至规定体积，搅拌溶解均匀，测定其含量（3%-5%）合格后，即可投入运行使用。槽体材料 不锈钢，玻璃钢，塑料槽二硝酸含量的检测方法取硝酸出光槽液5毫升，用0.1N氢氧化钠标准溶液滴定，滴定消耗标准氢氧化钠溶液V毫升；%HNO3 = N V3 63 /（10005）100% 式中：N 标准氢氧化钠的实际浓度V3 消耗标准氢氧化钠溶液的体积ml63 硝酸的分子量三注意事项：硝酸为强氧化性酸，操作时应戴塑料手套及防护眼镜等，决不能溅到眼睛和皮肤上。铝合金散热器专用氧化磷化液一 概述： 氧化磷化液主要用于铝制散热器涂装前的化学转化处理，其转化膜的颜色为彩色至绿色之间。铝合金的转化膜作为涂装前的打底层，以提高涂层的耐蚀能力。二 性能指标： 浓液外观及组分 红棕色液体。 浓液总酸度（点） 700 浓液游离酸度（点） 300 浓液比重（g/cm3） 1.240.05三 使用方法： 处理方法 浸泡 使用浓度 10% 槽液使用工艺条件 游离酸度 32-50点 温度计 355 时间 61分钟 槽体材料 不锈钢，玻璃钢，塑料槽 槽液配制：先在槽内盛装2/3体积水，然后将计量的磷化氧化液慢慢边加入槽中，最后加水至规定体积，经充分搅拌均匀后测其游离酸度，合格即可投入运行使用。 工艺流程：除油水洗碱蚀水洗（稀硝酸水洗）氧化水洗干燥涂装 槽液维护：槽液化气处理一定面积工件后，由于多种因素的损耗，使槽液的有效成分浓度降低，氧化能力下降，因此在处理一定面积工件应补加磷化氧化液。当槽液的游离酸度过高时，可用氢氧化钠调节，在1M3槽液中，每补加4Kg氢氧化钠，其游离酸度下降约10点。槽液分析吸取氧化磷化槽液5 ml，加水50 ml，加甲基橙指示剂2-3滴，用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液（浓度为N）滴定至溶液由橙红色变为黄色为终点，记下耗用0.1mol/L氢氧化钠标准溶液的毫升数V4，游离酸度的点数为：（10/5）（N/0.1） V4式中：N 标准氢氧化钠的实际浓度V4滴定氧化磷化槽液消耗标准氢氧化钠溶液的体积ml四 注意事项： 本品为酸性，操作时应具防护服，特别要戴防护眼镜，不慎溅上后，应马上用水冲洗。标准溶液的配制1、 氢氧化钠标准溶液的配制取4克氢氧化钠固体，加100毫升水溶解，稀释至1升，用0.1N的标准盐酸溶液标定其准确浓度。2、 盐酸标准溶液的配制取10毫升试剂盐酸（35-38%），加水稀释至1升，用0.1N标准氢氧化钠标定其浓度。3、 酚酞的配制称取1克酚酞溶于90毫升乙醇中，用水稀释至100毫升。4、 甲基橙指示剂的配置称取0.1克溴酚兰溶于20毫升乙醇中，用水稀释至100毫升。钢制散热器前处理及内防腐涂装工艺前处理采用低温锌系磷化工艺，即脱脂、除油除锈、表调、磷化及水洗等工序，全部过程均采用浸泡。经本工艺处理后，在基材上形成结晶细致密实的磷化膜，与TY-3318钢制散热器内防腐涂料的配套性良好，能显著提高漆膜的附着力与防腐蚀性能。内防腐涂装采用内腔灌涂TY-3318钢制散热器内防腐涂料，厚度50微米。工序、药品用量及工艺参数：工位名称药品用量工艺参数槽体及加热管材质温度()时间(分)前处理1.脱脂PA30-IM脱脂剂555 55-6碳钢、塑料、不锈钢2.水洗自来水室温2-3碳钢3.除油除锈PA51-A添加剂 8%工业磷酸 30%6057-10塑料、不锈钢4.水洗自来水室温1-2碳钢5.表调PA66-SC表调剂0.3室温1-2碳钢、塑料、不锈钢6.磷化PA277-100磷化液8.44056-9碳钢、塑料、不锈钢7.水洗自来水室温2-3碳钢8.热水洗热水80-1003-59.烘干120-14015-30内防腐涂装10.灌装第一道涂料TY-3318防腐涂料粘度20-35秒室温3-511.沥干回收多余涂料室温20-3012.烘干使涂层初步固化1403013.灌装第二道涂料TY-3318防腐涂料粘度20-3