GB T 23612-2009 铝合金建筑型材阳极氧化与阳极氧化电泳涂漆工艺技术规范.pdf

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1、ICS 2522001H 61 a酉中华人民共和国国家标准GBT 236 1 22009铝合金建筑型材阳极氧化与阳极氧化电泳涂漆工艺技术规范Anodizing and electrophoretic painting technical specificationon wrought aluminium alloy extruded profiles for architecture20090415发布 20100201实施宰瞀鹊鬻瓣訾矬瞥星发布中国国家标准化管理委员会“刖 罱GBT 236 122009本标准由中国有色金属工业协会提出。本标准由全国有色金属标准化技术委员会归口。本标准主要起草

2、单位：广东坚美铝型材厂有限公司、中国有色金属工业标准计量质量研究所。本标准参与起草单位：广东兴发铝业有限公司、广东省广亚铝业有限公司、佛山市南海华豪铝型材有限公司、福建省南平铝业有限公司、福建省闽发铝业股份有限公司、广东新合铝业有限公司、广东凤铝铝业有限公司、广东豪美铝业有限公司、苏州罗普斯金铝业有限公司。本标准主要起草人：卢继延、葛立新、戴悦星、陈文泅、潘学著、蓝安英、黄冈旭、朱耀辉、杨伏丝、陈慧、周春荣、颜廷柱。铝合金建筑型材阳极氧化与阳极氧化电泳涂漆工艺技术规范GBT 2361220091范围本标准规定了铝合金建筑型材阳极氧化与阳极氧化电泳涂漆生产工艺的术语、定义、设备要求、基材质量要求

3、、生产工艺要求、工艺参数监测和产品质量控制。本标准适用于铝合金建筑型材表面经阳极氧化或阳极氧化电泳涂漆(水溶性清漆或色漆)处理的生产工艺。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 4957非磁性基体金属上非导电覆盖层覆盖层厚度测量涡流法GB 52371铝合金建筑型材第1部分：基材GB 52372 铝合金建筑型材第2部分：阳极氧化着色型材GB 52373铝合金建筑型

4、材第3部分：电泳涂漆型材GBT 80053铝及铝合金术语第3部分：表面处理GBT 9286色漆和清漆漆膜的划格试验3术语、定义GBT 80053中的术语适用于本标准。4设备要求41生产设施411处理槽4111材料和布局处理槽所采用的材料应不会被槽液腐蚀并且不能污染槽液。处理槽的布局应合理，避免槽液受到污染。4112处理槽的容量处理槽的体积应满足生产的要求，并确保满足工艺参数(如电流密度、温度等)的要求。412电解液的冷却设备冷却设备必须能够吸收在电解过程中所产生的热量，确保符台工艺温度要求。正常生产情况下，设备的冷却能力宜达到公式(1)的要求：K一0003 6I(V+3) (1)式中：K冷却能

5、力，单位为焦耳每小时(Jh)；J最大电流，单位为安培(A)；V最大电压，单位为伏特(V)。1CBT 236122009413电解液的搅拌设备阳极氧化时，对电解液应进行适当的搅拌，确保槽液温度均匀稳定，并达到散热的效果。搅拌方式一般可采用气体搅拌或循环泵搅拌，搅拌用气体要求无油。414加热设备为了保证槽液的生产温度达到工艺要求，对于需要加热的处理槽应安装加热设备，并要求加热设备的加热能力能够确保槽液温度控制在要求工艺范围内。415供电设备4151 供电设备应满足生产要求。供电设备应安装相应的电压表和电流表，其中电压表的最小刻度不大于标称值的2，电流表的最小刻度不大于标称值的5，并且电压表和电流表

6、需要按规定的检定周期进行检定，其准确度等级应达到15级。4152阳极氧化电源一般采用直流电(DC)氧化电源，也可采用脉冲电流(PC)氧化电源、交流电(Ac)氧化电源和交直流叠加(Ac+DC)氧化电源。通常，工业上采用可控硅(SCR)控制或滑动电刷自动变压器控制的整流器提供直流电。4153电泳涂漆的直流电源装置应具备过流，缺相、输出短路、设备超温等故障自动检测和保护系统以确保设备的安全运行，并要求纹波系数小于5。416 回收装置及废水处理装置4161 电泳涂漆工序应安装回收装置。4162阳极氧化预处理工序、阳极氧化工序、着色工序和封孔工序等，能进行回收的工序宜安装回收装置(如硫酸回收装置等)。4

7、163阳极氧化生产线和阳极氧化电泳涂漆生产线应有废水处理设备(如酸、碱处理设备)。417挂具4171 挂具必须导电良好，确保工作电流良好而均匀的传导到每一支铝合金型材上。4172挂具的设计和维护应避免槽液问的交叉污染。418固化炉4181 同化炉应安装温度控制仪及超温报警系统。温度控制仪应可直接显示炉内的温度数据。4182固化炉的上下温差一般不高于20。4183固化炉的温度上限应大于涂料固化温度。419导电阴极板4191导电阴极板应选择合适的材料。4192导电阴极板表面积与设计处理型材面积和整流器额定处理能力相匹配。4193导电阴极板排布合理，以确保电流分布均匀。4194阳极氧化及电泳阴极板应

8、配置极罩。4110车间空气净化装置阳极氧化槽区域宜安装抽风设施，保证车间内部环境及避免酸碱雾造成品质异常。42分析仪器和检测设备根据检验项目不同分为日常检验用仪器、设备和定期检验用仪器、设备，具体如表l所示。表1仪器、设备分类 检验项目 分析仪器、检测设备 备 注分析天平、恒温干燥箱、酸式日常检验用槽液分析滴定管、碱式滴定管、移液管和分析天平最小读数为0000 1 g仪器、设备 容量瓶、酸度计、离子计和电导仪等2表1(续)GBT 236122009仪器、设备分类 检验项目 分析仪器、检测设备 备 注1涡流测厚仪的测量范围应不小于涂层厚度范围；膜厚 涡流测厚仪2涡流测厚仪的准确度要求应达到GBT

9、 4957的规定封孔质量恒温水浴锅或恒温箱、分析天 恒温干燥箱、恒温水浴锅或恒温箱的控温平、恒温干燥箱 灵敏度应为士1日常检验用仪器、设备 1划格器、粘胶带应符合GBT 9286的规定，其中划格器刀刃间隔为1 mm；漆膜附着性 划格器、粘胶带 2划格器为阳极氧化电泳涂漆工厂必备的检测设备，仅有阳极氧化处理的工厂不必具备划格器此为阳极氧化电泳涂漆工厂必备的检测漆膜硬度 高级绘图铅笔 设备，仅有阳极氧化处理的工厂不必具备荧光紫外灯人工加速耐候仪耐候性和(或)氙灯人工加速耐候仪耐磨性 落砂试验仪定期检验用 耐盐雾腐蚀性 盐雾试验箱仪器、设备 1炉温追踪仪的测量范围应大于涂料的固化温度范围；固化炉温度

10、曲线 炉温追踪仪 2炉温追踪仪一般至少需要四条测温线，其中一条测空气温度，另外三条测量炉内上、中、下三个部位的型材实际温度5基材质量要求基材质量应符合GB 52371的规定。6生产工艺要求61一般要求611上排时，型材间应有适当的间距，以保证氧化膜均匀。612卧式生产线上排时应有一定的倾斜度，倾斜度宜控制在5 9左右。613在经过每一次处理(如预处理、阳极氧化处理、着色处理、封孔处理和电泳涂漆处理)之后都至少应进行水洗一次。有些处理步骤应进行几次水洗，如阳极氧化处理之后至少应进行两次水洗。有些水洗工序应采用去离子水进行，如在电泳涂漆之前，宜采用在20下测得电导率小于等于30iscm的去离子水中

11、清洗干净。有条件的情况下，水洗槽中的水应进行过滤。614卧式生产线型材吊进、吊出槽液时应斜进、斜出，倾斜度宜控制在30。左右。615根据企业的生产设备、表面处理要求和产品质量要求等因素不同，阳极氧化与阳极氧化电泳涂漆生产工艺也可能不同，阳极氧化典型工艺流程图如图1所示，阳极氧化电泳涂漆典型工艺流程图如3GBT 236122009图2所示，阳极氧化与阳极氧化电泳涂漆典型工艺如表2所示。图1 阳极氧化典型工艺流程图图2 阳极氧化电泳涂漆典型工艺流程图表2序号 工序 处理时间 槽液成分 温度 备注按脱脂剂供应商的1 脱脂 根据表面要求确定 室温 可用阳极氧化的“废酸”要求规定水洗1 o5 min2

12、rain 自来水 室温 PH32水洗2 05 min2 min 自来水 室温 PH430 gL60 gL的氢氧化3 碱洗 根据表面要求确定 4060钠(通常加长寿命添加剂)水洗1 05 mln2 min 自来水 室温4水洗2 05rain-2mln 自来水 室温4表2(续)CBT 236 122009序号 工序 处理时间 槽液成分 温度 备注O5 mm2min 80 gL120 gL的硝酸 室温130 gL225 gL的硫酸2 rain-5 rain 室温 可用阳极氧化的“废酸”(游离硫酸)5 去灰5 gL20 gL的硝酸，1 min5 rain 130 gL225 gL的硫酸 室温(游离硫酸

13、)水洗1 05 min2 min 自来水 室温6水洗2 05 rain-2 rain 自来水 室温 PH4按膜厚而定，130 gL200 gl，的硫酸 氧化电压：10 V20 v；7 阳极氧化 (游离硫酸)，铝离子浓度 20土2 电流密度：一般20 min60 min5 gL-Z0 gL 10 Adin220 Adin2水洗1 O5 nun2rain 自来水 室温8水洗2 O5 rain-2 min 自来水 室温 pH4专为染色而设，如电解中和 3 mm5rain 20 gL的碳酸氢钠 室温着色，可取消此工序。910 gLZ0 gL的染按颜色而定， 金黄色用草酸铁铵或染色 4555 pH值55

14、65一般1 rain-10 rain 草酸铁钠，或按供应商的技术要求确定按供应商的技术要求确定6 gL20 gL的硫酸，10 电解着色 按颜色深度而定 2025 pH值1o6 gL18 gL的硫酸锡(SnSq)，添加剂水洗1 05 min2 min 自来水 室温11水洗2 05 min2 min 去离子水 室温按2 mlnpmlZ 沸水封孔 去离子水 96以上 pH值5-83 mintLm计算高温水蒸气 100 水蒸气压力81 060 Pa-13 10 mln15 rain 去离子水封孔 110 101 325 Pa按08 minpm-镍离子浓度为08 gL冷封孔 18 gL，氟离子浓度为 室

15、温 pH值556512 mintm计算03 gL-08 gL。冷封孔后处理前14 按08 mlnpm去离子水 6080 必须先彻底清洗工件冷封孔 12 min1m计算 附着的冷封孔溶液后处理按08 mintlm- 硫酸镍浓度为不低于6012 minpm计算 5 gI10 gI。按封孔剂供应商的 按封孔剂供应商的15 中温封孔 4080技术要求确定 技术要求确定5GBT 236 122009表2(续)序号 工序 处理时间 槽液成分 温度 备注热水洗1 1 min-5 rain 去离子水 7080 pH值4-6纯水洗2 2 m1n-4 rain 去离子水 室温 pI-值56丙烯酸系电泳漆pH值7O

16、85，极间距离电泳涂漆 2 min-4 rain 1825 500 mm-700 mm，固体分31216 极比05-10水洗1 05 rain-3 min 去离子水 室温水洗2 05 min-3 rain 去离子水 室温滴干固化 按电泳漆供应商要求确定62阳极氧化预处理621脱脂处理6211 型材阳极氧化处理前都应进行脱脂处理，脱脂处理的目的是除掉铝表面的油污，以保证均匀碱洗和减少对碱洗的污染，从而提高阳极氧化质量。6212脱脂处理溶液可选择适宜的脱脂剂进行，其中以硫酸溶液最为常见。6213脱脂处理方式可选用喷淋法或浸渍法进行。6214槽液浓度应符合脱脂剂供应商提供的技术要求。脱脂处理典型工艺

17、见表2。622碱洗处理6221碱洗处理的目的是去除铝表面自然氧化膜和进一步除掉油污。碱洗是阳极氧化前影响表面质量的关键性工序。6222碱洗处理典型工艺见表2。623去灰处理6231 去灰处理的目的是除掉碱洗后残留在铝型材表面的黑灰。6232去灰溶液采用酸性溶液进行，一般采用硝酸溶液、硫酸溶液或硝酸硫酸混合溶液进行。6233去灰处理典型工艺见表2。63阳极氧化处理铝合金建筑型材主要是采用硫酸阳极氧化处理，其他阳极氧化处理(如铬酸阳极氧化处理、硫酸一草酸阳极氧化处理等)也可使用。阳极氧化处理典型工艺见表2。631电解槽液成分硫酸阳极氧化处理槽液成分主要控制硫酸浓度和铝离子浓度。硫酸浓度对电解液的导

18、电性、氧化膜的耐蚀性和耐磨性以及封孔质量等都有影响。632电解槽液温度电解槽温度过高，氧化膜的硬度、耐腐蚀性和耐磨性差；电解槽温度过低，氧化膜的透明度和染色性差，易引起着色不均匀。铝合金阳极氧化的温度范围应根据电解槽液类型、铝合金类型、阳极氧化条件以及阳极氧化膜的性能要求等因素确定。633阳极氧化电压阳极氧化电压应根据铝合金类型、电解槽液类型、电解槽液浓度、铝离子浓度、槽液温度以及搅拌强弱等因素确定。634阳极氧化电流密度恒电流直流阳极氧化是最普通、最常用的方法。电流密度应根据铝合金类型、电解槽液类型、电解槽液浓度、槽液温度、电源波形以及搅拌强弱等因素确定。RGBT 236122009635电

19、解时间原则上在电流密度恒定时，在一定范围内，阳极氧化膜的厚度与电解时间成正比。在恒电流密度阳极氧化时，就是简单地用电解时间来控制阳极氧化膜的厚度，因此电解时问应根据所需生产的氧化膜厚度来确定。64着色铝合金阳极氧化的着色方法有电解着色和染色等。电解着色阳极氧化膜的封孔性能、耐腐蚀性能和耐候性能都比较好，操作成本也比较低，已广泛应用于建筑铝合金型材阳极氧化膜的着色工艺。其他着色工艺也可使用，但其产品质量应符合GB 52372或GB 52373的规定。由于采用的着色工艺不同，其着色工艺参数也不同，着色槽的槽液成分、槽液温度和着色时间等工艺参数应按着色剂供应商提供的技术要求来确定。着色处理典型工艺见

20、表2。65封孔多孔型阳极氧化膜的封孔是保证铝合金型材耐腐蚀性、耐候性、耐磨性，从而获得持久的使用性能的关键工序。常用的封孔处理方法有热封孔、冷封孔和中温封孔等。封孔处理典型工艺见表2。651热封孔铝合金阳极氧化膜的热封孔主要有沸水封孔及高温水蒸气封孔两大类，其封孔原理都是热一水合封孔。沸水封孔对水质要求非常高，通常情况下，沸水封孔中各种杂质离子的容许含量如表3所示。表3Fe2+或 二氧杂质离子 A13+ Ca2+ Mr+ S一+ Cl F No， Pn卜 S04 2一 草酸Fe3+ 化硅最大容许含量100 1 000 60 1 000 400 1 000 14 1 000 7 450 17 1

21、 000(sgg)652冷封孔冷封孔工艺一般是以氟化镍为主要成分，通常情况下，冷封iL槽液的杂质容许含量如表4所示。冷封孔之后通过一定的陈化时间才能达到封孔质量指标，陈化时间和陈化效果与环境温度、环境湿度有明显关系，通常可采用冷封孔后处理来快速达到预期的陈化效果。653中温封孔中温封孔应根据封孔剂不同选择不同的工艺技术，这类工艺技术的目的通常是为了减少能耗、降低污染、提高效率改进品质和易于操作。表4杂质 最大容许含量(mEL)Na+、K+ 300A13+ Z50NH。+ l 500Pn 3 5So2 4 00066电泳涂漆处理电泳涂漆处理主要应控制好槽液固体分、pH值、电泳温度、电导率、电泳电

22、压、电泳时间、极间距离和阳阴极面积之比(极比)等工艺参数，这些工艺参数与电泳涂漆设备、电泳漆有关，电泳涂漆型材生产企业应根据电泳涂漆设备的性能和电泳漆的性质选择合适的电泳涂漆生产工艺。电泳涂漆处理典型工艺见表2。661槽液固体分槽液固体分是电泳涂漆处理中重要的工艺参数之一，它与电泳涂层的质量密切相关。固体分过低，7GBT 236122009可导致漆膜变薄，易产生针孔；固体分过高，漆膜可能变粗糙。662 pH值电泳液的pH值是确保电泳树脂的水溶性以获得高质量电泳涂层的重要参数。pH值过低，电泳树脂的水溶性差；pH值过高，水的电解加剧而析出大量气泡，导致泳透率下降。663电泳温度在电泳涂漆处理过程

23、中，由于有直流电压施加于槽液中，使槽液温度有上升的趋势，当槽液温度过高时，将会影响漆膜质量。664电泳电压电泳电压是由电泳树脂本身的分子量和结构特性决定的，一般有适用的电压范围，在此范围内，漆膜厚度随电压的升高而增加。当电泳电压过高，将会影响漆膜质量；当电泳电压过低，成膜速度缓慢，甚至无法成膜。电泳电压与槽液的固体分、温度、pH值、电导率、极间距离、工件的表面特性如阳极氧化膜的厚度、有无电解着色、着色所用的盐类、颜色的深浅等因素有关，因此应在特定的电泳液体系中，根据工件的表面状况经常调整电泳电压，使其在最佳的范围。665电泳时间电泳时间应根据所需形成的漆膜厚度来确定，当电泳时间过短时漆膜厚度偏

24、低，当电泳时间过长时将可能导致漆膜变粗糙。666极间距离和阳阴极面积之比(极比)极间距离太小，沉积在工件各部位的漆膜厚度不均匀；极间距离太大，电沉积效率降低。阳阴极面积之比(极IZ)应选择恰当，当阳极面积过大，易产生异常电沉积，漆膜变粗糙；当阳极面积过小，电沉积效率降低，涂膜变薄。667精制处理在生产过程中，电泳槽液会逐渐受到杂质离子的污染，为了有效去除杂质离子，则需要进行精制处理。其原理是用离子交换树脂法把杂质去除，并对槽液pH值进行调整。67回收处理在丙烯酸系的阳极电泳涂漆过程中，通常采用RO法(即反渗透法)回收装置对漆液进行回收处理，以降低漆液的损耗、稳定槽液成分，并有利于环境保护。68

25、固化681 电泳型材在涂漆之后要进行固化，固化条件应根据电泳漆供应商提供的技术要求来确定，并应确保漆膜固化完全。682固化炉应保持清洁。7工艺参数监测71槽液成分711应按化学药品供应商提供的技术要求分析每个处理槽溶液的成分，分析频次建议每天(24 h)至少分析一次。712槽液分析结果应作记录，并注明分析日期。72槽液温度721 在每个处理周期内建议测量氧化槽和封孔槽槽液温度一次。722在阳极氧化处理和封孔处理结束前应测量槽液温度。723温度测量结果应作记录，并注明测量日期和测量时间。73封孔槽和电泳槽槽液的pH值731 在每天(24 h)建议至少测量封孔槽和电泳槽槽液pH值一次。732 pH值测量结果应作记录，并注明测量日期和测量时间。RGBT 23612200974电泳槽槽液的电导率741在每天(24 h)建议至少测量电泳槽槽液电导率一次。742电导率测量结果应作记录，并注明测量日期和测量时问。75固化温度751如果型材进行阳极氧化电泳涂漆处理，则每个处理周期建议记录一次温控仪上显示的温度。752每月宜测试一次固化炉温度曲线。8产品质量控制阳极氧化型材、阳极氧化电泳涂漆型材的产品质量应分别符合GB 52372和GB 52373的规定。