一种铝合金管材清洗剂及工艺方法
阅读说明：本技术 一种铝合金管材清洗剂及工艺方法 (Aluminum alloy pipe cleaning agent and process method ) 是由 杜娟 朱凯 文庆杰 谭瑶 李剑飞 王大为 虞文军 于 2020-04-23 设计创作，主要内容包括：本发明属于铝合金表面处理技术领域,涉及一种铝合金管材清洗剂及工艺方法,清洗剂成分为1～2g/L碳酸钠和1～2g/L偏硅酸钠；步骤为：装夹、乳化清洗、温水洗、冷水洗、酸洗、冷水洗、非侵蚀型碱清洗、温水洗、冷水洗、检查、脱氧、冷水洗、干燥。本发明的铝合金管材清洗剂,成分简单,不含有害物质,环保高效；本发明的铝合金管材清洗方法,有效解决了铝合金清洗后的白斑问题,提高了管材的内外表面质量,具有可批量操作、清洗效率高；清洗剂含量相比传统配方低,低残留,易清洗。(The invention belongs to the technical field of aluminum alloy surface treatment, and relates to an aluminum alloy pipe cleaning agent and a process method, wherein the components of the cleaning agent are 1-2 g/L sodium carbonate and 1-2 g/L sodium metasilicate; the method comprises the following steps: clamping, emulsifying cleaning, warm water cleaning, cold water cleaning, acid cleaning, cold water cleaning, non-erosion type alkali cleaning, warm water cleaning, cold water cleaning, checking, deoxidizing, cold water cleaning and drying. The aluminum alloy pipe cleaning agent disclosed by the invention is simple in components, free of harmful substances, environment-friendly and efficient; the method for cleaning the aluminum alloy pipe effectively solves the problem of white spots after the aluminum alloy is cleaned, improves the quality of the inner surface and the outer surface of the pipe, and has the advantages of batch operation and high cleaning efficiency; compared with the traditional formula, the content of the cleaning agent is low, the residue is low, and the cleaning is easy.)
技术领域
本发明设计属于铝合金表面处理技术领域，特别是铝合金管材的清洗工艺。
背景技术
铝合金管材具有密度低、强度较高、塑性优异等特点，在航空、航天、汽车、电器等领域作为管路系统广泛应用。铝合金原材料管材在生产过程中通常经过挤压、轧制和（/或）拉拔工序，为保证铝管顺利成形，往往需要涂覆润滑油或润滑脂，这极易在铝管内外表面形成致密的黑色油污膜。由于原材料铝管长度较长，内表面黑色油污膜通常难以清洗干净，随后在进行中间热处理和成品热处理时，油污在高温下炭化残留在内表面，且形成一层不均匀的氧化物，这致使铝合金管材在后续使用过程中产生很多缺陷。因而，铝合金管材的表面（尤其是内表面）清洁问题是制约产品使用的关键问题之一。
现有清洗技术中有采用碱腐蚀（有时又称碱洗，为不同浓度的氢氧化钠水溶液）、热水浸泡、出光等工艺的去除铝管表面污渍的方法中，虽然氢氧化钠溶液清洗后会形成清洁的哑光表面，但对于原材料表面存在顽固污渍和不均匀氧化物的情况，由于铝合金在氢氧化钠溶液腐蚀速率过快，会造成铝合金管材表面不均匀腐蚀，尤其是内表面往往会形成不均匀的白斑。通过实验研究发现，现有清洗工艺带来的铝管表面的白斑并不是污渍未清洗去除或新生成白色的物质，而是白斑区域腐蚀深度和粗糙度均大于正常区域，造成光线反射量不同，引发的色差问题。一方面，利用现有清洗工艺反复清洗无法去除白斑，即使能去除白斑也会导致铝管尺寸和壁厚超差；另一方面，由于白斑区域腐蚀深度较大，作为管路系统使用时存在从白斑处微区突发疲劳开裂的安全隐患，且后续形成的钝化膜不均匀，影响铝管的表面质量和使用性能。
为解决铝合金管材的白斑问题，一种能够去除铝合金管材内外表面污渍和不均匀氧化物，同时不选择性腐蚀铝合金表面的清洗方法非常有必要。
发明内容
本发明的目的：提供一种铝合金管材的清洗方法，以解决铝合金管材清洗后形成的白斑问题，提高铝合金管材内外表面质量。
本发明的技术方案：
一种铝合金管材清洗剂，其特征在于，成分为1~2g/L碳酸钠和1~2g/L偏硅酸钠。
本发明一种铝合金管材清洗工艺方法，其特征在于，步骤如下：
a）装夹：将铝合金管材装夹在工装上，使管材尽量与液面垂直，保证清洗的高效率和均匀性；
b）乳化除油：将管材浸入50~75℃乳化液槽中浸泡2~3min，乳化清洗液是Turco 6849的水溶液，浓度为10%~20%，搅拌；
c）温水洗：将管材浸入40~60℃的温水中彻底清洗2~3min；
d）冷水洗：室温下将管材浸入流动水中彻底清洗2~3min；
e）酸洗：室温下将管材浸入70%硝酸溶液中浸泡2~3min；
f）冷水洗：室温下将管材浸入流动水中彻底清洗2~3min；
g）非侵蚀型碱清洗：将管材浸入60~70℃非侵蚀型碱清洗溶液浸泡2~3min，成分为1~2g/L碳酸钠和1~2g/L偏硅酸钠，搅拌；
h）温水洗：将管材浸入40~60℃的温水中彻底清洗2~3min；
i）冷水洗：室温下将管材浸入流动水中彻底清洗2~3min；
j）检查：检查管材内外表面达到水膜不破状态，如不满足重复步骤g）~i）；
k）脱氧：室温下将管材浸入脱氧槽中，脱氧溶液成分为10%~15%硝酸、40~60g/L铬酐、1%~2%氢氟酸，脱氧时间为10~15min，搅拌；
l）冷水洗：室温下将管材浸入流动水中彻底清洗2~3min；
m）干燥：烘干或吹干。
所述铝合金管材在各步骤中间流转过程中，内外表面不能干燥。
所述干燥步骤中烘干在温度不高于71℃的热循环空气箱中进行干燥。
本发明的铝合金管材清洗剂，成分简单，不含有害物质，环保高效；本发明的铝合金管材清洗方法，有效解决了铝合金清洗后的白斑问题，提高了管材的内外表面质量，具有可批量操作、清洗效率高；清洗剂含量相比传统配方低，低残留，易清洗。
附图说明
图1是本发明的清洗工艺流程图。
图2是对比现有含碱腐蚀清洗工艺与本发明方法对同批5A02铝管的清洗效果。
图3是对比不同清洗工艺对同批铝管的清洗效果。
图4是对比含碱腐蚀清洗工艺与本发明清洗工艺对同批6061铝管的清洗效果。
具体实施方式
下面结合附图1和实例对本发明作进一步说明：
实施例一
一批Φ60×1的5A02铝合金管材，采用现有清洗工艺时，在碱清洗前无酸洗，且碱清洗后进行氢氧化钠水溶液的碱腐蚀，清洗过后管材内表面出现严重白斑，如图2a所示。通过实验研究发现，铝合金管材表面的白斑并不是污染物未清洗去除或化学反应生成白色物质，而是白斑区域腐蚀深度和粗糙度均大于正常区域，造成光线反射量不同，引发的色差问题。
通过采用新清洗工艺，步骤如下：
a）装夹：将铝合金管材装夹在工装上，使管材尽量与液面垂直，此时铝合金管材内外表面可均与清洗液充分接触，且化学反应生成的气体更易逸散出，避免局域离子浓度偏高造成选择性过腐蚀，保证清洗的高效率和均匀性。
b）乳化除油：将管材浸入50~75℃乳化液槽中浸泡2~3min，乳化清洗液是Turco6849的水溶液，浓度为10%~20%，在槽液中用压缩空气进行搅拌，该步骤用于去除油封的重油。
c）温水洗：将管材浸入40~60℃的温水中彻底清洗2~3min，温水可有效清洗去除管材内外表面残留的乳化清洗液。
d）冷水洗：室温下将管材浸入流动水中彻底清洗2~3min。
e）酸洗：室温下将管材浸入70%硝酸溶液中浸泡2~3min，在碱清洗前增加酸洗工序，可以去除库存期间表面形成的一些局部腐蚀产物，避免后续碱清洗后显性化形成白斑。
f）冷水洗：室温下将管材浸入流动水中彻底清洗2~3min。
g）非侵蚀型碱清洗：将管材浸入60~70℃非侵蚀型碱清洗溶液浸泡3min，成分为1~2g/L碳酸钠和1~2g/L偏硅酸钠，在槽液中用压缩空气进行搅拌，该步骤用于进一步去除铝合金管材表面的油和油脂。
h）温水洗：将管材浸入40~60℃的温水中彻底清洗2~3min，温水可有效清洗去除管材内外表面残留的碱清洗液。
i）冷水洗：室温下将管材浸入流动水中彻底清洗2~3min。
j）检查：检查管材内外表面达到水膜不破状态，该步骤主要是检查管材内外表面油和油脂是否去除干净。
k）脱氧：室温下将管材浸入脱氧槽中，脱氧溶液成分为10%~15%硝酸、40~60g/L铬酐、1%~2%氢氟酸，脱氧时间为10min，在槽液中用压缩空气进行搅拌。非侵蚀型碱清洗并不能均匀去除铝合金表面的氧化物，针对铝合金原材料管材表面不均匀的氧化物和顽固污渍，相比现有的碱腐蚀（氢氧化钠水溶液）工序，脱氧工序腐蚀速率较为缓慢，不会造成选择性过腐蚀。
l）冷水洗：室温下将管材浸入流动水中彻底清洗2~3min。
m）干燥：在温度不高于71℃的热循环空气箱中，将管材垂直吊挂，有利于表面残留液滴流淌，直至烘干为止。
铝合金管材在各中间步骤流转过程中，内外表面不能干燥，主要是为了避免残留的酸、碱清洗液在干燥过程中对铝管表面造成选择性腐蚀。在上述清洗步骤结束后，铝合金管材内外表面清洁无白斑，见图2b。图2中， (a)采用现有含碱腐蚀清洗工艺的Φ60×1的5A02铝管，(b)采用本发明清洗工艺的同批铝管。
对比以下3种不同清洗工艺步骤组合：①装夹、乳化除油、温水洗、冷水洗、碱清洗、温水洗、冷水洗、检查、脱氧、冷水洗、干燥，同批管材清洗后表面仍可见白斑；②装夹、乳化除油、温水洗、冷水洗、酸洗、冷水洗、碱清洗、温水洗、冷水洗、检查、碱腐蚀、冷水洗、干燥，同批管材清洗后表面仍可见白斑；③装夹、乳化除油、温水洗、冷水洗、酸洗、冷水洗、碱清洗、温水洗、冷水洗、检查、脱氧、冷水洗、碱腐蚀、冷水洗、干燥。经过以上3种现有技术工艺处理，同批管材清洗后表面仍可见白斑，见图3a-c；本发明清洗工艺见图3d，表明本发明提出的铝合金管材清洗工艺具有良好的清洗效果，可有效避免白斑出现，提高铝管表面质量。图3中，管材处理分别对应是(a)清洗工艺①，(b)清洗工艺②，(c)清洗工艺③，(d) 本发明清洗工艺。
实施例二
选用Φ16×1的6061铝合金管材，进一步验证本发明提出的清洗工艺方法的可行性，步骤如下：
a）装夹：将铝合金管材装夹在工装上，使管材尽量与液面垂直，保证清洗的高效率和均匀性。
b）乳化除油：将管材浸入50~75℃乳化液槽中浸泡2~3min，乳化清洗液是Turco6849的水溶液，浓度为10%~20%，在槽液中用压缩空气进行搅拌。
c）温水洗：将管材浸入40~60℃的温水中彻底清洗2~3min。
d）冷水洗：室温下将管材浸入流动水中彻底清洗2~3min。
e）酸洗：室温下将管材浸入70%硝酸溶液中浸泡2~3min，用于去除库存期间管材表面腐蚀点。
f）冷水洗：室温下将管材浸入流动水中彻底清洗2~3min。
g）非侵蚀型碱清洗：将管材浸入60~70℃非侵蚀型碱清洗溶液浸泡3min，成分为1~2g/L碳酸钠和1~2g/L偏硅酸钠，在槽液中用压缩空气进行搅拌。
h）温水洗：将管材浸入40~60℃的温水中彻底清洗2~3min。
i）冷水洗：室温下将管材浸入流动水中彻底清洗2~3min。
j）检查：检查管材内外表面达到水膜不破状态。
k）脱氧：室温下将管材浸入脱氧槽中，脱氧溶液成分为10%~15%硝酸、40~60g/L铬酐、1%~2%氢氟酸，脱氧时间为15min，在槽液中用压缩空气进行搅拌。
l）冷水洗：室温下将管材浸入流动水中彻底清洗2~3min。
m）干燥：用干燥、洁净的压缩空气吹干。
铝合金管材在各中间步骤中流转过程中，内外表面不能干燥。清洗步骤结束后，铝合金管材内外表面清洁无白斑。见图4，图4 (a)采用含碱腐蚀清洗工艺的Φ16×1的6061铝管，白斑严重；图4 (b)为采用本发明清洗工艺的同批铝管，清洁无白斑。
上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变形均属于本发明要求保护的范围。