概況

隨著(zhù)鋁冶煉和加工技術(shù)發(fā)展，鋁制品現已廣泛應用于航空，建材、車(chē)輛、船舶、輕工等部門(mén)。在國外的先進(jìn)工業(yè)化國家如美、英、日本等國，從二十年代開(kāi)發(fā)工業(yè)生產(chǎn)鋁制品陽(yáng)極氧化膜算起，近六十年來(lái)，鋁制品的表面處理技術(shù)發(fā)展極為迅速。以輕工產(chǎn)品而言，應用自動(dòng)化設備，嚴格的工藝氧化出來(lái)的產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)膠版印刷，熱轉移印花著(zhù)色，電泳涂漆等裝飾性處理，將使產(chǎn)品給人以十分美觀(guān)、精致的外觀(guān)。我國的鋁制品工業(yè)起步較慢，但發(fā)展也很快。從解放初僅有幾個(gè)小企業(yè)到現在已擁有遍布全國一百多個(gè)較大企業(yè)，年產(chǎn)量超過(guò)五萬(wàn)噸。但是隨著(zhù)人民生活水平不斷提高，鋁制品仍遠遠不能滿(mǎn)足人民生活需求，特別是和國外同類(lèi)產(chǎn)品相比，在質(zhì)量和花式品種方面，差距很大，顯示了我國鋁制品加工和表面處理技術(shù)相對落后。近幾年，通過(guò)頻繁的國內外科技交流，以及科技工作者的努力，試驗和采用了一些新工藝和新技術(shù)，但總的來(lái)說(shuō)，我國鋁制品表面處理技術(shù)方面尚處于待開(kāi)發(fā)的發(fā)展時(shí)期。

一、氧化前的表面處理

鋁制品材質(zhì)成份，純度對鋁氧化的氧化膜層質(zhì)量的影響早就為科技工作者所了解。但是在工業(yè)生產(chǎn)中，國內鋁制品板材的表面加工質(zhì)量嚴重影響陽(yáng)極氧化產(chǎn)品質(zhì)量，這一矛盾越來(lái)越突出。國外鋁制品板材均經(jīng)過(guò)銑面處理，平滑如鏡，氧化后質(zhì)量極佳。而我國，鋁材往往光澤度不高，氣泡，劃傷，重皮粗糙等現象十分嚴重，經(jīng)陽(yáng)極氧化處理后，這些疵點(diǎn)依然顯露出來(lái)。裝飾性較強的工藝如多種圖案印花，熱轉移印花等由于板材質(zhì)量表面狀態(tài)不良而造成效果不佳現象尤為嚴重。所以提高板材外觀(guān)質(zhì)量就成為保證鋁制品氧化最佳質(zhì)量的重要一環(huán)。

在鋁制品氧化前除油處理方面，大多數工廠(chǎng)仍沿用弱堿化學(xué)除油或苛性鈉除油洗白，但近年來(lái)，已有越來(lái)越多的工廠(chǎng)采用添加表面活性劑的方法進(jìn)行除油。利用表面活性劑的獨特理化性質(zhì)、降低表面張力、乳化、增溶發(fā)泡和本身對堿、硬水等有良好化學(xué)穩定性的作用，來(lái)提高了除油凈化效果，并使堿性表面形成一層泡沫層，抑制堿霧逸出，減少污染，改善操作條件。如天津鋁制品三廠(chǎng)介紹用天津或上海合成洗滌劑廠(chǎng)生產(chǎn)的AS陰離子型表面活性劑進(jìn)行鋁盆洗白，就收到較好的經(jīng)濟效果。其具體工藝是:苛性鈉(NaOH)10%；溫度97～100℃；時(shí)間5～7秒。表面活性劑AS添加量約為0.2克/升，視情況增減。

為使鋁制品表面光亮平滑，經(jīng)成型后的鋁制品一般都經(jīng)過(guò)機械拋光。但機械拋光后進(jìn)行氧化，只能得到平滑的氧化膜，光澤度往往還不夠。對要求高光澤裝飾性氧化膜的產(chǎn)品，經(jīng)機械拋光后還要進(jìn)行化學(xué)拋光或電解拋光。純鋁或高純鋁鎂合金經(jīng)化學(xué)拋光或電解拋光后能獲高反射系數的光澤表面，特別是電解拋光，能獲得令人十分滿(mǎn)意的效果。遺憾的是，一般三酸化學(xué)拋光溶液由于含有硝酸(HNO3)，加溫操作，分解出二氧化氮(NO2)氣體而產(chǎn)生“黃龍”公害。而質(zhì)量?jì)?yōu)良穩定的電解拋光液都含有鉻酐，從而產(chǎn)生含鉻廢水、污染環(huán)境，造成三廢處理問(wèn)題。很自然，人們都想研試不產(chǎn)生“黃龍”的化學(xué)拋光和不含鉻的電解拋光工藝。浙江黃巖熒光化學(xué)廠(chǎng)生產(chǎn)的“鋁件無(wú)黃煙化學(xué)拋光添加劑WXP”，在北京環(huán)保部門(mén)協(xié)助下通過(guò)了鑒定。添加劑WXP系用于磷酸，硫酸型拋光溶液的發(fā)亮劑，并兼有抑制酸霧的作用。所用工藝配方是:磷酸(比重d=1.7)工業(yè)純800毫升/升；硫酸(比重d=1.84)工業(yè)級200毫升/升；WXP為2毫升/升；溫度95～120℃。新配溶液每升應加入3克鋁。由于該配方中不含硝酸，所以?huà)伖鈺r(shí)不產(chǎn)生“黃龍”公害；抑制酸霧效果也不錯。

至于不含鉻酐的電解拋光，許多文章都列舉了不少配方，大多是在磷酸，硫酸為主的拋光液中加入些有機酸(比如檸檬酸、酒石酸，草酸)或醇(比如乙醇、丁醇、甘油)等，以圖通過(guò)這些添加劑取代鉻酐對鋁表面起緩蝕拋光作用。但經(jīng)試驗，這類(lèi)配方存在成本高，電解液穩定性差等缺點(diǎn)，難于在大工業(yè)生產(chǎn)中推廣使用。據報導，上海有不少單位已致力于無(wú)鉻酐電解拋光試驗有些廠(chǎng)最近還通過(guò)了鑒定。我們期待各地同行在這方面能有突破性的試驗成果。

二、氧化工藝

硫酸法、草酸法、鉻酸法氧化工藝特別是硫酸陽(yáng)極氧化法幾乎為每一個(gè)從事鋁制品表面處理的人無(wú)所熟知。這幾種氧化方法各有其特點(diǎn)和適用范圍，如草酸法，能取得較厚的氧化膜層，氧化膜本身就帶些裝飾性色彩，但該法成本高，消耗電能大。硫酸法氧化膜層透明無(wú)色，吸色性能好，加上電解液成份簡(jiǎn)單穩定，工藝操作容易，成本低，所以更得到廣泛應用。但硫酸法槽溫控制范圍小，升溫快，往往要加裝冷凍設備，這又成為一困難。在日本、早就開(kāi)發(fā)了硫酸—草酸混合酸氧化法，取二者之長(cháng)、避二者之短，并成為日本的主要氧化槽液。我國沈陽(yáng)鋁制品廠(chǎng)介紹了采用混合酸氧化技術(shù)，他們推薦的配方是:硫酸10～20%；草酸1～2%；直流電壓10～20伏；陽(yáng)極氧化。

對于氧化液升溫冷卻方式，哈爾濱鋁制品一廠(chǎng)介紹了采用吉林省四平通用機械廠(chǎng)生產(chǎn)的BXO極式換熱器的經(jīng)驗。認為這種換熱器效果好。具有投資少，占地少，安裝快、換熱效率高，耐蝕性強，密封性能好等優(yōu)點(diǎn)。該換熱器較適用于草酸氧化液。至于選用型號大小，可根據槽液量，參照四平通用機械廠(chǎng)所編的“極式換熱器選型說(shuō)明書(shū)”的說(shuō)明方法來(lái)計算。

三、氧化后的精飾

氧化后許多鋁制品都還要經(jīng)過(guò)染色或印花噴花等處理，以求得到各種鮮艷色彩或美麗圖案，增加花式品種。1980年通過(guò)輕工部鑒定的鋁制品轉移印花法，能獲得花紋清晰，色澤鮮艷，層次豐滿(mǎn)的各種彩色圖案。鋁制品轉移印花法又叫升華轉移彩色工藝、其基本原理是用分散性染料特制成轉移油墨，按圖案要求先印在紙上，制成彩色印花紙，然后將印花紙貼于鋁制品的氧化膜上，通過(guò)加溫熱壓，使印花紙上的分散染料成氣相轉移到氧化膜微孔內，形成彩色圖案。轉移印花法以其超脫傳統氧化染色方法的技術(shù)使鋁制品表面得到彩色圖象，因而吸引許多鋁制品工企業(yè)注意試驗和生產(chǎn)。上海，武漢，青島等地鋁制品廠(chǎng)都已投入工業(yè)生產(chǎn)?，F階段，該工藝成本還偏高，制造轉移印花紙要借助于印刷行業(yè)，高溫加壓轉移彩色圖案大多數還處于手工操作階段。理論上對印花轉移的機理探討得似乎還未十分透徹。較多人認為主要是在高溫加熱條件下，轉移油墨中的分散染料升華到氧化膜層。但有些試驗結果說(shuō)明:氧化膜層的厚度和吸附性能也起極重要作用，所以不會(huì )單純是一種分散染料的簡(jiǎn)單升華現象。相信隨著(zhù)對轉移機理的不斷探索，繼續改進(jìn)應用工藝和積累經(jīng)驗，轉移印花法將會(huì )為鋁制品的美化裝飾開(kāi)辟一個(gè)廣闊的新領(lǐng)域(鋁氧化轉移印花工藝詳見(jiàn)資料2、3)。

鋁制品氧化后染色，具有工藝穩定，成本低和操作方便等優(yōu)點(diǎn)。加上能通過(guò)工藝上的改進(jìn)來(lái)獲取多種外形美觀(guān)或各具特色的圖案，增加花式品種，因而，染色工藝從來(lái)就是鋁氧化工作者的試驗課題?！皾B透法著(zhù)彩色工藝”“大理石花紋染色工藝”等就屬這一類(lèi)。滲透法是利用鉻酐褪掉底色重染，而大理石花紋染色則是利用油脂來(lái)封閉底色滲透法的。具體做法是把氧化染底色后的鋁制品用鉻酐(工業(yè)純350～450克/升)或草酸(工業(yè)級200～300克/升)噴涂點(diǎn)滴，用石棉，玻璃纖維等揩劃，利用鉻酐潤濕性輔展產(chǎn)品，使輔展部份褪色，用水沖洗后立即停止褪色的圖象反應，然后再染第二次色或反復進(jìn)行鉻酸揩擦、水沖、染色等程序。于是就可出現彩色線(xiàn)條類(lèi)似鮮艷花朵云彩等美觀(guān)圖案。至于大理石花紋染色法，則是把氧化后鋁制品先染第一道底色后，浸放入表面浮有油脂(如花生油)的水中。在提起或浸入時(shí)，由于油脂和水的分別自然流掛，使到氧化膜層部份地受到呈不規則的條紋狀的油脂所沾污，當再染第二道色時(shí)，則氧化膜受到油脂沾污部份就染不上色，而沒(méi)有受到油脂沾污的另一部份則染上了第二種色調，這就使到鋁制品表面呈現一種形如大理石花紋狀的不規則美麗圖案。

四、其它表面處理工藝

鋁制品除了氧化染色外，還有一些其它表面處理工藝，如噴漆或噴漆噴花工藝等。噴漆工藝就是將經(jīng)除油洗白后的鋁制品，噴涂氨基烘漆，晾平，于150～170℃條件下烘15～20分鐘即成。噴漆噴花則是選用硝基色噴漆，先噴底漆，然后對著(zhù)圖案花板進(jìn)行噴花，最后噴罩光漆，并于60℃溫度條件下烘2分鐘。噴漆和噴漆噴花工藝在江蘇等省鋁制品廠(chǎng)廣泛用于生產(chǎn)鋁制水桶、痰盂、面盆、茶盤(pán)等產(chǎn)品上。

近年國外還發(fā)展了不少鋁表面處理新工藝新技術(shù)，比如電解著(zhù)色，涂敷聚四氟乙烯和搪瓷工藝等，并已應用于工業(yè)生產(chǎn)，使鋁制品表面更豐富多彩和適應各種用途。國內一些科研單位和工廠(chǎng)也已試驗研究這些工藝，相信不久就可以在國內市場(chǎng)大量見(jiàn)到這類(lèi)產(chǎn)品，現把這些新工藝簡(jiǎn)單介紹如下:

(1)電解著(zhù)色

就是在氧化電解液內直接加入些添加劑，一般是一些有機酸如硫代水楊酸，甲酚磺酸等，氧化出帶色彩的氧化膜。嚴格說(shuō)來(lái)草酸法氧化出黃色氧化膜也應屬這一種。也有把經(jīng)氧化后的鋁工件放進(jìn)含有鎳、硒、鈷、錫等金屬鹽電解液中電解使氧化膜著(zhù)色的，依鋁材質(zhì)成份不同和電解工藝不同可以得到各種顏色。雖然目前用電解著(zhù)色法得出的色調還較為單調、遠不如有機染料染色色彩鮮艷，但是電解著(zhù)色是氧化膜發(fā)色，耐用性好，耐氣候性特佳。目前電解著(zhù)色的鋁制品已大量應用于建材比如鋁制門(mén)窗框上。

(2)涂敷聚四氟乙烯、聚苯硫醚等樹(shù)脂的工藝

聚四氟乙烯是一種耐高溫工程塑料、它具有高度化學(xué)穩定性、電絕緣性和抗粘附性，在-60℃至250℃的寬廣溫度范圍內都能保持良好使用性能、故多應用于輕工民用炊具等鋁制產(chǎn)品上，也很受人歡迎。涂敷工藝一般是:先按一定配比把聚四氟乙烯樹(shù)脂球磨過(guò)濾，制成分散液，噴涂于經(jīng)噴砂、除油、洗白的鋁制品上，然后經(jīng)燒結、塑化、淬火而成。這種工藝在上海、哈爾濱、北京等地均有試驗。

(3)鋁搪瓷工藝

鋼鐵搪瓷用的普通搪瓷粉要在700～1000℃才能熔附于工件上，而鋁和鋁合金的熔點(diǎn)一般在600℃左右。很明顯普通搪瓷對鋁是不適用的。鋁制品搪瓷溫度一般不能超過(guò)550℃所以又叫低溫搪瓷，這需要采用一些特種搪瓷和特殊的搪瓷方法。據稱(chēng)，蕪湖市二輕研究所和山東新泰鋁制品廠(chǎng)對鋁搪瓷有比較全面研究，初步試驗已獲成功。

五、一些粗淺的看法

(1)鋁制品品種煩多，產(chǎn)品表面裝飾要求各異，各地廠(chǎng)家條件也不盡相同，所以我們一定要根據環(huán)境條件，產(chǎn)品要求，結合設備生產(chǎn)實(shí)際來(lái)選用新工藝新技術(shù)。比如硫酸—草酸混和酸氧化法，綜合了硫酸法草酸法的長(cháng)處，有節能，允許溫度較高、氧化膜較厚等優(yōu)點(diǎn)。但在具體應用上要加以靈活運用。我廠(chǎng)(國營(yíng)陽(yáng)江小刀廠(chǎng))一向沿用硫酸法氧化生產(chǎn)多次染色法來(lái)生產(chǎn)具有多種圖案的小刀氧化鋁柄片。在1973年，由于當時(shí)冷凍設備損壞，我們就在1300升氧化槽中用硫酸—草酸混和酸進(jìn)行試驗生產(chǎn)。當時(shí)實(shí)用工藝配方是硫酸15%；草酸1%；槽溫26～33℃；電流密度0.8～1安培/平方分米；陽(yáng)極氧化，效果還是不錯的。但試驗過(guò)程中我們也觀(guān)察到當草酸含量超過(guò)1.5%時(shí)，雖然還未產(chǎn)生足以影響外觀(guān)的草酸氧化的淡黃色膜，一次染色性能還可以，但是，經(jīng)印花多次染色時(shí)，則產(chǎn)生難以上染現象。所以要求多次染色裝飾性的氧化膜，混合酸氧化中草酸含量不宜過(guò)高。而北方一些生產(chǎn)鋁炊具的工廠(chǎng)應用草酸法氧化，產(chǎn)品氧化膜較厚，具有自然淡黃色，不用染色也為群眾所喜愛(ài)。他們試驗應用混和酸氧化目的是少用草酸，節省電能，降低成本?；旌纤岬慕M成是草酸2～3%；硫酸5～10%。他們也觀(guān)察到，當草酸含量低于2%時(shí)，氧化膜層就不再有原來(lái)草酸氧化的給人以致密厚實(shí)感的淡黃色調，有些顧客對這樣的產(chǎn)品外觀(guān)就不那么喜歡，影響產(chǎn)品銷(xiāo)路。所以他們就選用3%草酸、酌加硫酸氧化的方法。

(2)認真向先進(jìn)單位學(xué)習，幫助引進(jìn)新技術(shù)新材料。近年鋁氧化轉移印花法是比較先進(jìn)的工藝之一，許多單位競相進(jìn)行試驗采用，但試驗水平參差不齊，產(chǎn)品質(zhì)量差異十分大。其實(shí)轉移印花工藝關(guān)鍵在于轉移印花紙的制作，而轉移印花紙制作需要印刷行業(yè)協(xié)助，油墨的選用和印刷技術(shù)等都不是專(zhuān)業(yè)氧化工作者的所長(cháng)。一些先進(jìn)單位已試制出質(zhì)量?jì)?yōu)良的轉移印花紙，轉移印花工藝水平較高(如上海，青島等地)，它們又樂(lè )意代制轉移印花紙。那么一些條件較差的小企業(yè)就不必從頭試驗，只要直接要求轉讓印花紙，就可以縮短試驗投產(chǎn)過(guò)程，提高經(jīng)濟效益。

(3)加強與大專(zhuān)院校，科研部門(mén)協(xié)作，開(kāi)發(fā)鋁制品表面處理新技術(shù)新工藝。鋁制品表面處理越來(lái)越涉及到多學(xué)科的技術(shù)。比如涂敷聚四氟乙烯樹(shù)脂工藝，其中就有高分子化工課題。高等院?？蒲胁块T(mén)學(xué)科齊全，專(zhuān)業(yè)科技人員多，水平較高，條件較好、爭取他們幫助是比較容易出成果的。

(4)要做好科技情報交流工作。鋁制品行業(yè)分屬各部門(mén)，航空，輕工，建材都有，加強科技情報交流，盡快把國內外新工藝新技術(shù)情報送給工廠(chǎng)付諸試驗生產(chǎn)，對提高整個(gè)鋁制品行業(yè)的工藝技術(shù)水平，提高鋁制品質(zhì)量是十分必要的。