工业铝型材涂层的脱膜处理工艺技术
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      铝型材有机涂层表面处理过程中难免会出现涂层质量不合格的产品,如电泳涂装中常出现的缺陷有膜低、泛黄、颗粒、气泡等缺陷,粉末静电喷涂中常出现针孔、气泡、颗粒、串色等缺陷,如果就此报废,势必影响成品率和交货及时性,从而造成不必要的损失。因此越来越多的铝型材企业都在关心如何去除铝型材上的不合格涂层,回收基材进行返工处理。此外,为了确保静电喷涂过程中工件的导电性,喷涂挂具也要进行有机涂层的剥离处理。

      脱模的基本要求:

      1、不能对原铝合金工件有任何损害,包括外观尺寸、材质成分、表面硬度、光洁度、粗糙度都不允许有丝毫改变。就是说只能脱掉膜,不能伤机体;

      2、脱膜干净无印痕,铝材表面不能有星点膜迹残存,即要脱干净。

      铝型材有机涂层剥离的方法大致可分为三类:化学方法、高温分解方法和机械方法。化学脱膜法使用了腐蚀剂、溶剂或两者配合使用;高温分解法则利用高温炉、明火、热流化床、熔融盐浴和激光进行脱膜处理;机械脱膜法使用了高压水、磨料介质、刷子、磨机、刮刀、切削机、低温处理等。

      化学脱膜剂的工作原理是软化或溶解涂膜、分裂涂膜与基材之间的连接,然后松脱的涂膜被机械地除掉。化学脱膜剂可根据工作温度(热或冷)进行分类,还可根据它们的组成进行分类,如腐蚀剂(酸性或碱性)、溶剂或腐蚀剂/溶剂组合。腐蚀剂型脱膜剂一般采用加热工艺,脱膜温度达到80~100℃。

      溶剂型化学脱膜剂采用冷工艺,工作温度为室温或接近室温。溶剂型化学脱膜剂通常由氯代烃、酮、酯、醇、苯系物等溶剂混合而成的液体。利用溶剂对覆盖涂层具有渗透溶胀作用,可有效地去除各种铝表面处理的涂层,直接剥离涂膜或使涂膜剥离变得容易。脱膜剂的脱膜作用是通过溶解、渗透、溶胀、剥离和反应等一系列物理、化学过程实现的。

      目前已经实现商业化应用的化学脱膜剂有很多。化学脱膜剂的优点是配方变化多样,能够除掉丙烯酸、环氧树脂、聚酯、聚氨酯等高耐久性的涂层,而对铝基材的影响很小。缺点是对健康及环境带来潜在危害,这与使用腐蚀性材料、含氯溶剂和可燃性溶剂有关。

      腐蚀性脱膜剂通常为酸性,是以强酸如浓硫酸、盐酸、磷酸和硝酸的组成的脱膜剂。由于浓盐酸、硝酸易挥发产生酸雾,同时对铝基材产生腐蚀作用;浓磷酸脱膜时间较长,对基材也有腐蚀作用,因此上述三种酸使用较少。浓硫酸与铝、铁等金属发生钝化反应,对铝的腐蚀很小,同时对有机物具有强烈的脱水、碳化和磺化作用而使其溶于水中,所以浓硫酸常常用作酸性脱膜剂。

      由于溶剂型脱膜剂是冷态的,即工作温度为室温或接近室温,所以它们的作用速度比热的腐蚀性脱膜剂要慢,涂膜时间更长。因此,组合式脱膜剂应运而生。组合式脱膜剂的配方使用了腐蚀性材料和溶剂,兼具两者的优点。它们可以除掉最耐久的和耐化学品性的涂膜。它们可以在室温或接近室温下工作,工作温度低于溶剂沸点,作用速度介于腐蚀性脱膜剂和溶剂型脱膜剂之间。国内已有产品上市,使用效果不错。

      高温分解脱膜设备包括明火、高温炉、流化床和熔融盐浴。在高温下,大多数有机涂层都能在相当短的时间内热解。优点是脱膜速度快而且彻底,缺点是能源消耗多且对某些基材造成破坏,且对铝型材等大的铝制品不适用,只能用于小型的铝工件。

      高温炉脱膜是在高温低氧氛围中对有机涂层部分热解。第一阶段将产生挥发性有机化合物,剩下碳和无机化合物;第二阶段将留在铝上的碳在高温及过量氧气中燃烧,形成二氧化碳。此后残留在基材上的惰性颜料和填料采用机械方法除掉。为了符合空气质量标准,在高温炉排气装置中设一个后燃烧器将残留的有机挥发性化合物燃烧掉,使之形成二氧化碳和水。在更有效的系统中热交换器可将能量循环使用。 

      热流化床脱膜是在流化床中使用高温分解工艺,流化床中悬浮的介质为热砂。流化气体可以是缺氧的或富氧的,主要取决于过程的要求。这个闭路循环系统具有灰尘收集器、后燃烧器和热交换器。有机挥发性化合物被燃烧后燃烧器转化成二氧化碳和水,并达标排放。热交换器提高了热能效率。

      熔融盐浴脱膜利用了专利技术的熔融、氧化、无机盐盐浴工艺。涂层工件被浸泡在盐浴中5~10min,这与盐的配方和涂膜组成有关。循环系统排出的气体被处理以满足空气质量标准。已经开发出一些专利的熔融盐浴,能在较低的温度下工作,从而对某些铝制品进行脱膜处理。

      激光脱膜是一种高技术含量的方法,利用激光束的能量来热解有机涂膜。激光束自动沿着工件移动,当经过涂膜时将涂膜分解。该过程很慢,在平整的基材上脱膜作用最好。

      机械脱膜包括许多传统的方法,如手工和电动工具进行的打磨、刮削和切削、喷丸处理等。机械脱膜还包括高压水脱膜和低温脱膜。机械脱膜通常是其它方法的补充,用以完全去除已松散的涂层残留物。

      手工打磨、刮削和切削在实际工作中仍有使用。这种方法所采用的工具有打磨垫、砂纸金属丝刷、刮刀、錾平锤、旋转式丝刷和叠层抛光轮,优点是脱膜速度快,缺点是劳动强度大。

      喷砂脱膜使用了各种类型的打磨介质,打磨介质通过压缩空气或低压水产生的离心力作用到工件上。离心式喷砂脱膜机利用电机驱动的轮子将介质猛掷到涂膜表面。在空气喷砂脱膜中,介质在压缩空气流的推动下抛到工件表面。这些物理过程都是在密闭容器内进行的,因此也只适用于小型的铝制品。

      水喷砂脱膜中打磨介质是在低压水流中传送的。喷砂脱膜的优点在于能从大多数基材上快速除掉涂膜,并符合环保要求。缺点是工件受到介质的冲击二发生扭曲和磨损。目前喷砂脱膜介质主要有砂子、钢丸、塑料、冰晶体和二氧化碳珠等。

      传统的砂子和钢丸等打磨介质一直用于喷砂脱膜。由于它们硬度高,所以也最具有磨损性。它们所具有的优点可能被其对基材的扭曲和磨损所掩盖。

      高压水脱膜利用了压力为15000~50000Pai的水流冲击工件表面而除掉涂膜,并利用特殊设计的喷嘴,通过改变水压、冲击角度和停留时间等参数,甚至可以除掉最耐久的涂膜。

      脱除有机涂层没有“最好的”方法。前面提到的所有方法都能有效脱膜。只有在认真考虑了被脱膜铝型材的尺寸、涂层性质、操作成本、环境影响和工人安全等因素后才能做出准确的选择。


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