一、序言

采用酸性材料進(jìn)行的脫脂過(guò)程，不論我們向處理液中加沒(méi)加入活性劑，或者加入了啥樣的活性劑，都不會(huì)真正去除鋁型材表面的油脂。這不是“知識(shí)”理念，這是“常識(shí)”。

因此，除了鋁型材行業(yè)外我們不會(huì)看到其它任何行業(yè)會(huì)采用酸來(lái)完成脫脂的任務(wù)。

但是，多年來(lái)鋁型材行業(yè)普遍采用的酸式脫脂方法確實(shí)基本上滿足了生產(chǎn)的需要。這是為什么呢？是“蝕刻量”的理念在發(fā)揮決定性的作用。

脫脂的理念是“把帶油污的衣服洗凈”；蝕刻量的理念是“把帶油污的衣服脫掉”。因而，在采

用酸式脫脂材料時(shí)沒(méi)必要擔(dān)憂是否可以把長(zhǎng)期隨便存放的鋁型材洗干凈，只要脫脂液的濃度足夠大，蝕刻量足夠多，放置多久的鋁型材或在什么條件下存放鋁型材都能清洗干凈，問(wèn)題僅僅在于采用“過(guò)度酸洗”的做法是否正確？由此導(dǎo)致鋁型材的過(guò)度浪費(fèi)是必然的，因“滲氫”而降低鋁型材的應(yīng)有機(jī)械強(qiáng)度也是必然的。

強(qiáng)化鋁型材的轉(zhuǎn)運(yùn)和存放條件才是正確的選擇，而不是無(wú)限的強(qiáng)化蝕刻量。

二、脫脂機(jī)理簡(jiǎn)述

要想評(píng)價(jià)一條噴涂前處理生產(chǎn)線的工藝過(guò)程是不是適當(dāng)?shù)?，我們首先需要弄清楚主要工序的作用機(jī)理和它的局限性。

1、  金屬表面的油脂種類

就廣普性意義上來(lái)說(shuō)，金屬表面的油脂種類完全可以涵蓋在有機(jī)油和礦物油的范圍之內(nèi)。比如機(jī)油，防銹油，拉延油，擠壓油，沖壓油等。

2、  去除機(jī)理

所有的有機(jī)油的去除過(guò)程均屬于將油脂轉(zhuǎn)化成“皂”的化學(xué)過(guò)程，符合如下化學(xué)反應(yīng)。

油脂  +  堿物質(zhì)  →  皂化物

(C_nH_2n+1COO)₃C₃H₅  +  3NaOH  →  3C_nH_2n+1COONa  +  C₃H₅(OH)₃

將有機(jī)油變成皂后，皂是可以溶解于水中，有機(jī)油便從金屬上被清洗到處理液中了。

所有的礦物油均可以被表面活性劑乳化和分散成細(xì)微的顆粒，從金屬上被分散剝離下來(lái)落入處理液中。這是個(gè)物理過(guò)程，改變的并不是礦物油的本質(zhì)而僅僅是物理形態(tài)。

3、  脫脂劑的構(gòu)成為了滿足上面的機(jī)理，堿性脫脂劑便只能由如下組成構(gòu)成：

（1）  堿類物質(zhì)

（2）  活性劑類物質(zhì)

（3）  輔助材料

（4）  消泡材料

4、  局限特性

盡管堿性脫脂材料可以有效的去除金屬表面的油污和大部分的灰塵，但它本質(zhì)上僅僅是去除油脂的材料。

堿式脫脂劑并不能有效的去除金屬表面帶有電荷的“吸附微粒”、碳粉及石墨粉，脫脂機(jī)理并不支持它具備這樣的功能。

明確的認(rèn)識(shí)清楚這一點(diǎn)是非常重要的，它可以幫助我們理解為什么采用堿式脫脂材料的前處理

工藝過(guò)程會(huì)顯得比較怪異？為什么鋁型材行業(yè)會(huì)有酸式脫脂材料大行其道？為什么立式線的作業(yè)方式和設(shè)備結(jié)構(gòu)會(huì)是目前這個(gè)樣子的？

三、堿式脫脂藥劑的前處理過(guò)程

堿式藥劑脫脂的前處理過(guò)程是早期的工藝過(guò)程，它的流程如下:

預(yù)脫脂→脫脂→1 水洗→2 水洗→脫膜(出光)→3 水洗→4 水洗→鈍化→5 水洗→6 水洗→烘干這是個(gè)稍顯怪異的采用堿式藥劑進(jìn)行脫脂處理的噴涂前處理過(guò)程。除了鋁型材行業(yè)外，其它行業(yè)并不存在脫模和其后的兩次水洗工序。這三道附加工序的存在就決定了該工藝過(guò)程的脫脂并不是通常意義上“把臟衣服洗干凈”而是要“把臟衣服脫掉”。

不要把“蝕刻量”簡(jiǎn)單的理解成是為了“去除鋁型材表面的氧化物”。從本質(zhì)上講，作為鋁型材噴涂底層最有效的膜層就是鋁的氧化膜的“水合物質(zhì)”，已知的其它膜層作為噴涂底層均是對(duì)提高噴涂層附著力無(wú)效的。

鋁型材行業(yè)的客觀情況決定了單純把關(guān)注點(diǎn)放在“脫脂”層面是不能滿足生產(chǎn)的實(shí)際需要的，

鋁型材在擠壓、轉(zhuǎn)運(yùn)和存放階段會(huì)在其表面吸附大量的“靜電顆粒”，有些甚至是“顯微吸附”。這并不是任何脫脂材料可以解決的問(wèn)題。因而，脫脂工序的主要關(guān)注點(diǎn)并不僅僅是“去除油脂”，而是如何有效的去除“靜電吸附的顆粒”。所以，所謂的堿式脫脂材料本質(zhì)上是和酸式脫脂材料一樣，都是關(guān)注“剝皮”功效的“蝕刻量”。這就決定了用于脫脂材料中必須含有如硅酸鈉或苛性鈉這類強(qiáng)堿性材料，否則就不可能具有“剝皮功能”。

鋁與強(qiáng)堿性物質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是十分激烈的，由此產(chǎn)生的蝕刻量也是比較嚴(yán)重的，并且在鋁材表面沉積了深灰色附著層，導(dǎo)致鋁型材失去光澤。其化學(xué)反應(yīng)如下式：

2Al  +  2NaOH  +  2H₂O  =  2NaAlO₂  +  3H₂↑

鋁型材表面沉積的偏鋁酸鈉(NaAlO₂)對(duì)后序的噴涂層附著力是存在很大的破壞性的，因而需要設(shè)置一道脫膜工序，用硝酸與偏鋁酸鈉反應(yīng)可以有效的去除鋁型材表面沉積的偏鋁酸鈉，并使之恢復(fù)新金屬鋁的光潔表面。其化學(xué)反應(yīng)如下式：

（1）NaAlO₂ 過(guò)量時(shí)

NaAlO₂  +  HNO₃  +  H₂O  =  Al(OH)₃  +  NaNO₃

（2）HNO₃ 過(guò)量時(shí)

NaAlO₂  +  4HNO₃   =  NaNO₃  + Al(NO₃)₃   +  2H₂O 顯而易見(jiàn)，堿式脫脂過(guò)程的缺點(diǎn)是明顯的。

（1）     對(duì)鋁金屬這個(gè)特定的材質(zhì)而言，強(qiáng)堿對(duì)其帶來(lái)的腐蝕強(qiáng)度、鋁的損失量和“滲氫”危害要遠(yuǎn)大于酸。

（2）     導(dǎo)致工序較多，生產(chǎn)線較長(zhǎng)，占用廠房較大，設(shè)備投資較多。

（3）     既然避免不了酸洗工序的存在，那就不如去掉脫脂和緊跟著的水洗工序，直接從脫膜工序開(kāi)始。由酸洗產(chǎn)生的“蝕刻量”和強(qiáng)堿是一樣的效果。

由此，鋁型材噴涂前處理就進(jìn)入了酸式脫脂的時(shí)代。

四、酸式脫脂藥劑的前處理過(guò)程

酸式脫脂藥劑的前處理過(guò)程是堿式藥劑前處理過(guò)程的改進(jìn)。它的流程如下: 水洗 → 脫脂(脫膜) → 水洗 → 水洗 → 水洗 → 鈍化 → 水洗 → 烘干

所謂的酸式脫脂工藝，其實(shí)是省略了堿式脫脂工藝“脫膜”之前的工序得來(lái)的。因而，該工藝的改進(jìn)部分十分明確：

（1）     減少了設(shè)備占用廠房的空間。

（2）     減少了前處理過(guò)程中鋁的損失量。

（3）     降低了鋁型材因前處理“滲氫”造成的強(qiáng)度降低。

酸不存在與油脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的“去除機(jī)理”，因而沒(méi)有酸可以“除油”。酸式藥劑在脫脂過(guò)程中可以發(fā)揮的唯一作用是“腐蝕剝離”。

不論什么酸，在與鋁發(fā)生腐蝕反應(yīng)的過(guò)程中都會(huì)隨著鋁離子在處理液中的積累而失去效能。酸可以容忍的鋁離子十分有限。當(dāng)酸性槽液中的鋁離子達(dá)到了“飽和點(diǎn)”時(shí)，即使酸的濃度很高時(shí)也不能滿足脫脂的需要了。能夠維持酸式脫脂槽液可以持續(xù)使用的“唯一方法”是加入氫氟酸或含有氟的化合物。

事實(shí)上，對(duì)于含有鉻的鈍化材料也一樣，一旦離開(kāi)了氟，“鉻化”槽液便難以在較低溫度下使用，而且當(dāng)槽液中的氟含量過(guò)低時(shí)還會(huì)導(dǎo)致“掉膜”現(xiàn)象的發(fā)生。

氟，是目前已知的化學(xué)元素中唯一可以與鋁金屬形成配位鍵的化學(xué)元素。所以，酸性脫脂材料離不開(kāi)氟。

“去除了氟”就等同于扼殺了酸式脫脂藥劑。

由此，酸式脫脂材料的配方組成就非常明晰了：

（1）  用于腐蝕反應(yīng)的酸

（2）  用于緩沖反應(yīng)的酸

（3）  氫氟酸或氟化物

（4）  少量的活性劑

（5）  消泡材料。

酸式脫脂材料的組成決定了鋁型材立式前處理生產(chǎn)線都是采用了漫溢流式立式線而不是廣泛

采用的立式噴淋式前處理生產(chǎn)線，工件與處理液的接觸方式是源自頂部溢流下來(lái)的處理液而不是把處理液直接噴淋到工件上。

這是不得不采用的效率比較低下的作業(yè)方式。

（1）     所有的無(wú)機(jī)酸都是酸性氣體通入水中獲得的物質(zhì)，因而它也非常容易被釋放出來(lái)。這就是所有的無(wú)機(jī)酸都需要密閉儲(chǔ)存的緣由。之所以鋁型材的立式前處理過(guò)程均采用漫溢流式作業(yè)方式而不是采用直接噴淋的作業(yè)方式就是要避免酸性氣體的大量外溢，但即便如此仍然不能避免酸性氣體的外溢對(duì)廠房和設(shè)備完成的損害。

（2）     由于被處理工件與各個(gè)工序處理液的接觸方式缺少了機(jī)械沖刷力，因而不得不把生產(chǎn)線設(shè)置的很長(zhǎng)，甚至設(shè)置了兩到三個(gè)脫脂工序，增大了設(shè)備的投資。

（3）     工件的脫脂過(guò)程完全依賴了“腐蝕機(jī)理”。要想把工件清洗干凈只有兩個(gè)選擇：一是加大處理液的“腐蝕強(qiáng)度”，二是延長(zhǎng)工件的“腐蝕時(shí)間”，這兩個(gè)選項(xiàng)導(dǎo)致的同一個(gè)結(jié)果就是增大鋁的損失量。

（4）     對(duì)于立式線而言，非常容易造成鋁型材的上、下兩個(gè)端部涂層的附著力不良。工件的上端部會(huì)因“欠腐蝕”而導(dǎo)致污物殘留；工件的下端部因“過(guò)腐蝕”而導(dǎo)致鋁型材下端的“深度腐蝕”。尤其是鋁型材下端 0.5 到 1 厘米處，在張力的作用下產(chǎn)生的積累性腐蝕導(dǎo)致涂層附著力下降的情況普遍存在。

非常明顯，即使是沒(méi)有“去氟”這種嚴(yán)厲的環(huán)保要求，取代酸式脫脂材料也會(huì)是必然的發(fā)展趨勢(shì)。

 減少設(shè)備投資和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，這也是必然的追求目標(biāo)

五、“無(wú)氟脫脂”技術(shù)的展望

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