铝材的几种化学预处理
一、概述
铝材在大气中易被污染和腐蚀，表面会产生一层自然氧化膜和其他污染物，有的还会产生一些划痕、碰伤等缺陷。在进行一些表面处理前进行的一些加工方式有时会让铝材沾上一些油脂和灰尘等污染物，为了提高铝材表面处理的效果并使后期阳极氧化更顺利的进行，铝材必须进行表面预处理。
铝材表面预处理一般为机械预处理、电化学预处理和化学预处理这三类。其中最常用且最常见的是化学预处理，因为这是最经济的铝表面预处理工艺。采用化合物溶液或溶剂对铝表面进行预处理，可以有效的去除铝材表面的油脂、划痕、污染物和自然氧化膜等，使铝材获得洁净、湿润、均匀的表面。
二、脱脂
脱脂是铝材化学预处理的第一道工序，目的是清除铝材表面的油脂和灰尘等污染物，使后面的碱洗比较均匀，以提高阳极氧化膜的质量。脱脂质量的好坏可通过表面润湿性效果来检查，铝材经过脱脂、水洗后，表面应完全均匀润水，并以润水膜连续性至少保持30s以上为合格。铝材脱脂常见的有三种，酸性脱脂、碱性脱脂和有机溶剂脱脂。
酸性脱脂
酸性脱脂大多在常温下进行，生产控制容易而且成本较低，目前已替代传统的碱性脱脂，成为铝材脱脂的主体工艺。在以硫酸，磷酸或硝酸为基的酸性脱脂溶液中，油脂会发生水解反应，生成甘油和相应的高级脂脂肪酸，在溶液中添加少量的润湿剂和乳化剂，则有利于油脂的软化、游离、溶解和乳化，提高脱脂效果。当酸性脱脂溶液中硫酸含量不足时，也可利用阳极氧化槽内的“废硫酸”来补充，这样既可确保脱脂槽液所需的硫酸浓度并且同时可以有效降低阳极氧化槽内的铝离子浓度，又不需要增加脱脂的生产成本和废水处理负担。
碱性脱脂
相比酸性脱脂的常温工作条件，碱性脱脂是需要加热进行的。溶液需要加温，生产成本提高的同时，生产控制的难度也提高。碱性脱脂溶液一般控制温度为45~65°C，在生产过程中温度常常会下降，不得不需要频繁加热升温。一般情况下温度过低或过高，都对脱脂处理效果产生较为严重的影响，甚至可能导致产品报废，为此有条件的厂家最好安置温度自控装置。
另外，碱性脱脂剂的浓度范围控制相对酸性脱脂剂要窄得多，生产过程中还必须注意控制浓度变化。
最后，与酸性脱脂的作用原理（水解反应）不同，碱性脱脂的作用原理是碱与油脂发生皂化反应，生成甘油和可溶性的肥皂，用皂化反应来消除油脂与铝材表面的结合，从而达到脱脂的目的。
有机溶剂脱脂
有机溶剂脱脂的原理是利用油脂易溶于有机溶剂这一特点进行脱脂。可供选择使用的有机溶剂为:四氯化碳、三氯乙烯、苯、汽油、煤油、酒精和丙酮等。
有机溶剂脱脂的优点是能溶解皂化油和非皂化油，有很强的脱脂能力，而且速度快；且不用担心腐蚀铝材或使铝材失光等问题，经有机溶剂脱脂后只需很短的后道处理即可完成清洗，这有效保持原有抛光获得的光亮度。
但一般我们都不建议使用有机溶剂脱脂，除非真的需要（请保证在安全的前提下进行），否则尽量避免使用，因为有机溶剂挥发性强，易燃有毒，成本高，不适用于大批量、大工件铝材生产使用。一些对铝材表面要求极高的产品（如电子设备外壳，手机外壳、电器、航天航空等）不适合使用有机溶剂脱脂，因为有机溶剂脱脂后，效果不如酸性脱脂和碱性脱脂，获得的表面往往有一层残留薄膜，需要进行下一步的处理。时间和成本上都不建议使用有机溶剂脱脂。
三、碱洗
碱洗也叫碱蚀洗或碱浸蚀。碱洗的工艺过程即为将铝材放入以NaOH为主成分的强碱性溶液中浸蚀，目的是进一步去除表面的脏污，彻底去除铝表面的自然氧化膜，得到纯净的金属基体。这一过程为随后阳极氧化均匀导电、生成均匀阳极氧化膜打下良好的基础表面。如果适当延长碱洗时间，还能使铝材表面趋于平整均匀，消除铝材表面轻微的粗糙痕迹，如模具痕、碰伤、划伤等；较长时间碱洗，可获得没有强烈反光的均匀柔和的漫反射表面(即砂面)。但是不能过度碱洗，一方面，这会浪费铝资源，另一方面，这会使铝材出现尺寸偏差，而且可能露出原有内部组织缺陷(如粗晶、偏析等)。
原理：铝表面都有一层自然氧化膜(约0.01~0.05μm)，因此，碱洗过程首先是自然氧化膜的溶解，即自然氧化膜与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水。在这个反应过程中接连发生了一系列的化学反应、水解反应、脱水反应。相关反应看如下：
Al2O3+2NaOH=2NaAIO2+H2O(1)
2A1+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑(2)
2NaAlO2+4H2O≒2AI(OH)3↓十2NaOH(3)
2Al(OH)3—→Al2O3+3H2O(4)
碱洗经常会遇到流痕、斑点、外观粗糙等缺陷，我们应该怎么做才能避免这些缺陷呢？
①加快转移，铝材从碱洗槽中取出，应尽快转移到水洗槽进行水洗；
②降低碱洗槽液温度；
③降低槽液中的氢氧化钠浓度；
④采用符合国家标准的自来水；改用硝酸或硝酸加硫酸除灰；在水洗槽内加人1~5g/LHNO3也可有效抑制水中氯离子的腐蚀影响。
⑤选用晶粒度符合国家标准的挤压铝棒；控制好挤压制品的出口温度；加强挤压后的淬火；合理控制碱洗速度等。
四、除灰
除灰也叫中和或出光。铝材经碱洗后，表面时常会附着一层挂灰，挂灰主要由不溶于碱洗槽液的铜、铁、硅等金属间化合物及其碱洗产物组成。因为这层挂灰不溶解于碱液，所以我们需要进行除灰，目的就是要除净这层挂灰，以防止后道阳极氧化槽液的污染，使阳极氧化后获得外表干净的阳极氧化膜。
在工业化大生产中，通常采用酸性溶液将挂灰溶解除去。其中硝酸是传统除灰工艺常用的除灰槽液，因为硝酸是强氧化性的强酸，其溶液的溶解能力很强，几乎能够除去碱洗后残留在铝材表面上的各种挂灰，又不会损伤铝基体，但硝酸含氮，不环保，不符合环保的的要求。于是慢慢被硫酸除灰替代了。
硫酸除灰的操作温度是常温，操作时间要比硝酸稍延长-些。因为金属间化合物等残留的挂灰在氧化性的硝酸中的溶解速度比在非氧化性的硫酸中要迅速得多，而硝酸恰好是强氧化性的酸，硫酸为非氧化性酸。另外，铝材在硫酸除灰溶液中没有得到钝化保护，在除灰后面的水洗槽中铝材不可停留太久，否则容易出现雪花状腐蚀斑点。在硫酸除灰溶液中添加一些氧化性物质可以增加除灰槽液的氧化性，提高除灰效果，如过氧化氢、硝酸盐、三氯化铁、高锰酸钾或铬酐等氧化性物质。此外，硫酸除灰还具有生产成本较低、经济效益良好、比硝酸除灰更环保和安全等优点。
五、氟化物砂面处理
氟化物砂面处理是利用氟离子使铝材表面产生高度均匀、高密度点腐蚀的一种酸性浸蚀工艺。在浸蚀过程中，发生了多个反应，（相关反应方程式如下）从而实现消除挤压痕和平整表面之目的。
Al2O3+6HF→2AlF3+3H2O
3F–+Al→AlF3
2H+十Al–→Al3++H2↑
6F–+Al3+→AIF3-6
AIF3-6十Al2O3●3H20→Al3(OH)3F6+3OH–
工艺优点：
①铝耗低，一般只有5~15kg/t；
②能有效缓解粗晶和焊合线缺陷；
③槽液沉淀物处理方便。
工艺缺点：
①氟离子较高，存在环境污染问题；
②需定期或连续除去槽液内的沉淀物；
③表面不易起砂或砂粒太粗；
④工艺路线较长。
结论
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