CN101736336A - 一种铝材无铬化表面处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝材无铬化表面处理工艺，特别适用于产品包装行业，属于表面处理工艺技术领域。一种铝材无铬化表面处理工艺，包括以下工艺流程：1、碱洗，2、水洗，3、成膜，4、水洗，5、补充成膜。本发明一种铝材无铬化表面处理工艺，成本低廉，操作简捷，采用无铬化的处理槽液，使铝材表面生成的处理膜中不含重金属铬，从而适合用于食品包装材料，有益于环保及人体健康。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝材无铬化表面处理工艺，特别适用于产品包装行业的铝质易拉罐罐盖铝材的生产，属于表面处理工艺技术领域。
背景技术
目前，国内公知的罐盖铝材表面采用的是有铬化的表面处理工艺，铬钝化工艺有满足金属涂布要求的表面附着力及抗腐蚀性能，但六价铬是致癌物，对环境与人体健康存在很大危害性。
发明内容
本发明的目的在于解决上述已有技术存在的不足之处，提供一种对环境及人体健康无危害、使铝材表面生成的处理膜中不含重金属铬，使无铬的膜层与铝材附着力及与涂层附着力强，并且耐腐蚀，易于操作，工艺流程简捷，槽液稳定性高的铝材无铬化表面处理工艺。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种铝材无铬化表面处理工艺，其特殊之处在于包括以下工艺流程：
1、碱洗
在不锈钢槽中加入浓度为2％-4％的清洗剂溶液作为槽液，清洗剂的有效清洗成分由占清洗剂溶液质量百分比为10％-30％的氢氧化钾、5％-15％的表面活性剂、0.5％-1.5％的消泡剂、其余为去离子水组成，将铝材连续通过此槽液进行碱洗，反应时间控制在3-5秒，同时通过酸碱滴定来控制槽液浓度为2％-4％；
2、水洗
碱洗完毕后的铝材连续通过以纯水作为槽液的不锈钢槽，进行喷淋水洗，反应时间控制在1-3秒，水洗2次，使2次水洗槽槽液的电导率小于100μs，同时铝材表面除油率达到95％以上；
3、成膜
在另一不锈钢槽中加入浓度为2％-4％的化学药剂作为槽液，该化学药剂主要由占化学药剂质量百分比为1％-5％的氢氟酸、0.1％-0.8％的氟碳酸、0.1％-0.8％的氟锆酸、0.8％-1.5％的有机钼盐、0.1％-0.8％的有机锆盐、0.1％-0.8％的有机钛盐、其余为去离子水组成，将水洗完毕后的铝材连续通过此槽液，进行喷淋反应，反应时间控制在3-5秒，使铝材表面形成同时含有钛、钼、锆三种元素的有机膜层，此有机膜为单层反应膜，该膜层与铝材有着满足金属涂布要求的表面附着力及抗腐蚀性，其中的钛、钼、锆以有机形态存在，生产过程中，对槽液每隔2小时进行一次酸碱滴定检测，如果点数过高，需要加水，如果过低需要继续补充槽液，使槽液的游离酸控制在1.5-3.5ml范围内；
4、水洗
将酸洗完毕后的铝材通过以纯水作为槽液的不锈钢槽，进行水洗反应，反应时间控制在1-3秒，水洗2次，使2次水洗槽槽液的电导率小于100μs，并且使水洗后的铝材表面基本不含有酸性成分；
5、补充成膜
为了对成膜槽中未形成完整膜的位置进行补充成膜，水洗后的铝材通过浓度为0.1％-0.2％的化学药剂作为槽液的不锈钢槽中，该化学药剂的主要成分为磷酸以及有机物，其中磷酸占化学药剂质量百分比的1％-5％，有机物占0.5-1.5％，其余为去离子水；槽液的浊度控制为0.1％-0.4％；
所述有机物为有机钼盐；
工艺流程1-5中所述槽液的使用温度控制在50-60摄氏度。
本发明一种铝材无铬化表面处理工艺，工艺成本低，效果好，通过碱洗和水洗工艺能除去铝材表面的油污及自然氧化膜，成膜工艺使铝材表面形成含有钛、钼、锆的有机膜层，该膜层与铝材有着满足金属涂布要求的表面附着力及抗腐蚀性，本工艺易于操作、流程简捷、槽液稳定性高，整个工艺流程是在无铬化的处理槽液内进行的，使铝材表面生成的处理膜中不含重金属铬，从而适合用于食品包装材料，有益于环保及人体健康。
具体实施方式
以下为本发明一种铝材无铬化表面处理工艺的具体实施方式。
实施例1
本实施例的一种铝材无铬化表面处理工艺，包括以下工艺流程：
1、碱洗
在不锈钢槽中加入浓度为2％-4％的清洗剂溶液作为槽液，清洗剂的有效清洗成分由占清洗剂溶液质量百分比为10％-30％的氢氧化钾、5％-15％的表面活性剂、0.5％-1.5％的消泡剂、其余为去离子水组成，将铝材连续通过此槽液进行碱洗，反应时间控制在3-5秒，同时通过酸碱滴定来控制槽液浓度为2％-4％；
表面活性剂采用十二烷基硫酸钠，消泡剂采用皂盐类消泡剂；
2、水洗
碱洗完毕后的铝材连续通过以纯水作为槽液的不锈钢槽，进行喷淋水洗，反应时间控制在1-3秒，水洗2次，使2次水洗槽槽液的电导率小于100μs，同时铝材表面除油率达到95％以上；
3、成膜
在另一不锈钢槽中加入浓度为2％-4％的化学药剂做为槽液，该化学药剂主要由占化学药剂质量百分比为1％-5％的氢氟酸、0.1％-0.8％的氟碳酸、0.1％-0.8％的氟锆酸、0.8％-1.5％的有机钼盐、0.1％-0.8％的有机锆盐、0.1％-0.8％的有机钛盐、其余为去离子水组成，将水洗完毕后的铝材连续通过此槽液，进行喷淋反应，反应时间控制在3-5秒，使铝材表面形成同时含有钛、钼、锆三种元素的有机膜层，此有机膜为单层反应膜，该膜层与铝材有着满足金属涂布要求的表面附着力及抗腐蚀性，其中的钛、钼、锆以有机形态存在，生产过程中，对槽液每隔2小时进行一次酸碱滴定检测，如果点数过高，需要加水，如果过低需要继续补充槽液，使槽液的游离酸控制在1.5-3.5ml范围内；
4、水洗
将酸洗完毕后的铝材通过以纯水作为槽液的不锈钢槽，进行水洗反应，反应时间控制在1-3秒，水洗2次，使2次水洗槽槽液的电导率小于100μs，并且使水洗后的铝材表面基本不含有酸性成分；
5、补充成膜
为了对成膜槽中未形成完整膜的位置进行补充成膜，水洗后的铝材通过浓度为0.1％-0.2％的化学溶液作为槽液的不锈钢槽中，该化学药剂的主要成分为磷酸以及有机物，其中磷酸占化学药剂质量百分比的1％-5％，有机物占0.5-1.5％，其余为去离子水；槽液的浊度控制为0.1％-0.4％；
所述有机物为有机钼盐；
工艺流程1-5中所述槽液的使用温度控制在50-60摄氏度。
成膜工艺完成后铝材膜层的检测方法如下：
准备2块两面经处理的4″×6″的金属板。样本必须无指纹，表面无污染物，并且没有涂漆。当使用5″×7″的感光托盘进行浸入，第一块板被放入感光托盘中，将60-65毫升的酸性剥离溶液倒到金属板上，轻轻摇动托盘，这样酸性剥离溶液浸洗金属表面，30秒种后，用塑料夹钳小心翻转金属试片并重复轻轻摇动感光托盘，用夹钳将测试片提离酸性剥离溶液，使用去离子水将残余酸性剥离溶液清洗入100毫升的容量瓶中。第二块板重复这些步骤，将其浸没到第一块板使用的感光托盘中同样酸性剥离溶液里，将酸性剥离液从感光托盘中转移到100毫升的塑料容量瓶中。在容量瓶上放上一个塑料漏斗有助于将所有酸剥离溶液倒入容量瓶中，用去离子水将残留酸性剥离溶液洗入容量瓶中，最后，用去离子水将容量瓶中的酸性剥离溶液调制到100毫升盖上容量瓶并混合。之后进行分光光度计流程，设备型号为DR2010。
分光光度计流程：
1、按下：0ENTER。显示屏将快速显示：Zero Sample
2、旋转波长刻度盘，直到小显示屏显示：465nm。按下：ENTER
3、量出20毫升剥离试液倒入一个干净的比色皿中。放入分光光度计，闭合上遮光屏。
4、按下ZERO，显示器将显示Zeroing…接着显示：0.000Absorbance
5、使用10毫升注射器加入6毫升HCl(50％)溶液到同一个比色皿中。摇晃使之混和。
6、加入5滴1000ppm的标准铁到同一个比色皿中，并且混合。
7、使用一个塑料长柄勺加入一勺硫氰酸铵到同一个比色皿中，将之混合。
8、用另一个长柄勺加入一勺亚锡试剂到比色皿中。
9、立即开启计时器3分钟，在开始的2分钟内，大力晃动以溶解试剂。之后，在实验台上轻敲以除去粘附在比色皿壁上的所有气泡。将看到在第七步生成的黑色已经消失了，同时一种黄橙色化合物产生了。
10、当计时器蜂鸣时(3分钟后)，将比色皿放入比色皿架并闭合遮光屏。
11、按下READ显示器将显示：READING…这样吸光率读数(ABS)将显示出来。吸光度应在0.12和1.10之间。如果低于这个下限，放弃这种酸剥离溶液并重新开始，使用一片更大的金属试片(例如，使用四片4″×6″的板，而不是两片)。如果高于这个上限，可以稀释该酸性剥离液50％并重复测定。
12、钼膜层重量可以使用下面公式计算：Mo mg ft2 0 69 ABS-0.02工艺参数说明
| 工序 | 槽液成分 | 配置浓度％ | 反应时间s | 控制值 |
| 碱洗 | 4086A | 3％ | 4 | 2％-4％ |
| 碱洗 | 4086A | 2％ | 4 | 2％-3％ |
| 水洗 | 纯水 | - | 2 | 电导率＜300 |
| 水洗 | 纯水 | - | 2 | 电导率＜100 |
| 成膜 | 1903 | 3％ | 3.5-4.5 | 游离酸2-2.5 |
| 水洗 | 纯水 | - | 2 | 电导率＜300 |
| 水洗 | 纯水 | - | 2 | 电导率＜100 |
| 封闭 | SG7602 | 0.15％ | 2 | 浊度0.1％-0.3％ |
本实施例的一种铝材无铬化表面处理工艺，成本低廉，操作简捷，采用无铬化的处理槽液，使铝材表面生成的处理膜中不含重金属铬，从而适合用于食品包装材料，有益于环保及人体健康。
Claims (3)
1.一种铝材无铬化表面处理工艺，包括以下工艺流程：
1)、碱洗
在不锈钢槽中加入浓度为2％-4％的清洗剂溶液作为槽液，清洗剂的有效清洗成分由占清洗剂溶液质量百分比为10％-30％的氢氧化钾、5％-15％的表面活性剂、0.5％-1.5％的消泡剂、其余为去离子水组成，将铝材连续通过此槽液进行碱洗，反应时间控制在3-5秒，同时通过酸碱滴定来控制槽液浓度为2％-4％；
2)、水洗
碱洗完毕后的铝材连续通过以纯水作为槽液的不锈钢槽，进行喷淋水洗，反应时间控制在1-3秒，水洗2次，使2次水洗槽槽液的电导率小于100μs，同时铝材表面除油率达到95％以上；
3)、成膜
在另一不锈钢槽中加入浓度为2％-4％的化学药剂作为槽液，该化学药剂主要由占化学药剂质量百分比为1％-5％的氢氟酸、0.1％-0.8％的氟碳酸、0.1％-0.8％的氟锆酸、0.8％-1.5％的有机钼盐、0.1％-0.8％的有机锆盐、0.1％-0.8％的有机钛盐、其余为去离子水组成，将水洗完毕后的铝材连续通过此槽液，进行喷淋反应，反应时间控制在3-5秒，使铝材表面形成同时含有钛、钼、锆三种元素的有机膜层，此有机膜为单层反应膜，该膜层与铝材有着满足金属涂布要求的表面附着力及抗腐蚀性，其中的钛、钼、锆以有机形态存在，生产过程中，对槽液每隔2小时进行一次酸碱滴定检测，如果点数过高，需要加水，如果过低需要继续补充槽液，使槽液的游离酸控制在1.5-3.5ml范围内；
4)、水洗
将酸洗完毕后的铝材通过以纯水作为槽液的不锈钢槽，进行水洗反应，反应时间控制在1-3秒，水洗2次，使2次水洗槽槽液的电导率小于100μs，并且使水洗后的铝材表面基本不含有酸性成分；
5)、补充成膜
为了对成膜槽中未形成完整膜的位置进行补充成膜，水洗后的铝材通过浓度为0.1％-0.2％的化学药剂作为槽液的不锈钢槽中，该化学药剂的主要成分为磷酸以及有机物，其中磷酸占化学药剂质量百分比的1％-5％，有机物占0.5-1.5％，其余为去离子水；槽液的浊度控制为0.1％-0.4％。
2.按照权利要求1所述的一种铝材无铬化表面处理工艺，其特征在于所述步骤5中的有机物为有机钼盐。
3.按照权利要求1所述的一种铝材无铬化表面处理工艺，其特征在于所述步骤1-5中槽液的使用温度控制在50-60摄氏度。
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