新型彩色消光電泳日常工藝管理及常見質(zhì)量問題的控制
來源：鋁博士
發(fā)布時(shí)間：2016/3/29 16:59:59
張昭強(qiáng)，柯彬，蔣再泉
（經(jīng)閣鋁業(yè)科技股份有限公司，湖南長沙，410126）
1 引言
消光電泳其表面光澤柔和，是一種比較高檔的處理，越來越受到人們的喜愛。經(jīng)閣鋁業(yè)于2014年3月下線一種新型的含氟樹脂的消光彩色電泳型材，又稱彩色電氟鋁型材，屬于國內(nèi)首創(chuàng)，具有高檔典雅、使用壽命超長、自潔性能優(yōu)異、顏色豐富、綠色環(huán)保的特點(diǎn)，受到市場的熱捧。
筆者根據(jù)該新型彩色消光電泳生產(chǎn)線1年多來的生產(chǎn)實(shí)踐情況，對其日常工藝控制的要點(diǎn)進(jìn)行分析，對其常見質(zhì)量缺陷進(jìn)行分析并提出解決的辦法。
2 原理簡介
該新型彩色消光電泳是在普通消光電泳和透明電泳的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展而來的，光澤度15±5°。含高光組分和消光組分，由丙烯酸樹脂、含氟樹脂、色漿、溶劑、中和劑及添加劑等組成。將鋁合金基材電解處理后，浸泡在有色的電氟涂料中，在鋁型材和對應(yīng)的陰極端通以直流電，通過電場的作用，陰離子高分子樹脂微粒向鋁型材移動(dòng)并沉積在鋁型材表面，生成一層均勻致密的高分子漆膜，經(jīng)特殊加熱固化，在鋁型材表面形成一層堅(jiān)硬的電氟保護(hù)膜，厚度達(dá)到15-30μm。
該生產(chǎn)線簡要的工藝流程如下：型材掛料→脫脂→水洗1→水洗2→堿蝕→水洗1→水洗2→中和→水洗1→水洗2→氧化電解→水洗1→水洗2→電解著色→水洗1→水洗2→熱純水洗→純水洗→電氟→Ro1水洗→Ro2水洗→瀝水→固化→卸料→檢驗(yàn)→包裝。
3 日常工藝管理要點(diǎn)
3.1 噴砂
噴砂是一種比較新型的砂面處理工藝，與化學(xué)砂面法相比，鋁耗、堿耗、酸耗大大減少，橫向和縱向粗糙度參數(shù)基本一致，而且對擠壓紋的遮蔽效果更好，一些比較深的擠壓紋在堿蝕過程中會(huì)更加明顯。
噴砂的效果影響最終的顏色和表面情況。噴砂表面粗糙度不同會(huì)引起光澤度的變化。而且，由于對光線漫反射和鏡面反射的比例不同，也會(huì)引起顏色視覺效果的變化，出現(xiàn)色深色淺的區(qū)別。因此，噴砂要求前后各批次一致，同一批中各個(gè)面盡量保持一致。一般選用40-80目優(yōu)質(zhì)玻璃珠，通過調(diào)整變頻器參數(shù)來調(diào)整通過速率，變頻器參數(shù)越大，通過速率越快。可以看出，通過速率越快，最終產(chǎn)品的顏色越淺，且表面的擠壓紋痕跡越深，影響產(chǎn)品外觀。
表1 變頻器參數(shù)對最終顏色的影響
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變頻器參數(shù)
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顏色變化
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10
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色深
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20
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正常
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30
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正常
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40
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色淺，較深擠壓紋
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50
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色淺，較深擠壓紋
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3.2 前處理
電氟型材的前處理與普通電泳型材一致，包括脫脂、堿蝕、中和以及水洗的時(shí)間，根據(jù)型材的表面情況進(jìn)行調(diào)整。
（1） 脫脂
脫脂又叫除油，其目的是除去自然氧化膜、工藝潤滑油、防銹油、手汗及與油脂粘在一起的污物，以保證堿蝕時(shí)表面能均勻地腐蝕，并保護(hù)堿蝕槽的清潔。油脂如未除凈則堿蝕表面就不均勻，腐蝕深度不一致，氧化著色后存在暗花紋、表面不均勻等疵病，也是導(dǎo)致堿蝕時(shí)發(fā)生過腐蝕的原因之一。
一般采用硫酸脫脂法，好處是可以利用氧化槽的廢酸，達(dá)到綜合利用的目的。
表2 脫脂工藝參數(shù)
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工序名稱
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槽液成份及要求
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槽液溫度℃
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處理時(shí)間min
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脫脂
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H2SO4：130-150g/l
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常溫
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3-5 min
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水洗2
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PH≥3.5, Cl-＜15ppm
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常溫
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20″-30″
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（2）堿蝕
堿蝕質(zhì)量很大程度上決定了型材的表面質(zhì)量，如果堿蝕不良會(huì)出現(xiàn)長條形坑紋、斑點(diǎn)、暗花紋、光澤不均勻、光亮度低呈暗灰色等，尤其鋁中雜質(zhì)超標(biāo)時(shí)則更嚴(yán)重。重點(diǎn)在于：①保證槽液溫度和游離堿含量；②保持槽液循環(huán)，避免分層；③選擇較好的堿蝕劑，按比例添加。
表3 堿蝕工藝參數(shù)
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工序名稱
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槽液成份及要求
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槽液溫度℃
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處理時(shí)間min
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堿蝕
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NaOH： 45-55g/l
Al3+：≤35g/L
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45-55
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光面料：3-5 min
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（3）中和
堿蝕后中和出光的目的是中和型材表面的殘留堿，除去殘留于型材上的掛灰附著物，溶去在堿中不溶的錳、銅、鐵、硅等合金元素或雜質(zhì)，以獲得較光亮的金屬表面。如果掛灰沒有除凈，將導(dǎo)致氧化膜疏松，著色后光澤發(fā)暗。中和不徹底，堿蝕的堿液帶入氧化槽將形成粘附在型材表面的絮狀物，造成氧化膜不均勻，并會(huì)影響到最終的顏色。
中和槽的硫酸根離子、硝酸根離子及其他金屬離子，必須水洗干凈再進(jìn)入氧化槽。
表4 中和工藝參數(shù)
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工序名稱
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槽液成份及要求
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槽液溫度℃
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處理時(shí)間min
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中和
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H2SO4：150-200g/l
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常溫
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3-5 min
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3.3 氧化電解
氧化膜厚度的變化會(huì)引起后續(xù)電泳漆膜厚度的變化，從而引起產(chǎn)品顏色的差異。因?yàn)檠趸ぴ诒举|(zhì)上是絕緣的，陽極氧化膜越厚，表面電阻越大，上膜速度越慢，電泳涂膜越薄。氧化膜厚度一般控制在9-11μm，膜厚差在±2μm內(nèi)對顏色無明顯影響。
3.4 熱純水洗
熱純水洗的目的是去除氧化膜微孔中殘留的硫酸根和其它雜質(zhì)離子，防止污染電泳槽液。水洗溫度一般控制在 70—85℃，時(shí)間 4-5min，水溫高可適當(dāng)縮短水洗時(shí)間，電導(dǎo)率控制在≤60 us/cm ，pH值控制在 5.0—7.0。
電氟產(chǎn)品使用的熱純水槽與普通產(chǎn)品是分開的，目的在于控制溫度和電導(dǎo)率的要求，保證電氟產(chǎn)品熱水洗效果。
3.5 冷純水洗
冷純水洗的目的一方面是進(jìn)一步去除氧化膜微孔中殘留的硫酸根和其它雜質(zhì)離子，另一方面是為了降低鋁型材的溫度。一般的電泳冷純水洗電導(dǎo)率≤100us/cm，電氟產(chǎn)品對水質(zhì)的要求更高，要求冷純水洗的電導(dǎo)率小于 30us/cm 。
3.6電解著色
電解著色也是至關(guān)重要的工序，不同的底色最終產(chǎn)品的顏色將不同。氧化后的型材分別不著色或是著色成不銹鋼色、香檳色、古銅色或黑色底材時(shí)，在電泳漆膜厚度為15～20μm時(shí)，分別顯示出灰色、鉑灰、瓷灰、銅灰和藍(lán)灰色。
3.7 電泳
電氟產(chǎn)品與普通電泳產(chǎn)品相比，因?yàn)樯珴{和含氟樹脂的加入而有所區(qū)別。基本工藝控制見表5，主槽及RO1、RO2槽的固體份、PH值、電導(dǎo)率需要每班測量，W.S.A.值1次/月：
表5 電氟產(chǎn)品電泳工藝控制要點(diǎn)
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工序名稱
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槽液成份及要求
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電參數(shù)
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槽液溫度
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處理時(shí)間
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電 氟
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固體份：11±1%
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180-250V
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22-25℃
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3-5 min
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電導(dǎo)率650-950us/cm
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PH：8.4±0.2
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W.S.A.＜1.5
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RO1純水洗
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固體份：≤1%
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-
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常溫
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3-6 min
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電導(dǎo)率≤250us/cm
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PH：7.8-8.0
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||||
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RO2純水洗
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固體份：0.15±0.05
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-
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常溫
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4-7 min
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電導(dǎo)率≤125us/cm
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||||
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PH：8.0-8.5
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3.7.1 固體份含量
穩(wěn)定的固體份含量是保證漆膜厚度和顏色一致的重要參數(shù)之一。彩色電氟鋁型材主槽的固體份一般≥10.0g/L，濃度波動(dòng)范圍控制在11.0±0.5g/L。
根據(jù)固體份的分析結(jié)果來添加電氟漆。電氟漆的高光漆：消光漆的比值一般為1:4，即添加100kg電氟漆，需要20kg高光漆配80kg消光漆，通過加漆桶混合后添加。如需提高光澤，可以稍微提高高光漆的比例，按照少量多次進(jìn)行微調(diào)，切不可一次添加過多。
主槽、RO1和RO2的固體份比值大約是100:10:1。如果RO1和RO2的固體份偏高，則需要檢查回收效果，清洗膜管。
3.7.2 溶劑添加
溶劑是保證槽液穩(wěn)定的基礎(chǔ)，也是保證光澤和上膜速度的關(guān)鍵。各槽的溶劑添加如下表所示，通過溢流槽添加。
表6 各槽溶劑的工藝范圍
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工藝槽
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名稱
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單位
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添加量
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ED主槽
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溶劑A
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%
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1.5±0.2
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溶劑B
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%
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1.5±0.2
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溶劑F
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%
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1.5±0.2
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溶劑G
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%
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1.0—2.3
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RO1
RO2
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溶劑A
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%
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1.3±0.2
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溶劑B
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%
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1.2±0.2
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|
溶劑F
|
%
|
1.2±0.2
|
|
|
溶劑G
|
%
|
1.0—2.1
|
3.7.3 PH值與W.S.A值
新型彩色消光電泳的ED主槽PH值控制在8.4±0.2，電導(dǎo)率650-950us/cm。PH值偏高則漆膜溶解加快，槽液不穩(wěn)定，需要對做離子交換通液處理。W.S.A值務(wù)必在工藝范圍內(nèi)＜1.5，酸值高則槽液不穩(wěn)定，產(chǎn)品容易出現(xiàn)大批量的暗花紋造成批量報(bào)廢，需要做陰陽離子通液處理。
3.7.4 槽液循環(huán)量
由于色漿的加入，必須不斷的循環(huán)才能保證色漿分散均勻、不沉淀。一般要求槽液循環(huán)≥3.5次/小時(shí)。生產(chǎn)時(shí)比不生產(chǎn)時(shí)循環(huán)量要稍小，一般生產(chǎn)時(shí)變頻器參數(shù)設(shè)置30，不生產(chǎn)時(shí)設(shè)置35。
3.6 瀝水、烘烤固化
烘烤固化前瀝水時(shí)間一般≥20min，要求表面基本達(dá)到干燥。若瀝水不干，則最終產(chǎn)品表面會(huì)出現(xiàn)干燥痕。烤固化條件是180℃×30min。
4 新型彩色消光電泳顏色的控制
該新型彩色消光電泳的顏色主要通過漆膜厚度和色漿的含量來控制。同一色漿含量條件下，顏色隨著漆膜厚度的增加而變深。漆膜厚度一定的條件下，色漿含量越高，顏色越深。
影響漆膜厚度的主要因數(shù)有電壓、固體份含量、溫度和氧化膜厚。電壓、固體份含量和溫度與漆膜厚度呈正相關(guān)，一定范圍內(nèi)這3個(gè)因數(shù)增大，漆膜的厚度增加，但電泳溫度一般控制在22-25度的范圍。氧化膜厚和漆膜厚度呈負(fù)相關(guān)，由于氧化膜是絕緣的，氧化膜越厚，上膜速度越慢，漆膜厚度越薄。為了保持顏色一致，要求漆膜厚度≥15μm。
5 新型彩色消光電泳光澤度的控制
該新型消光電泳的光澤是由高光漆和消光漆兩種組分的比例決定的，也與噴砂的效果和堿蝕的效果密切相關(guān)。所以，生產(chǎn)中電泳漆一定要按比例添加。當(dāng)光澤度偏高或偏低時(shí)，調(diào)整措施如下：
（1）光澤度偏低：
①將溶劑添加至適當(dāng)范圍；
②適當(dāng)提高高光漆的添加比例；
③選用目數(shù)高、粒徑稍小的玻璃砂，或適當(dāng)增大噴砂通過速度；
④適當(dāng)增大堿蝕鋁離子含量，增強(qiáng)堿蝕時(shí)的“整平”作用。
（2）光澤度偏高：
①將溶劑調(diào)整至適當(dāng)范圍；
②適當(dāng)降低高光漆的添加比例；
③選用目數(shù)小、粒徑稍大的玻璃砂，或適當(dāng)減慢噴砂通過速度；
④將堿蝕鋁離子含量保持在工藝范圍，≤35g/L；
⑤ED槽做精制處理，除去雜質(zhì)離子；
⑥增加膜厚。
6 常見質(zhì)量缺陷的原因及解決措施
（1）色差
現(xiàn)象：顏色超出色板的上下限
原因：漆膜厚度超出范圍，過厚或漆膜厚度不足；色漿含量偏高或偏低
解決措施：
①檢查漆膜厚度，通過調(diào)整電泳電壓和時(shí)間、固體份含量來適當(dāng)增加或降低膜厚；
②調(diào)整色漿的加入比例。正常情況下，色漿按色漿/原漆=1.5%—3.0%添加，色深降低色漿比例，色淺則在保證膜厚的前提下適當(dāng)補(bǔ)充色漿。
（2）漆膜厚度不足
現(xiàn)象：在原有工藝條件不變的情況下，漆膜厚度出現(xiàn)下降或上膜困難
原因：固體份含量不足；施工電壓過低；溶劑含量低于工藝范圍；電泳槽泳透力下降
解決措施：
①調(diào)整固體份含量：將固體份含量補(bǔ)充至正常工藝水平；
②適當(dāng)提高電泳槽施工電壓。
③將ED主槽和RO1、RO2槽的溶劑含量調(diào)整至工藝范圍；
④精制，將雜質(zhì)離子去除，將PH值、電導(dǎo)率降至工藝范圍，溶劑添加至工藝范圍，夏季按控制上限添加。
（3）干燥痕
現(xiàn)象：電泳型材大面中間有彎彎曲曲的、不連續(xù)的明亮或淺灰色的痕跡，從低端到高端越來越明顯。
原因：型材電泳后瀝水時(shí)間不足。各個(gè)面從棱角邊緣向中部干燥速度不同，局部未完全干燥就進(jìn)入烘烤
解決措施：
①延長瀝水時(shí)間，帶表面基本干燥均勻后再烘烤
②溶劑含量不足，將各槽的溶劑含量調(diào)整至工藝范圍；
（4）酸堿霧斑
現(xiàn)象： 電泳型材上出現(xiàn)的灰白色的塵埃狀斑點(diǎn)
原因：氧化車間前處理的的酸堿霧飄入電泳工序，與濕的漆膜發(fā)生反應(yīng)
解決措施：
①對車間的酸槽、堿槽加強(qiáng)抽風(fēng)，改變車間門窗的位置或注意封閉，對車間空氣流向進(jìn)行導(dǎo)引；
②前處理車間與電泳車間進(jìn)行隔斷，減少酸堿氣霧進(jìn)入電泳車間。
（5）光亮油污斑痕
現(xiàn)象：在電泳型材的上表面或側(cè)面出現(xiàn)的有規(guī)律、有方向性的光亮斑點(diǎn)、斑痕
原因：電泳前熱水洗或電泳工序受到油污污染
解決措施：
①更換熱水或把熱水槽表面的油污清理干凈；
②檢查電泳槽表面，通過硅藻土除油裝置將油花去除；
③檢查行車傳動(dòng)鏈條，是否黃油落入工藝槽，若是則清除。
（6）暗紋
現(xiàn)象：型材表面出現(xiàn)的黑色或淺灰色條紋，彎彎曲曲、不連續(xù)，在每掛料或每支電泳型材上無明顯規(guī)律
原因：電泳主槽W.S.A值偏高；熱純水洗水質(zhì)較差；溶劑含量偏低
解決措施：
①陰陽離子通液，將W.S.A值降低至＜1.5；
②熱純水洗電導(dǎo)率高，采用專用熱純水槽，將電導(dǎo)率控制在60us/cm以下；
③補(bǔ)充溶劑含量，將ED主槽及RO槽的溶劑調(diào)整至工藝范圍。
（7）漆膜粗糙
現(xiàn)象 ：電泳漆膜不光滑，有粗糙感，摸起來起砂
原因：電泳時(shí)電沉積不均勻；溶劑含量低；RO水洗時(shí)間不足，表面浮漆未水洗掉
解決措施：
①做精制處理，去除雜質(zhì)離子；
②陰陽離子通液，將PH值、電導(dǎo)率降至工藝范圍；
③電泳槽槽液長期放置，槽液中雜質(zhì)離子太多，通電時(shí)電解反應(yīng)劇烈，導(dǎo)致電泳漆析出不均勻，漆膜粗糙；
④補(bǔ)充溶劑，將溶劑含量調(diào)整至工藝范圍；
⑤增加RO水洗時(shí)間，將電泳表面浮漆去除。
（8）酸留痕
現(xiàn)象：型材液面位置沿縱向出現(xiàn)的流痕，起皮，有顆粒
原因：夾具或?qū)щ姶罅荷系乃嵩陔娪竞罅髟跒r水的漆膜上，酸根與電氟漆反應(yīng)留下的痕跡
解決措施：
①氧化后對大梁和掛具進(jìn)行噴淋水洗，徹底清洗大梁和掛具上的酸水；
②掛具、導(dǎo)電梁結(jié)垢太多，要定期清理和更換。
7 總結(jié)
新型含氟彩色消光電泳有著產(chǎn)品性能高、工藝管理簡單的特點(diǎn)。隨著人們生活水準(zhǔn)的提高，對電泳型材的要求也越來越挑剔。該新型含氟彩色消光電泳由于消光處理，高檔典雅、細(xì)膩柔和，同時(shí)又具有超強(qiáng)的耐候性、使用壽命超長，以及優(yōu)異的自潔性、不沾水、不沾油，是繼陽極氧化、粉末噴涂、氟碳噴涂、透明電泳以及普通消光電泳之后的新一代更新?lián)Q代產(chǎn)品，必將引領(lǐng)市場的發(fā)展方向、受到越來越多消費(fèi)者的青睞。
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