一、序言

采用酸性材料进行的脱脂过程，不论我们向处理液中加没加入活性剂，或者加入了啥样的活性剂，都不会真正去除铝型材表面的油脂。这不是“知识”理念，这是“常识”。

因此，除了铝型材行业外我们不会看到其它任何行业会采用酸来完成脱脂的任务。

但是，多年来铝型材行业普遍采用的酸式脱脂方法确实基本上满足了生产的需要。这是为什么呢？是“蚀刻量”的理念在发挥决定性的作用。

脱脂的理念是“把带油污的衣服洗净”；蚀刻量的理念是“把带油污的衣服脱掉”。因而，在采

用酸式脱脂材料时没必要担忧是否可以把长期随便存放的铝型材洗干净，只要脱脂液的浓度足够大，蚀刻量足够多，放置多久的铝型材或在什么条件下存放铝型材都能清洗干净，问题仅仅在于采用“过度酸洗”的做法是否正确？由此导致铝型材的过度浪费是必然的，因“渗氢”而降低铝型材的应有机械强度也是必然的。

强化铝型材的转运和存放条件才是正确的选择，而不是无限的强化蚀刻量。

二、脱脂机理简述

要想评价一条喷涂前处理生产线的工艺过程是不是适当的，我们首先需要弄清楚主要工序的作用机理和它的局限性。

1、  金属表面的油脂种类

就广普性意义上来说，金属表面的油脂种类完全可以涵盖在有机油和矿物油的范围之内。比如机油，防锈油，拉延油，挤压油，冲压油等。

2、  去除机理

所有的有机油的去除过程均属于将油脂转化成“皂”的化学过程，符合如下化学反应。

油脂  +  碱物质  →  皂化物

(C_nH_2n+1COO)₃C₃H₅  +  3NaOH  →  3C_nH_2n+1COONa  +  C₃H₅(OH)₃

将有机油变成皂后，皂是可以溶解于水中，有机油便从金属上被清洗到处理液中了。

所有的矿物油均可以被表面活性剂乳化和分散成细微的颗粒，从金属上被分散剥离下来落入处理液中。这是个物理过程，改变的并不是矿物油的本质而仅仅是物理形态。

3、  脱脂剂的构成为了满足上面的机理，碱性脱脂剂便只能由如下组成构成：

（1）  碱类物质

（2）  活性剂类物质

（3）  辅助材料

（4）  消泡材料

4、  局限特性

尽管碱性脱脂材料可以有效的去除金属表面的油污和大部分的灰尘，但它本质上仅仅是去除油脂的材料。

碱式脱脂剂并不能有效的去除金属表面带有电荷的“吸附微粒”、碳粉及石墨粉，脱脂机理并不支持它具备这样的功能。

明确的认识清楚这一点是非常重要的，它可以帮助我们理解为什么采用碱式脱脂材料的前处理

工艺过程会显得比较怪异？为什么铝型材行业会有酸式脱脂材料大行其道？为什么立式线的作业方式和设备结构会是目前这个样子的？

三、碱式脱脂药剂的前处理过程

碱式药剂脱脂的前处理过程是早期的工艺过程，它的流程如下:

预脱脂→脱脂→1 水洗→2 水洗→脱膜(出光)→3 水洗→4 水洗→钝化→5 水洗→6 水洗→烘干这是个稍显怪异的采用碱式药剂进行脱脂处理的喷涂前处理过程。除了铝型材行业外，其它行业并不存在脱模和其后的两次水洗工序。这三道附加工序的存在就决定了该工艺过程的脱脂并不是通常意义上“把脏衣服洗干净”而是要“把脏衣服脱掉”。

不要把“蚀刻量”简单的理解成是为了“去除铝型材表面的氧化物”。从本质上讲，作为铝型材喷涂底层最有效的膜层就是铝的氧化膜的“水合物质”，已知的其它膜层作为喷涂底层均是对提高喷涂层附着力无效的。

铝型材行业的客观情况决定了单纯把关注点放在“脱脂”层面是不能满足生产的实际需要的，

铝型材在挤压、转运和存放阶段会在其表面吸附大量的“静电颗粒”，有些甚至是“显微吸附”。这并不是任何脱脂材料可以解决的问题。因而，脱脂工序的主要关注点并不仅仅是“去除油脂”，而是如何有效的去除“静电吸附的颗粒”。所以，所谓的碱式脱脂材料本质上是和酸式脱脂材料一样，都是关注“剥皮”功效的“蚀刻量”。这就决定了用于脱脂材料中必须含有如硅酸钠或苛性钠这类强碱性材料，否则就不可能具有“剥皮功能”。

铝与强碱性物质发生的化学反应是十分激烈的，由此产生的蚀刻量也是比较严重的，并且在铝材表面沉积了深灰色附着层，导致铝型材失去光泽。其化学反应如下式：

2Al  +  2NaOH  +  2H₂O  =  2NaAlO₂  +  3H₂↑

铝型材表面沉积的偏铝酸钠(NaAlO₂)对后序的喷涂层附着力是存在很大的破坏性的，因而需要设置一道脱膜工序，用硝酸与偏铝酸钠反应可以有效的去除铝型材表面沉积的偏铝酸钠，并使之恢复新金属铝的光洁表面。其化学反应如下式：

（1）NaAlO₂ 过量时

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

（2）HNO₃ 过量时

NaAlO₂  +  4HNO₃   =  NaNO₃  + Al(NO₃)₃   +  2H₂O 显而易见，碱式脱脂过程的缺点是明显的。

（1）     对铝金属这个特定的材质而言，强碱对其带来的腐蚀强度、铝的损失量和“渗氢”危害要远大于酸。

（2）     导致工序较多，生产线较长，占用厂房较大，设备投资较多。

（3）     既然避免不了酸洗工序的存在，那就不如去掉脱脂和紧跟着的水洗工序，直接从脱膜工序开始。由酸洗产生的“蚀刻量”和强碱是一样的效果。

由此，铝型材喷涂前处理就进入了酸式脱脂的时代。

四、酸式脱脂药剂的前处理过程

酸式脱脂药剂的前处理过程是碱式药剂前处理过程的改进。它的流程如下: 水洗 → 脱脂(脱膜) → 水洗 → 水洗 → 水洗 → 钝化 → 水洗 → 烘干

所谓的酸式脱脂工艺，其实是省略了碱式脱脂工艺“脱膜”之前的工序得来的。因而，该工艺的改进部分十分明确：

（1）     减少了设备占用厂房的空间。

（2）     减少了前处理过程中铝的损失量。

（3）     降低了铝型材因前处理“渗氢”造成的强度降低。

酸不存在与油脂发生化学反应的“去除机理”，因而没有酸可以“除油”。酸式药剂在脱脂过程中可以发挥的唯一作用是“腐蚀剥离”。

不论什么酸，在与铝发生腐蚀反应的过程中都会随着铝离子在处理液中的积累而失去效能。酸可以容忍的铝离子十分有限。当酸性槽液中的铝离子达到了“饱和点”时，即使酸的浓度很高时也不能满足脱脂的需要了。能够维持酸式脱脂槽液可以持续使用的“唯一方法”是加入氢氟酸或含有氟的化合物。

事实上，对于含有铬的钝化材料也一样，一旦离开了氟，“铬化”槽液便难以在较低温度下使用，而且当槽液中的氟含量过低时还会导致“掉膜”现象的发生。

氟，是目前已知的化学元素中唯一可以与铝金属形成配位键的化学元素。所以，酸性脱脂材料离不开氟。

“去除了氟”就等同于扼杀了酸式脱脂药剂。

由此，酸式脱脂材料的配方组成就非常明晰了：

（1）  用于腐蚀反应的酸

（2）  用于缓冲反应的酸

（3）  氢氟酸或氟化物

（4）  少量的活性剂

（5）  消泡材料。

酸式脱脂材料的组成决定了铝型材立式前处理生产线都是采用了漫溢流式立式线而不是广泛

采用的立式喷淋式前处理生产线，工件与处理液的接触方式是源自顶部溢流下来的处理液而不是把处理液直接喷淋到工件上。

这是不得不采用的效率比较低下的作业方式。

（1）     所有的无机酸都是酸性气体通入水中获得的物质，因而它也非常容易被释放出来。这就是所有的无机酸都需要密闭储存的缘由。之所以铝型材的立式前处理过程均采用漫溢流式作业方式而不是采用直接喷淋的作业方式就是要避免酸性气体的大量外溢，但即便如此仍然不能避免酸性气体的外溢对厂房和设备完成的损害。

（2）     由于被处理工件与各个工序处理液的接触方式缺少了机械冲刷力，因而不得不把生产线设置的很长，甚至设置了两到三个脱脂工序，增大了设备的投资。

（3）     工件的脱脂过程完全依赖了“腐蚀机理”。要想把工件清洗干净只有两个选择：一是加大处理液的“腐蚀强度”，二是延长工件的“腐蚀时间”，这两个选项导致的同一个结果就是增大铝的损失量。

（4）     对于立式线而言，非常容易造成铝型材的上、下两个端部涂层的附着力不良。工件的上端部会因“欠腐蚀”而导致污物残留；工件的下端部因“过腐蚀”而导致铝型材下端的“深度腐蚀”。尤其是铝型材下端 0.5 到 1 厘米处，在张力的作用下产生的积累性腐蚀导致涂层附着力下降的情况普遍存在。

非常明显，即使是没有“去氟”这种严厉的环保要求，取代酸式脱脂材料也会是必然的发展趋势。

 减少设备投资和稳定产品质量，这也是必然的追求目标

五、“无氟脱脂”技术的展望

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