一、序言

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

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

但是，多年來鋁型材行業(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

用酸式脫脂材料時沒必要擔(dān)憂是否可以把長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，問題僅僅在于采用“過度酸洗”的做法是否正確？由此導(dǎo)致鋁型材的過度浪費(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，而不是無限的強(qiáng)化蝕刻量。

二、脫脂機(jī)理簡述

要想評價一條噴涂前處理生產(chǎn)線的工藝過程是不是適當(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

就廣普性意義上來說，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)油的去除過程均屬于將油脂轉(zhuǎn)化成“皂”的化學(xué)過程，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落入處理液中。這是個物理過程，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

工藝過程會顯得比較怪異？為什么鋁型材行業(yè)會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)會是目前這個樣子的？

三、堿式脫脂藥劑的前處理過程

堿式藥劑脫脂的前處理過程是早期的工藝過程，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提高噴涂層附著力無效的。

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 過量時

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

（2）HNO₃ 過量時

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

（1）     對鋁金屬這個特定的材質(zhì)而言，強(qiáng)堿對其帶來的腐蝕強(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，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)入了酸式脫脂的時代。

四、酸式脫脂藥劑的前處理過程

酸式脫脂藥劑的前處理過程是堿式藥劑前處理過程的改進(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”，因而沒有酸可以“除油”。酸式藥劑在脫脂過程中可以發(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)的過程中都會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，即使酸的濃度很高時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，對于含有鉻的鈍化材料也一樣，一旦離開了氟，“鉻化”槽液便難以在較低溫度下使用，而且當(dāng)槽液中的氟含量過低時還會導(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。這就是所有的無機(jī)酸都需要密閉儲存的緣由。之所以鋁型材的立式前處理過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廠房和設(shè)備完成的損害。

（2）     由于被處理工件與各個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，甚至設(shè)置了兩到三個脫脂工序，增大了設(shè)備的投資。

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

（4）     對于立式線而言，非常容易造成鋁型材的上、下兩個端部涂層的附著力不良。工件的上端部會因“欠腐蝕”而導(dǎo)致污物殘留；工件的下端部因“過腐蝕”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，即使是沒有“去氟”這種嚴(yán)厲的環(huán)保要求，取代酸式脫脂材料也會是必然的發(fā)展趨勢。

 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、“無氟脫脂”技術(shù)的展望

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