张昭强，柯彬，蒋再泉
（经阁铝业科技股份有限公司，湖南长沙，410126）
1 引言
消光电泳其表面光泽柔和，是一种比较高档的处理，越来越受到人们的喜爱。经阁铝业于2014年3月下线一种新型的含氟树脂的消光彩色电泳型材，又称彩色电氟铝型材，属于国内首创，具有高档典雅、使用寿命超长、自洁性能优异、颜色丰富、绿色环保的特点，受到市场的热捧。
笔者根据该新型彩色消光电泳生产线1年多来的生产实践情况，对其日常工艺控制的要点进行分析，对其常见质量缺陷进行分析并提出解决的办法。
2 原理简介
该新型彩色消光电泳是在普通消光电泳和透明电泳的基础上进一步发展而来的，光泽度15±5°。含高光组分和消光组分，由丙烯酸树脂、含氟树脂、色浆、溶剂、中和剂及添加剂等组成。将铝合金基材电解处理后，浸泡在有色的电氟涂料中，在铝型材和对应的阴极端通以直流电，通过电场的作用，阴离子高分子树脂微粒向铝型材移动并沉积在铝型材表面，生成一层均匀致密的高分子漆膜，经特殊加热固化，在铝型材表面形成一层坚硬的电氟保护膜，厚度达到15-30μm。
该生产线简要的工艺流程如下：型材挂料→脱脂→水洗1→水洗2→碱蚀→水洗1→水洗2→中和→水洗1→水洗2→氧化电解→水洗1→水洗2→电解着色→水洗1→水洗2→热纯水洗→纯水洗→电氟→Ro1水洗→Ro2水洗→沥水→固化→卸料→检验→包装。
3 日常工艺管理要点
3.1 喷砂
喷砂是一种比较新型的砂面处理工艺，与化学砂面法相比，铝耗、碱耗、酸耗大大减少，横向和纵向粗糙度参数基本一致，而且对挤压纹的遮蔽效果更好，一些比较深的挤压纹在碱蚀过程中会更加明显。
喷砂的效果影响最终的颜色和表面情况。喷砂表面粗糙度不同会引起光泽度的变化。而且，由于对光线漫反射和镜面反射的比例不同，也会引起颜色视觉效果的变化，出现色深色浅的区别。因此，喷砂要求前后各批次一致，同一批中各个面尽量保持一致。一般选用40-80目优质玻璃珠，通过调整变频器参数来调整通过速率，变频器参数越大，通过速率越快。可以看出，通过速率越快，最终产品的颜色越浅，且表面的挤压纹痕迹越深，影响产品外观。
表1 变频器参数对最终颜色的影响
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变频器参数
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颜色变化
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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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色浅，较深挤压纹
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50
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色浅，较深挤压纹
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3.2 前处理
电氟型材的前处理与普通电泳型材一致，包括脱脂、碱蚀、中和以及水洗的时间，根据型材的表面情况进行调整。
（1） 脱脂
脱脂又叫除油，其目的是除去自然氧化膜、工艺润滑油、防锈油、手汗及与油脂粘在一起的污物，以保证碱蚀时表面能均匀地腐蚀，并保护碱蚀槽的清洁。油脂如未除净则碱蚀表面就不均匀，腐蚀深度不一致，氧化着色后存在暗花纹、表面不均匀等疵病，也是导致碱蚀时发生过腐蚀的原因之一。
一般采用硫酸脱脂法，好处是可以利用氧化槽的废酸，达到综合利用的目的。
表2 脱脂工艺参数
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工序名称
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槽液成份及要求
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槽液温度℃
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处理时间min
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脱脂
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H2SO4：130-150g/l
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常温
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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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常温
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20″-30″
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（2）碱蚀
碱蚀质量很大程度上决定了型材的表面质量，如果碱蚀不良会出现长条形坑纹、斑点、暗花纹、光泽不均匀、光亮度低呈暗灰色等，尤其铝中杂质超标时则更严重。重点在于：①保证槽液温度和游离碱含量；②保持槽液循环，避免分层；③选择较好的碱蚀剂，按比例添加。
表3 碱蚀工艺参数
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工序名称
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槽液成份及要求
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槽液温度℃
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处理时间min
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碱蚀
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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
碱蚀后中和出光的目的是中和型材表面的残留碱，除去残留于型材上的挂灰附着物，溶去在碱中不溶的锰、铜、铁、硅等合金元素或杂质，以获得较光亮的金属表面。如果挂灰没有除净，将导致氧化膜疏松，着色后光泽发暗。中和不彻底，碱蚀的碱液带入氧化槽将形成粘附在型材表面的絮状物，造成氧化膜不均匀，并会影响到最终的颜色。
中和槽的硫酸根离子、硝酸根离子及其他金属离子，必须水洗干净再进入氧化槽。
表4 中和工艺参数
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工序名称
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槽液成份及要求
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槽液温度℃
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处理时间min
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中和
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H2SO4：150-200g/l
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常温
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3-5 min
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3.3 氧化电解
氧化膜厚度的变化会引起后续电泳漆膜厚度的变化，从而引起产品颜色的差异。因为氧化膜在本质上是绝缘的，阳极氧化膜越厚，表面电阻越大，上膜速度越慢，电泳涂膜越薄。氧化膜厚度一般控制在9-11μm，膜厚差在±2μm内对颜色无明显影响。
3.4 热纯水洗
热纯水洗的目的是去除氧化膜微孔中残留的硫酸根和其它杂质离子，防止污染电泳槽液。水洗温度一般控制在 70—85℃，时间 4-5min，水温高可适当缩短水洗时间，电导率控制在≤60 us/cm ，pH值控制在 5.0—7.0。
电氟产品使用的热纯水槽与普通产品是分开的，目的在于控制温度和电导率的要求，保证电氟产品热水洗效果。
3.5 冷纯水洗
冷纯水洗的目的一方面是进一步去除氧化膜微孔中残留的硫酸根和其它杂质离子，另一方面是为了降低铝型材的温度。一般的电泳冷纯水洗电导率≤100us/cm，电氟产品对水质的要求更高，要求冷纯水洗的电导率小于 30us/cm 。
3.6电解着色
电解着色也是至关重要的工序，不同的底色最终产品的颜色将不同。氧化后的型材分别不着色或是着色成不锈钢色、香槟色、古铜色或黑色底材时，在电泳漆膜厚度为15～20μm时，分别显示出灰色、铂灰、瓷灰、铜灰和蓝灰色。
3.7 电泳
电氟产品与普通电泳产品相比，因为色浆和含氟树脂的加入而有所区别。基本工艺控制见表5，主槽及RO1、RO2槽的固体份、PH值、电导率需要每班测量，W.S.A.值1次/月：
表5 电氟产品电泳工艺控制要点
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工序名称
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槽液成份及要求
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电参数
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槽液温度
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处理时间
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电 氟
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固体份：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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电导率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纯水洗
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固体份：≤1%
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-
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常温
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3-6 min
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电导率≤250us/cm
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PH：7.8-8.0
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RO2纯水洗
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固体份：0.15±0.05
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-
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常温
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4-7 min
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电导率≤125us/cm
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||||
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PH：8.0-8.5
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3.7.1 固体份含量
稳定的固体份含量是保证漆膜厚度和颜色一致的重要参数之一。彩色电氟铝型材主槽的固体份一般≥10.0g/L，浓度波动范围控制在11.0±0.5g/L。
根据固体份的分析结果来添加电氟漆。电氟漆的高光漆：消光漆的比值一般为1:4，即添加100kg电氟漆，需要20kg高光漆配80kg消光漆，通过加漆桶混合后添加。如需提高光泽，可以稍微提高高光漆的比例，按照少量多次进行微调，切不可一次添加过多。
主槽、RO1和RO2的固体份比值大约是100:10:1。如果RO1和RO2的固体份偏高，则需要检查回收效果，清洗膜管。
3.7.2 溶剂添加
溶剂是保证槽液稳定的基础，也是保证光泽和上膜速度的关键。各槽的溶剂添加如下表所示，通过溢流槽添加。
表6 各槽溶剂的工艺范围
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工艺槽
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名称
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单位
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添加量
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ED主槽
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溶剂A
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%
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1.5±0.2
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溶剂B
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%
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1.5±0.2
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溶剂F
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%
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1.5±0.2
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溶剂G
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%
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1.0—2.3
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RO1
RO2
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溶剂A
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%
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1.3±0.2
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溶剂B
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%
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1.2±0.2
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溶剂F
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%
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1.2±0.2
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溶剂G
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%
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1.0—2.1
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3.7.3 PH值与W.S.A值
新型彩色消光电泳的ED主槽PH值控制在8.4±0.2，电导率650-950us/cm。PH值偏高则漆膜溶解加快，槽液不稳定，需要对做离子交换通液处理。W.S.A值务必在工艺范围内＜1.5，酸值高则槽液不稳定，产品容易出现大批量的暗花纹造成批量报废，需要做阴阳离子通液处理。
3.7.4 槽液循环量
由于色浆的加入，必须不断的循环才能保证色浆分散均匀、不沉淀。一般要求槽液循环≥3.5次/小时。生产时比不生产时循环量要稍小，一般生产时变频器参数设置30，不生产时设置35。
3.6 沥水、烘烤固化
烘烤固化前沥水时间一般≥20min，要求表面基本达到干燥。若沥水不干，则最终产品表面会出现干燥痕。烤固化条件是180℃×30min。
4 新型彩色消光电泳颜色的控制
该新型彩色消光电泳的颜色主要通过漆膜厚度和色浆的含量来控制。同一色浆含量条件下，颜色随着漆膜厚度的增加而变深。漆膜厚度一定的条件下，色浆含量越高，颜色越深。
影响漆膜厚度的主要因数有电压、固体份含量、温度和氧化膜厚。电压、固体份含量和温度与漆膜厚度呈正相关，一定范围内这3个因数增大，漆膜的厚度增加，但电泳温度一般控制在22-25度的范围。氧化膜厚和漆膜厚度呈负相关，由于氧化膜是绝缘的，氧化膜越厚，上膜速度越慢，漆膜厚度越薄。为了保持颜色一致，要求漆膜厚度≥15μm。
5 新型彩色消光电泳光泽度的控制
该新型消光电泳的光泽是由高光漆和消光漆两种组分的比例决定的，也与喷砂的效果和碱蚀的效果密切相关。所以，生产中电泳漆一定要按比例添加。当光泽度偏高或偏低时，调整措施如下：
（1）光泽度偏低：
①将溶剂添加至适当范围；
②适当提高高光漆的添加比例；
③选用目数高、粒径稍小的玻璃砂，或适当增大喷砂通过速度；
④适当增大碱蚀铝离子含量，增强碱蚀时的“整平”作用。
（2）光泽度偏高：
①将溶剂调整至适当范围；
②适当降低高光漆的添加比例；
③选用目数小、粒径稍大的玻璃砂，或适当减慢喷砂通过速度；
④将碱蚀铝离子含量保持在工艺范围，≤35g/L；
⑤ED槽做精制处理，除去杂质离子；
⑥增加膜厚。
6 常见质量缺陷的原因及解决措施
（1）色差
现象：颜色超出色板的上下限
原因：漆膜厚度超出范围，过厚或漆膜厚度不足；色浆含量偏高或偏低
解决措施：
①检查漆膜厚度，通过调整电泳电压和时间、固体份含量来适当增加或降低膜厚；
②调整色浆的加入比例。正常情况下，色浆按色浆/原漆=1.5%—3.0%添加，色深降低色浆比例，色浅则在保证膜厚的前提下适当补充色浆。
（2）漆膜厚度不足
现象：在原有工艺条件不变的情况下，漆膜厚度出现下降或上膜困难
原因：固体份含量不足；施工电压过低；溶剂含量低于工艺范围；电泳槽泳透力下降
解决措施：
①调整固体份含量：将固体份含量补充至正常工艺水平；
②适当提高电泳槽施工电压。
③将ED主槽和RO1、RO2槽的溶剂含量调整至工艺范围；
④精制，将杂质离子去除，将PH值、电导率降至工艺范围，溶剂添加至工艺范围，夏季按控制上限添加。
（3）干燥痕
现象：电泳型材大面中间有弯弯曲曲的、不连续的明亮或浅灰色的痕迹，从低端到高端越来越明显。
原因：型材电泳后沥水时间不足。各个面从棱角边缘向中部干燥速度不同，局部未完全干燥就进入烘烤
解决措施：
①延长沥水时间，带表面基本干燥均匀后再烘烤
②溶剂含量不足，将各槽的溶剂含量调整至工艺范围；
（4）酸碱雾斑
现象： 电泳型材上出现的灰白色的尘埃状斑点
原因：氧化车间前处理的的酸碱雾飘入电泳工序，与湿的漆膜发生反应
解决措施：
①对车间的酸槽、碱槽加强抽风，改变车间门窗的位置或注意封闭，对车间空气流向进行导引；
②前处理车间与电泳车间进行隔断，减少酸碱气雾进入电泳车间。
（5）光亮油污斑痕
现象：在电泳型材的上表面或侧面出现的有规律、有方向性的光亮斑点、斑痕
原因：电泳前热水洗或电泳工序受到油污污染
解决措施：
①更换热水或把热水槽表面的油污清理干净；
②检查电泳槽表面，通过硅藻土除油装置将油花去除；
③检查行车传动链条，是否黄油落入工艺槽，若是则清除。
（6）暗纹
现象：型材表面出现的黑色或浅灰色条纹，弯弯曲曲、不连续，在每挂料或每支电泳型材上无明显规律
原因：电泳主槽W.S.A值偏高；热纯水洗水质较差；溶剂含量偏低
解决措施：
①阴阳离子通液，将W.S.A值降低至＜1.5；
②热纯水洗电导率高，采用专用热纯水槽，将电导率控制在60us/cm以下；
③补充溶剂含量，将ED主槽及RO槽的溶剂调整至工艺范围。
（7）漆膜粗糙
现象 ：电泳漆膜不光滑，有粗糙感，摸起来起砂
原因：电泳时电沉积不均匀；溶剂含量低；RO水洗时间不足，表面浮漆未水洗掉
解决措施：
①做精制处理，去除杂质离子；
②阴阳离子通液，将PH值、电导率降至工艺范围；
③电泳槽槽液长期放置，槽液中杂质离子太多，通电时电解反应剧烈，导致电泳漆析出不均匀，漆膜粗糙；
④补充溶剂，将溶剂含量调整至工艺范围；
⑤增加RO水洗时间，将电泳表面浮漆去除。
（8）酸留痕
现象：型材液面位置沿纵向出现的流痕，起皮，有颗粒
原因：夹具或导电大梁上的酸在电泳后流在沥水的漆膜上，酸根与电氟漆反应留下的痕迹
解决措施：
①氧化后对大梁和挂具进行喷淋水洗，彻底清洗大梁和挂具上的酸水；
②挂具、导电梁结垢太多，要定期清理和更换。
7 总结
新型含氟彩色消光电泳有着产品性能高、工艺管理简单的特点。随着人们生活水准的提高，对电泳型材的要求也越来越挑剔。该新型含氟彩色消光电泳由于消光处理，高档典雅、细腻柔和，同时又具有超强的耐候性、使用寿命超长，以及优异的自洁性、不沾水、不沾油，是继阳极氧化、粉末喷涂、氟碳喷涂、透明电泳以及普通消光电泳之后的新一代更新换代产品，必将引领市场的发展方向、受到越来越多消费者的青睐。
参考文献
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[4] 王英善.消光电泳生产中常见问题的原因分析与解决对策[C]. LW2013-第五届铝型材技术（国际）论坛文集，2013：1069-1071
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