新型铝合金脱脂剂工艺试验探究

2021-06-15严卫才刘昌明赵怀鹏

有色金属加工 2021年3期

严卫才，王帅，刘昌明，赵怀鹏，张弟

(辽宁忠旺集团有限公司，辽宁辽阳 111003)

铝轧制板材在加工与处理前表面通常存在机加工油污，后续加工需进行前处理[1]，除油大致分为三种类型，即酸性脱脂、碱性脱脂和有机溶剂脱脂[2]。酸性脱脂剂处理时间一般较长，轧制板材对于脱脂时间要求较短，且酸性液体易腐蚀设备，一般生产线不采用酸性脱脂剂。清洗的目的是在规定的时间和工艺条件下将金属表面污垢去除，不损伤金属表面，满足下道工序[3-4]。现国内轧制铝材厂一般采用强碱性脱脂剂与油性脱脂剂两种，强碱性脱脂剂易腐蚀铝表面，油性脱脂剂易燃易爆，具有较大的安全隐患。本文主要验证新型脱脂剂除油效果，优化最佳工艺，与碱性脱脂剂和油性脱脂剂清洗效果进行对比验证。

1 试验部分

1.1 试验药品

本次试验材料采用5052铝合金；试验药品为，新型碱性脱脂剂ZW-80，强碱性脱脂剂5238和油性脱脂剂A52。

1.2 试验原理

铝板材表面油污为动植物油(主要成份为硬脂酸)，与脱脂剂中的碱或碱性盐发生皂化反应，生成硬脂酸钠和甘油，被充分溶解进入碱性溶液[5]，从而达到脱脂的目的，皂化反应方程式如下：

(C17H35COO)3C3H5+3NaOH→3C17H35COONa+C3H5(OH)3

新型碱性脱脂剂ZW-80为白色固体粉末，呈弱碱性，主要成分为碳酸钠、柠檬酸钠、氢氧化钠、表面活性剂、助洗剂、络合剂与缓蚀剂组成。对机油、润滑油、防锈油、动植物油等各种油污有良好的清洗效果。与强碱性脱脂剂相比，新型碱性脱脂剂具有洗净能力强、缓蚀性佳(不腐蚀基体)等特点，是除油效果绝佳的新型脱脂剂。铝为两性金属，可与酸碱反应，强碱性脱脂剂5238清洗时易腐蚀铝基体，所以清洗时间不宜过长，油脂易溶于有机溶剂；A52为油性脱脂剂溶解铝板材表面的油脂，对铝基材无腐蚀，但A52油性脱脂剂易燃易爆，且废液不易处理。

1.3 试验方案

(1)应用新型脱脂剂，采用单一变量法验证脱脂剂浓度、温度、时间对脱脂效果的影响，找出最佳工艺参数。

(2)从清洁效果和工艺两方面对比新型脱脂剂、传统强碱性及油性脱脂剂，确定最佳的脱脂剂。

1.4 检测方法

(1)铝板材脱脂后水洗，表面应完全水润，目视法观察水膜连续性(至少保持30s以上为合格)。

(2)采用清洁度测试仪进行测试，用RFU值进行表征，RFU值越小脱脂效果越好。

(3)观察三种脱脂剂的宏观图像，并使用色差仪检测色差，对比三种脱脂剂的明亮程度。光泽度L代表亮暗，△L=L-L1，△L越大，铝合金表面越亮，△L越小，表面越暗。

2 试验结果

2.1 浓度对清洗效果影响

ZW-80脱脂剂喷淋温度60℃，喷淋时间5s，喷淋压力4bar，浓度分别为20g/L、30g/L、40g/L、50g/L、60g/L。试验结果表明，无论脱脂剂何种浓度水膜30s全部连续。图1为RFU值与浓度关系，由图中可以看出浓度越高除油效果越好，但浓度过高药品损耗较大，成本较高。综合考虑，最佳的除油浓度为30g/L～40g/L。

图1 ZW-80浓度与清洗后RFU值关系

2.2 温度对清洗效果影响

配制ZW-80浓度为30g/L，喷淋时间5s，喷淋压力4bar，喷淋温度分别为30℃、40℃、50℃、60℃、70℃。试验结果表明，30℃、40℃时试样表面水膜不连续，50℃、60℃、70℃水膜连续。图2为RFU值与喷淋温度关系，由图可知30℃、40℃时 RFU值较大，50℃、60℃、70℃ RFU值较小，且喷淋温度高会增加生产成本。综合考虑，喷淋温度为50℃～60℃。

图2 ZW-80喷淋温度与清洗后RFU值关系

2.3 时间对清洗效果影响

配制ZW-80浓度为30g/L，喷淋温度60℃，喷淋压力4bar，喷淋时间分别为2s、4s、6s、8s、10s。试验结果可知，喷淋时间为2s时表面水膜不连续，4s、6s、8s、10s时水膜连续。图3为RFU值与喷淋时间关系，由图可知喷淋时间超过8s清洁度值几乎不再下降。考虑到清洁效率及成本问题，最佳喷淋时间为4s～8s。