本发明涉及铝合金工件表面处理技术领域，尤其涉及一种铝合金工件表面处理实验方法。

  铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。作为金属结构材料的铝合金而言，金属腐蚀是常见的且必须面对的问题。

  具体而言，金属腐蚀可以归结为金属与水相之间的电化学反应，金属原子被氧化成金属阳离子M+，产生由金属流向溶液的阳极氧化电流IA；同时溶液中，荷电离子接受从金属相传来的电子，发生化学反应，导致该离子从溶液中析出，产生由溶液流向金属的阴极电流IK。铝合金受周围介质作用而腐蚀，在铝的界面上发生化学或电化学多相反应，使Al转入氧化(离子)状态，会明显降低铝材的强度、塑性、韧性等力学性能。为了抑制铝合金工件在存贮运送过程中发生腐蚀，并提高其性能，进行表面处理势在必行。

  目前使用的表面处理方法为化学转化处理，它是在不通电情况下，通过喷淋、浸渍或涂刷等方式，使铝表面与氧化性溶液发生化学反应，在其表面生成与基体有一定附着力的不溶性的转化膜，是一种化学氧化处理。上述转化膜比阳极氧化膜薄得多，因此它的保护性能不如阳极氧化膜，过了保护期限后可能会发生腐蚀。然而此法具有如下诸多优点：操作便捷、设备简便、成本不高、处理时间短、生产效率高、对基材品质要求低，因而适合于大批量产品生产，不仅解决了有机聚合物膜与铝合金基体的附着性不强的问题，而且有助于耐蚀性的提高。

  其中，早期的化学转化处理多为铬酸盐法，由于铬对环境不利，正在慢慢地淘汰中，特别是在欧洲已禁止使用，所以化学转化处理必须改为无铬的转化处理。

  以铝合金工件为汽车车身用板(ABS)作为实例，随国家对能源、行人安全等逐渐重视，汽车轻量化势在必行。而汽车铝化是汽车轻量化的重要方法，汽车车身用板的研发战略意义十分重大。铝合金板表面处理在提高其耐蚀性的同时，增加对涂层的附着力，同时降低表面电阻，利于下游焊接组装，是汽车车身用板生产不可或缺的关键工序。目前汽车车身用板的表面处理核心工艺和关键技术均由国外发达国家垄断，自主开发将有利于汽车车身用板国产化生产，科研价值和经济的效果与利益显著。

  相应地，实验室内用于研究汽车车身用板等铝合金工件的表面处理的实验方法基本上没有，少数简易实验方法和相应的实验装置因其过于简易而使得实验结果对实际工业生产应用的指导性不强，因此，亟需一种对实际工业生产有指导性意义的铝合金工件表面处理实验方法，以填补研究汽车车身用板等铝合金工件的表面处理的实验领域的空白。

  本发明的目的是提供一种铝合金工件表面处理实验方法，该实验方法对实际工业生产具有指导性意义。

  本发明提供一种铝合金工件表面处理实验方法，该实验方法采用的实验装置包含碱洗设备、第一漂洗设备、酸洗设备、第二漂洗设备、钝化设备、第三漂洗设备、烘干设备、输送线以及驱动件，其中，输送线依次穿过碱洗设备、第一漂洗设备、酸洗设备、第二漂洗设备、钝化设备、第三漂洗设备和烘干设备；驱动件驱动输送线带动铝合金工件向前运动，并对铝合金工件依次进行如下处理步骤：S1、碱洗设备对铝合金工件进行碱洗；S2、第一漂洗设备对碱洗后的铝合金工件进行漂洗；S3、酸洗设备对碱洗漂洗后的铝合金工件进行酸洗；S4、第二漂洗设备对酸洗后的铝合金工件进行漂洗；S5、钝化设备对酸洗漂洗后的铝合金工件进行钝化；S6、第三漂洗设备对钝化后的铝合金工件进行漂洗；S7、烘干设备对钝化漂洗后的铝合金工件进行烘干。

  根据本发明，实验装置还包括中控器；碱洗设备包括碱洗喷淋槽、碱洗喷淋管、碱洗喷嘴、碱洗循环罐、碱洗水泵、碱洗原料罐和碱洗去离子水罐，碱洗喷淋管固定在碱洗喷淋槽上，碱洗喷嘴固定在碱洗喷淋管上并与碱洗喷淋管连通，碱洗喷淋槽的底部与碱洗循环罐的入口连通，碱洗喷淋管的入口通过碱洗水泵与碱洗循环罐的出口连通，碱洗循环罐与碱洗原料罐和碱洗去离子水罐分别通过第一碱洗开关和第二碱洗开关可选择的连通，在碱洗喷淋槽的底部中设有碱洗电导率仪，碱洗电导率仪与中控器通讯连接，中控器与第一碱洗开关和第二碱洗开关通讯连接；在步骤S1中，采用喷淋碱洗液的方式来进行碱洗，碱洗过程中，碱洗电导率仪实时检测喷淋后的碱洗液的电导率，并将该电导率输送至中控器，在该电导率高于设定范围时，中控器控制第二碱洗开关开启同时控制第一碱洗开关关闭，在该电导率低于设定范围时，中控器控制第一碱洗开关开启同时控制第二碱洗开关关闭，在该电导率位于设定范围内时，中控器控制第一碱洗开关和第二碱洗开关均关闭。

  根据本发明，酸洗设备包括酸洗喷淋槽、酸洗喷淋管、酸洗喷嘴、酸洗循环罐、酸洗水泵、酸洗原料罐和酸洗去离子水罐，酸洗喷淋管固定在酸洗喷淋槽上，酸洗喷嘴固定在酸洗喷淋管上并与酸洗喷淋管连通，酸洗喷淋槽的底部与酸洗循环罐的入口连通，酸洗喷淋管的入口通过酸洗水泵与酸洗循环罐的出口连通，酸洗循环罐与酸洗原料罐和酸洗去离子水罐分别通过第一酸洗开关和第二酸洗开关可选择的连通，在酸洗喷淋槽的底部中设有在线氟离子仪，在线氟离子仪与中控器通讯连接，中控器与第一酸洗开关和第二酸洗开关通讯连接；在步骤S3中，采用喷淋酸洗液的方式来进行酸洗，在酸洗过程中，在线氟离子仪实时检测喷淋后的酸洗液的氟离子浓度，并将该氟离子浓度输送至中控器，在该氟离子浓度高于设定范围时，中控器控制第一酸洗开关开启同时控制第二酸洗开关关闭，在氟离子浓度低于设定范围时，中控器控制第二酸洗开关开启同时控制第一酸洗开关关闭，在氟离子浓度位于设定范围内时，中控器控制第一酸洗开关和第二酸洗开关均关闭。

  根据本发明，钝化设备包括钝化喷淋槽、钝化喷淋管、钝化喷嘴、钝化循环罐、钝化水泵、钝化原料罐和钝化去离子水罐，钝化喷淋管固定在钝化喷淋槽上，钝化喷嘴固定在钝化喷淋管上并与钝化喷淋管连通，钝化喷淋槽的底部与钝化循环罐的入口连通，钝化喷淋管的入口通过钝化水泵与钝化循环罐的出口连通，钝化循环罐与钝化原料罐和钝化去离子水罐分别通过第一钝化开关和第二钝化开关可选择的连通；其中，在钝化喷淋槽的底部中设有钝化电导率仪，钝化电导率仪与中控器通讯连接，中控器与第一钝化开关和第二钝化开关通讯连接；在步骤S5中，采用喷淋钝化液的方式来进行钝化，钝化过程中，钝化电导率仪实时检测喷淋后的钝化液的电导率，并将该电导率输送至中控器，在该电导率高于设定范围时，中控器控制第二钝化开关开启同时控制第一钝化开关关闭，在该电导率低于设定范围时，中控器控制第一钝化开关开启同时控制第二钝化开关关闭，在该电导率位于设定范围内时，中控器控制第一钝化开关和第二钝化开关均关闭。

  根据本发明，碱洗液包含下述重量份的原料：20份氢氧化钾、25份三聚磷酸钠、10份无水硅酸钠、5份无水碳酸钠、5份三乙醇胺、2份十二烷基苯磺酸钠；酸洗液包含下述重量份的原料：30份硫酸、45份硝酸、10份氟化氢铵、1份烷基酚聚氧乙烯醚、1份羧基纤维素盐。

  根据本发明，碱洗设备中，在输送线的上方和下方各设置等间距的6-8根碱洗喷淋管，上方碱洗喷淋管的碱洗喷嘴朝向下方固定，下方碱洗喷淋管的碱洗喷嘴朝向上方固定，相邻两根碱洗喷淋管的距离为2-3cm，每根碱洗喷淋管上的碱洗喷嘴等间距设置，碱洗喷嘴的出口的直径为0.5-0.6cm，相邻两个碱洗喷嘴之间的距离为2-3cm，碱洗喷嘴的出口至输送线cm；酸洗设备中，在输送线的上方和下方各设置等间距的4-6根酸洗喷淋管，上方酸洗喷淋管的酸洗喷嘴朝向下方固定，下方酸洗喷淋管的酸洗喷嘴朝向上方固定，相邻两根酸洗喷淋管的距离为3-4cm，每根酸洗喷淋管上的酸洗喷嘴等间距设置，酸洗喷嘴的出口的直径为0.6-0.7cm，相邻两个酸洗喷嘴之间的距离为3-4cm，酸洗喷嘴的出口至输送线cm。

  根据本发明，碱洗设备、酸洗设备和钝化设备均还包括温度传感器、加热装置和可控硅调温系统，温度传感器和加热装置设置在相应的喷淋槽的底部，温度传感器和加热装置与可控硅调温系统连接。

  根据本发明，碱洗设备、酸洗设备和钝化设备均还包括压力传感器、调压阀、PLC控制管理系统，压力传感器和调压阀设置在相应的水泵与相应的喷淋管连接的管路上，PLC控制管理系统与压力传感器和调压阀连接；碱洗设备、酸洗设备和钝化设备均还包括流量计和变频器，碱洗水泵、酸洗水泵、钝化水泵均为变频水泵，流量计与变频器连接，变频器与相应的水泵连接，流量计设置在相应的循环罐与相应的喷淋管连接的管路上。

  根据本发明，实验装置还包括辊涂设备，辊涂设备位于烘干设备的下游，输送线穿过辊涂设备，其中，辊涂设备包括上料辊、位于上料辊下游的涂装辊、位于涂装辊下游的定膜辊、以及位于涂装辊下方的支撑辊；在步骤S7后执行如下步骤：S8、辊涂设备在烘干后的铝合金工件的表明产生润滑油层。

  根据本发明，碱洗液的pH值在8-12的范围内，温度在30-80℃的范围内，碱洗时间在2-10s的范围内，喷淋压力在2-6bar的范围内；酸洗液的pH值在1-5的范围内，温度在30-80℃的范围内，酸洗时间在1-7s的范围内，喷淋压力在2-6bar的范围内；钝化液的pH值在2-6的范围内，温度在10-70℃的范围内，钝化时间在2-15s的范围内。

  本发明的铝合金工件表面处理实验方法创新出碱洗-漂洗-酸洗-漂洗-钝化-漂洗-烘干的表面处理流程，可基于该表面处理流程对铝合金工件的表面处理进行研究，并针对不一样的特定铝合金工件(例如汽车车身铝板)研究获得一套合适的、理想的工艺参数，以用于实际工艺生产中，指导意义强。进而，该实验方法填补了研究汽车车身用板等铝合金工件的表面处理的实验领域的空白。

  图1是如下具体实施方式中实施例一所提供的实验方法应用的实验装置的一部分结构示意图；

  图2是如下具体实施方式中实施例一所提供的实验方法应用的实验装置的另一部分结构示意图；

  图4是图1中提供的实验方法中步骤S1至S7后形成的钝化膜的形貌显微组织图。

  1：电气系统；2：输送线：第二漂洗设备；8：钝化设备；9：第三漂洗设备；10：烘干设备；11：辊涂设备；12：碱洗喷嘴；13：碱洗水泵；14：加热装置；15：红外线：支撑辊；20：定膜辊；21：电机；22：喷嘴；23：水泵；24：酸洗喷嘴；25：酸洗水泵；26：钝化喷嘴；27：钝化水泵。

  为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

  参照图1至图3，首先介绍在本实施例中提供一种铝合金工件表面处理实验方法所采用的实验装置，该实验装置包含碱洗设备4、第一漂洗设备5、酸洗设备6、第二漂洗设备7、钝化设备8、第三漂洗设备9、烘干设备10、输送线，其中，输送线用于输送铝合金工件，沿输送方向(即从上游向下游的方向)，输送线、第二漂洗设备7、钝化设备8、第三漂洗设备9、烘干设备10。

  在实验过程中，驱动件3驱动输送线带动铝合金工件向前运动，并对铝合金工件依次进行如下处理步骤：

  具体地，碱洗设备4和第一漂洗设备5构成碱洗段，步骤S1和步骤S2主要的作用是去除铝合金工件表面的油污和固体颗粒(铝粉等)。例如，用于制作汽车车身铝板的铝带经过轧制等工艺后，铝带表面会粘有轧制油、基础油、抗氧剂、极压添加剂等油污，并且还存在物理性铝粉和其他颗粒，为后续化学转化处理(即钝化)带来极大的影响，碱洗及漂洗是通过碱性溶液去除这些杂质并冲洗。

  具体地，酸洗设备6和第二漂洗设备7构成酸洗段，步骤S3和步骤S4主要的作用是去除铝合金工件上不溶的合金元素(Si、Mg、Mn等)以及残余氧化层。

  具体地，钝化设备8和第二漂洗设备7构成钝化段，步骤S5和步骤S6主要的作用是防腐蚀、防氧化，减缓氧化层的生成，保护铝合金工件表面。并且，因钝化生成的钝化膜非常薄，电阻率低，所以铝合金工件表面电阻得以降低。此外，对于下游工艺中需要焊接的铝合金工件来说，可以使铝合金工件拥有非常良好的焊接性能，利于下游焊接组装。另外，还使铝合金工件拥有非常良好的粘接性能，并增加对涂层(油漆)的附着力。

  由此，本实施例的铝合金工件表面处理实验方法创新出碱洗-漂洗-酸洗-漂洗-钝化-漂洗-烘干的表面处理流程并经由创造出的实验装置来实现，可基于该表面处理流程对铝合金工件的表面处理进行研究，并针对不一样的特定铝合金工件(例如汽车车身铝板)研究获得一套合适的、理想的工艺参数，以用于实际工艺生产中，指导意义强。进而，该实验方法填补了研究汽车车身用板等铝合金工件的表面处理的实验领域的空白。

  具体地，碱洗设备4为喷淋设备，碱洗设备4具体包括碱洗喷淋槽、碱洗喷淋管、碱洗喷嘴12、碱洗循环罐、碱洗水泵13(优选为离心水泵)，碱洗喷淋管固定在碱洗喷淋槽上，碱洗喷嘴12固定在碱洗喷淋管上并与碱洗喷淋管连通，在输送线的上方和下方均设置碱洗喷淋管，上方碱洗喷淋管的碱洗喷嘴12朝向下方固定，下方碱洗喷淋管的碱洗喷嘴12朝向上方固定，以向输送线上的铝合金工件的上下两个表面喷射碱洗液。碱洗喷淋槽底部通过管路与碱洗循环罐的入口连通，碱洗水泵13的入口通过管路与碱洗循环罐的出口连通，碱洗喷淋管的入口通过管路与碱洗水泵13的出口连通。由此，碱洗液通过碱洗喷淋管喷出，喷出后落入碱洗喷淋槽底部，从碱洗喷淋槽底部通过管路进入碱洗循环罐，再由碱洗循环罐通过碱洗水泵13泵送至碱洗喷淋管，形成循环利用。

  优选地，碱洗设备4中，在输送线的上方和下方各设置等间距的6-8根碱洗喷淋管，上方碱洗喷淋管的碱洗喷嘴12朝向下方固定，下方碱洗喷淋管的碱洗喷嘴12朝向上方固定，相邻两根碱洗喷淋管的距离为2-3cm，每根碱洗喷淋管上的碱洗喷嘴12等间距设置，碱洗喷嘴12的出口的直径为0.5-0.6cm，相邻两个碱洗喷嘴12之间的距离为2-3cm，碱洗喷嘴12的出口至输送线cm。这样种喷嘴与喷淋管的设置，能够保证喷淋密集均匀且清洗强度适中，能大大的提升清洗效果。

  进一步，碱洗设备4还包括碱洗原料罐，碱洗原料罐用于储存碱洗液原液，碱洗原料罐的出口与碱洗循环罐连通，以为碱洗循环罐中补给碱洗液原液，以调节喷淋出的碱洗液的pH值等。其中，在碱洗循环罐和碱洗原料罐之间的管路上设置有第一碱洗开关，第一碱洗开关可以再一次进行选择二者的连通与断开。

  进一步，碱洗设备4还包括碱洗去离子水罐，碱洗去离子水罐中储存有去离子水，碱洗去离子水罐与碱洗循环罐连通，以为碱洗循环罐中补给去离子水。在碱洗循环罐和碱洗去离子水罐之间的管路上设置有第二碱洗开关，第二碱洗开关可以再一次进行选择二者的连通与断开。

  进一步，实验装置还包括有中控器，该中控器与上述第一碱洗开关和上述第二碱洗开关通讯连接，以控制二者的开启和关闭。

  进一步，在碱洗设备4的碱洗喷淋槽的底部中设有碱洗电导率仪，用于实时检测碱洗喷淋槽底部的碱洗液的电导率，碱洗电导率仪与中控器通讯连接。

  进一步，碱洗液含按照特殊的比例混合的氢氧化钾、三聚磷酸钠和表面活性剂(表面活性剂可选用十二烷基苯磺酸钠)，当然，还可含有其他添加物。在本实施例中，碱洗液包含下述重量份的原料：20份氢氧化钾、25份三聚磷酸钠、10份无水硅酸钠、5份无水碳酸钠、5份三乙醇胺、2份十二烷基苯磺酸钠。此碱洗液的洗涤力强，且对铝合金工件无多余损伤。可理解，上述碱洗液的配比也即碱洗液原液的配比，碱洗液和碱洗液原液之间可能相同，也可能仅在于去离子水的含量不同，多数情况下，需要将碱洗液原液加入去离子水稀释后形成碱洗液。

  参照上述对碱洗设备的描述，在步骤S1中，采用喷淋方式用碱洗液进行碱洗，喷淋压力在2-6bar的范围内。碱洗液的pH值在8-12的范围内。此外，碱洗液的温度在30-80℃的范围内，碱洗时间在2-10s的范围内。

  进一步，在碱洗过程中，碱洗电导率仪实时检测喷淋后的碱洗液的电导率，并将该电导率输送至中控器，在该电导率高于设定范围时，中控器控制第二碱洗开关开启同时控制第一碱洗开关关闭，以在碱洗液中加入碱洗液原液，在该电导率低于设定范围时，中控器控制第一碱洗开关开启同时控制第二碱洗开关关闭，以在碱洗液中加入去离子水，在该电导率位于设定范围内时，中控器控制第一碱洗开关和第二碱洗开关均关闭。由此，实时监测喷淋后的碱洗液的电导率，保持电导率在一些范围内，如高于或低于该范围，可改变碱洗液的浓度(即在碱洗液中加入去离子水或加入碱洗液原液)，进而依据“自由碱”的总量控制清洗质量，能大大的提升清理洗涤效果。并且，通过中控器控制，既便捷，又精确，进一步保证了清洗效果。

  具体地，第一漂洗设备5为喷淋设备，喷淋设备包括喷淋槽、喷淋管、喷嘴22、循环罐、水泵23(优选为离心水泵)，喷淋管固定在喷淋槽上，喷嘴22固定在喷淋管上并与喷淋管连通，在输送线的上方和下方均设置喷淋管，上方喷淋管的喷嘴22朝向下方固定，下方喷淋管的喷嘴22朝向上方固定，以向输送线上的铝合金工件的上下两个表面喷射去离子水。喷淋槽底部通过管路与循环罐的入口连通，水泵23的入口通过管路与循环罐的出口连通，喷淋管的入口通过管路与水泵23的出口连通。由此，去离子水通过喷淋管喷出，喷出后落入喷淋槽底部，从喷淋槽底部通过管路进入循环罐，再由循环罐通过水泵23泵送至喷淋管，形成循环利用。喷淋设备还包括原料罐，原料罐中储存有去离子水，原料罐的出口与循环罐连通，以为循环罐中补给去离子水。

  相应于上述第一漂洗设备5，在步骤S2中，采用喷淋方式用去离子水漂洗，漂洗时间在0.5-5s的范围内，碱洗及漂洗后确保铝合金工件表面无油无固体颗粒，在实验中，可凭肉眼观察铝合金工件表面。

  进一步，酸洗设备6为喷淋设备，酸洗设备6包括酸洗喷淋槽、酸洗喷淋管、酸洗喷嘴24、酸洗循环罐、酸洗水泵25(优选为离心水泵)，酸洗喷淋管固定在酸洗喷淋槽上，酸洗喷嘴24固定在酸洗喷淋管上并与酸洗喷淋管连通，在输送线的上方和下方均设置酸洗喷淋管，上方酸洗喷淋管的酸洗喷嘴24朝向下方固定，下方酸洗喷淋管的酸洗喷嘴24朝向上方固定，以向输送线上的铝合金工件的上下两个表面喷射酸洗液。酸洗喷淋槽底部通过管路与酸洗循环罐的入口连通，酸洗水泵25的入口通过管路与酸洗循环罐的出口连通，酸洗喷淋管的入口通过管路与酸洗水泵25的出口连通。由此，酸洗液通过酸洗喷淋管喷出，喷出后落入酸洗喷淋槽底部，从酸洗喷淋槽底部通过管路进入酸洗循环罐，再由酸洗循环罐通过酸洗水泵25泵送至酸洗喷淋管，形成循环利用。

  优选地，酸洗设备6中，在输送线的上方和下方各设置等间距的4-6根酸洗喷淋管，上方酸洗喷淋管的酸洗喷嘴24朝向下方固定，下方酸洗喷淋管的酸洗喷嘴24朝向上方固定，相邻两根酸洗喷淋管的距离为3-4cm，每根酸洗喷淋管上的酸洗喷嘴24等间距设置，酸洗喷嘴24的出口的直径为0.6-0.7cm，相邻两个酸洗喷嘴24之间的距离为3-4cm，酸洗喷嘴24的出口至输送线cm。这样的喷淋管和喷嘴的设置，可实现密集均匀地喷淋以及喷淋强度适中，有助于提高清洗效果。

  进一步，酸洗设备6还包括酸洗原料罐，酸洗原料罐中储存有酸洗液原液，酸洗原料罐的出口与酸洗循环罐连通，以为酸洗循环罐中补给酸洗液原液，以调节酸洗液的pH值等。其中，在酸洗循环罐和酸洗原料罐之间的管路上设置有第一酸洗开关，第一酸洗开关可以再一次进行选择二者的连通与断开。

  进一步，酸洗设备6还包括酸洗去离子水罐，酸洗去离子水罐储存油去离子水，酸洗去离子水罐与酸洗循环罐连通，以为酸洗循环罐中补给去离子水。在酸洗循环罐和酸洗去离子水罐之间的管路上设置有第二酸洗开关，第二酸洗开关可以再一次进行选择二者的连通与断开。

  进一步，中控器与上述第一酸洗开关和上述第二酸洗开关通讯连接，以控制二者的开启和关闭。

  进一步，在酸洗设备6的酸洗喷淋槽的底部中设置在线氟离子仪，以检测喷淋后的酸洗液的氟离子浓度，在线氟离子仪与中控器通讯连接。

  进一步，酸洗液含硫酸和/或硝酸，还含有氟化物和表面活性剂。优选地，酸洗液基本成分由硫酸、硝酸、氟化物和表面活性剂按特殊的比例混合而成，当然，还可添加一些其他的添加物。在本实施例中，酸洗液包含下述重量份的原料：30份硫酸、45份硝酸、10份氟化氢铵、1份烷基酚聚氧乙烯醚、1份羧基纤维素盐。此酸洗液的洗涤力强，且对铝合金工件无多余损伤。可理解，上述酸洗液的配比也即酸洗液原液的配比，酸洗液和酸洗液原液之间可能相同，也可能仅在于去离子水的含量不同，多数情况下，需要将酸洗液原液加入去离子水稀释后形成酸洗液。

  参照上述对酸洗设备的描述，在步骤S3中，采用喷淋方式用酸洗液进行酸洗，喷淋压力在2-6bar的范围内。喷淋出的的酸洗液的pH值在1-5的范围内。此外，酸洗液的温度在30-80℃的范围内，酸洗时间在1-7s的范围内。

  进一步，酸洗过程会对铝合金工件表面产生一定的刻蚀，通过在线氟离子仪检测喷淋后的酸洗液的氟离子浓度，控制氟离子浓度在设定范围内，从而来控制刻蚀速度。例如，喷淋后的酸洗液的氟离子浓度过高，说明刻蚀速度较慢，则能大大的提升酸洗液的浓度(例如向酸洗液中加入酸洗液原液)；喷淋后的酸洗液的氟离子浓度过低，说明刻蚀速度较快，则能够更好的降低酸洗液的浓度(例如向酸洗液中加入去离子水)。

  具体而言，在线氟离子仪实时检测喷淋后的酸洗液的氟离子浓度，并将该氟离子浓度输送至中控器，在该氟离子浓度高于设定范围时，中控器控制第一酸洗开关开启同时控制第二酸洗开关关闭，以向酸洗液中加入酸洗液原液，在氟离子浓度低于设定范围时，中控器控制第二酸洗开关开启同时控制第一酸洗开关关闭，以向酸洗液中加入去离子水，在氟离子浓度位于设定范围内时，中控器控制第一酸洗开关和第二酸洗开关均关闭。

  由此，通过氟离子浓度的监控和调节来控制刻蚀速度，提高清洗质量，保证清理洗涤干净的情况下尽可能的避免对铝合金工件的损伤。并且，采用中控器控制，既便捷，又准确，有助于清洗质量的提高。

  当然，也可通过改变喷淋速度来控制氟离子浓度。在刻蚀速度和酸洗时间都得以控制的情况下，刻蚀量也得以控制。并且，不局限于喷淋方式，酸洗还可采用浸渍方式。

  进一步，第二漂洗设备7为喷淋设备，同第一漂洗设备5，在此不再赘述。在步骤S4中，采用喷淋方式用去离子水漂洗，酸洗及漂洗后铝合金工件的表面具有较低的电阻，漂洗时间在1-9s的范围内，并确保漂洗后的铝合金工件上没有残留的酸洗液。

  进一步，具体地，钝化设备8为喷淋设备，钝化设备8具体包括钝化喷淋槽、钝化喷淋管、钝化喷嘴26、钝化循环罐、钝化水泵27(优选为离心水泵)，钝化喷淋管固定在钝化喷淋槽上，钝化喷嘴26固定在钝化喷淋管上并与钝化喷淋管连通，在输送线的上方和下方均设置钝化喷淋管，上方钝化喷淋管的钝化喷嘴26朝向下方固定，下方钝化喷淋管的钝化喷嘴26朝向上方固定，以向输送线上的铝合金工件的上下两个表面喷射钝化液。钝化喷淋槽底部通过管路与钝化循环罐的入口连通，钝化水泵27的入口通过管路与钝化循环罐的出口连通，钝化喷淋管的入口通过管路与钝化水泵27的出口连通。由此，钝化液通过钝化喷淋管喷出，喷出后落入钝化喷淋槽底部，从钝化喷淋槽底部通过管路进入钝化循环罐，再由钝化循环罐通过钝化水泵27泵送至钝化喷淋管，形成循环利用。

  进一步，钝化设备8还包括钝化原料罐，钝化原料罐中储存有钝化液原液，钝化原料罐的出口与钝化循环罐连通，以为钝化循环罐中补给钝化液原液，以调节钝化液的浓度等。其中，在钝化循环罐和钝化原料罐之间的管路上设置有第一钝化开关，第一钝化开关可以再一次进行选择二者的连通与断开。

  进一步，钝化液为Zr-Ti钝化剂，Zr-Ti钝化剂主要成分为无机基础液复配有机物添加剂，无机基础液为含有锆和钛离子的无机溶液，有机物添加剂选用有机硅，当然，Zr-Ti钝化剂中还可含有其他成分。可理解，上述钝化液的配比也即钝化液原液的配比，钝化液和钝化液原液之间可能相同，也可能仅在于去离子水的含量不同，多数情况下，需要将钝化液原液加入去离子水稀释后形成钝化液。

  进一步，钝化设备8还包括钝化去离子水罐，钝化去离子水罐中储存有去离子水，钝化去离子水罐与钝化循环罐连通，以为钝化循环罐中补给去离子水。在钝化循环罐和钝化去离子水罐之间的管路上设置有第二钝化开关，第二钝化开关可以再一次进行选择二者的连通与断开。中控器与第一钝化开关和第二钝化开关通讯连接，以控制二者的开启和关闭。

  进一步，在钝化设备8的钝化喷淋槽的底部设有电导率仪，电导率仪用于实时检测钝化喷淋槽底部的钝化液的电导率，钝化电导率仪与中控器通讯连接。

  参照上述对钝化设备的描述，在步骤S5中，采用喷淋钝化液的方式来进行钝化，喷淋压力在1-5bar的范围内。喷淋出的钝化液的pH值在2-6的范围内。此外，钝化液的温度在10-70℃的范围内，钝化时间在2-15s的范围内。

  进一步，在钝化过程中，实时监测喷淋后的钝化液的电导率，保持电导率在一些范围内，如高于或低于该范围，可改变钝化液的浓度(即将原料罐中的钝化液原料导入循环罐或向循环罐中注水)，进而控制钝化膜的形成速度，在一定的钝化时间的情况下，进而用于对钝化膜的厚度来控制，提高钝化质量。

  具体而言，钝化电导率仪实时检测喷淋后的钝化液的电导率，并将该电导率输送至中控器，在该电导率高于设定范围时，中控器控制第二钝化开关开启同时控制第一钝化开关关闭，以向钝化液中加入去离子水，在该电导率低于设定范围时，中控器控制第一钝化开关开启同时控制第二钝化开关关闭，以在钝化液中加入钝化液原液，在该电导率位于设定范围内时，中控器控制第一钝化开关和第二钝化开关均关闭。中控器的控制，既便捷又准确，有助于钝化质量的提高。

  当然，在其他实施例中，钝化还能够使用浸渍方式或辊涂方式，在采用辊涂方式时，钝化液可不经过稀释直接用，辊涂时间小于等于5s，可配备离线表面电阻检测仪进行离线抽查检测。辊涂方式对于铝合金工件的形状、涂辊的表面上的质量、安装精度要求很高，易出现漏涂、涂不匀的情况，且需要定期换辊，换辊麻烦。优点是节省用量、设备尺寸小，但初始投资高，维护要求高。因此，钝化优选采用喷淋和浸渍的方式。

  进一步，第三漂洗设备9为喷淋设备，同第一漂洗设备5，在此不再赘述。在步骤S6中，采用喷淋方式用去离子水漂洗，漂洗时间在0.5-5s的范围内，并确保漂洗后的铝合金工件上无残留的钝化液。

  进一步，在本实施例中，烘干设备10的机身采用碳钢板喷塑，烘干设备10包括红外线(例如红外线引起铝合金周围空气的快速流动，红外线对空气加热，由此对铝合金工件的表明上进行烘干。

  在步骤S7中，烘干温度在50-150℃的范围内，优选采用红外线引起铝合金周围空气的快速流动，红外线对空气加热，由此对铝合金工件的表明上进行烘干，搅拌风机16为离心式风机，功率为370W，转速为2800r/min，在距离出风口10cm处的风速为26.7m/s，频率设定为最大频率50Hz，风压为0.96KPa，烘干时间在5-15s，并确保烘干后的铝合金工件的表面无水痕。同时，配备离线表面电阻检测仪进行离线抽查检测。

  进一步，更加具体地，碱洗设备4、酸洗设备6和钝化设备8中的喷嘴为快拆式喷嘴，形成扇形喷雾，最大限度的方便日常维护。三个漂洗设备中的喷嘴采用PVC小喷嘴，形成扇形喷雾。

  更加具体地，各个喷淋设备中的喷淋槽的槽底均是倾斜的，可排净槽内残液，方便清洗。

  进一步，作为碱洗设备4、第一漂洗设备5、酸洗设备6、第二漂洗设备7、钝化设备8和第三漂洗设备9的喷淋设备均还包括温度传感器、加热装置(以标记“14”示出)和可控硅调温系统，温度传感器和加热装置设置在相应的喷淋槽的底部，温度传感器和加热装置与可控硅调温系统连接。可控硅调温系统可控制处理液的温度符合相应处理步骤的要求，例如，碱洗设备4中，可控硅调温系统控制碱洗液的温度恒定在30-80℃的范围内的某一值；酸洗设备6中，可控硅调温系统控制酸洗液的温度恒定在30-80℃的范围内的某一值；钝化设备8中，可控硅调温系统控制钝化液的温度恒定在10-70℃的范围内的某一值。

  进一步，作为碱洗设备4、第一漂洗设备5、酸洗设备6、第二漂洗设备7、钝化设备8和第三漂洗设备9的喷淋设备均还包括压力传感器、调压阀、PLC控制管理系统，压力传感器和调压阀设置在相应的水泵与相应的喷淋管连接的管路上，PLC控制管理系统与压力传感器和调压阀连接，PLC控制管理系统可控制喷淋压力符合相应处理步骤的要求，例如，碱洗设备4中，PLC控制管理系统控制喷淋压力恒定在2-6bar的范围内的某一值。酸洗设备6中，PLC控制管理系统控制喷淋压力恒定在2-6bar的范围内的某一值；钝化设备8中，PLC控制管理系统控制喷淋压力恒定在1-5bar的范围内的某一值。

  进一步，在本实施例中，作为碱洗设备4、第一漂洗设备5、酸洗设备6、第二漂洗设备7、钝化设备8和第三漂洗设备9的喷淋设备均还包括流量计和变频器，流量计与变频器连接，变频器与相应的水泵连接，流量计设置在相应的循环罐与相应的喷淋管连接的管路上，由此可控制处理液(碱洗液/酸洗液/钝化液/去离子水)的流量。

  进一步，在本实施例中，作为碱洗设备4、第一漂洗设备5、酸洗设备6、第二漂洗设备7、钝化设备8和第三漂洗设备9的喷淋设备均还包括多重过滤系统，多重过滤系统可连接在处理液循环管路的任一位置，用以保护相应的水泵和相应的喷嘴，防止堵塞。

  进一步，在本实施例中，辊涂设备11机身采用优质方管，机盖为不锈钢板。辊涂设备11包括上料辊17、在上料辊17下游的涂装辊18、在涂装辊18下游的定膜辊20、以及在涂装辊18下方的支撑辊19。其中，涂装辊18为胶辊，优选为三元乙丙橡胶辊；上料辊17和定膜辊20为钢辊。涂装辊18与支撑辊19等径，支撑辊19与涂装辊18共同对铝合金工件建立摩擦力，平稳支撑涂装辊18涂装，可上下调节涂装辊18和支撑辊19之间的距离，以适应不一样铝合金工件的厚度。辊涂设备11还包括电机21，以提供动力，优选地，电机21为变频电机。实验方法还包括步骤S8，即在烘干后的铝合金工件的表明产生润滑油层，最大的作用是在铝合金工件存储和运送过程中保护其表面，防止相邻两个铝合金工件相互碰撞磨损，省去纸抽，减少操作工编制，并且与冲压油的性能相当且摩擦系数更均匀，来提升冲压率，降低模具消耗。上述润滑油层采用辊涂方式，其中，形成润滑油层的原料为在氟化溶剂混合全氟聚醚油中添加超低分子量聚四氟乙烯颗粒形成的液态氟素润滑剂，润滑油层无表面污染问题，使用弱碱性溶液就可以对表明上进行清洗。

  更进一步，上述实验方法非常适合于铝合金板，铝合金板的尺寸要求为：宽度小于等于300mm，长度小于等于300mm，厚度在0.3-20mm的范围内。

  进一步，在本实施例中，输送线，优选为带编码器的变频电机。输送辊道采用传动马达、伞齿轮传动，确保强度、耐磨、耐腐蚀及传动均匀性。输送线可为连续的，也可为间隔开的，即一个或相邻的多个设备对应于一个独立的输送辊道，当然对应于每个输送辊道设置一个驱动件3。

  进一步，在本实施例中，在输送线的前端和后端均装有紧急停止开关，以便在紧急状态下，全线快速制动。

  进一步，在本实施例中，实验装置还包括电气系统1，对实验装置中的各个电气器件提供远程控制，例如，电气系统1与电机21通讯连接，以控制铝合金工件的输送速度。由此，整个实验装置能全自动地进行多功能的表面处理工艺，具备灵活的操作的过程和宽泛的工艺条件。

  S1、铝合金工件到达碱洗设备4处，碱洗水泵13持续驱动碱洗液从碱洗喷嘴12喷出，碱洗液的pH值为10，可控硅调温系统控制碱洗液的温度恒定在60℃，PLC控制管理系统控制喷淋压力为2.5bar，碱洗电导率仪实时检测喷淋槽底部的碱洗液的电导率并通过中控器控制第一碱洗开关和第二碱洗开关来将电导率保持在设定范围内，输送线控制铝合金工件在碱洗设备4中的时间为6s；

  S2、碱洗后，铝合金工件到达第一漂洗设备5处，水泵持续驱动去离子水从喷嘴喷出，输送线控制铝合金工件在第一漂洗设备5中的时间为3s；

  S3、漂洗后，铝合金工件到达酸洗设备6处，酸洗水泵25持续驱动酸洗液从酸洗喷嘴24喷出，酸洗液的pH值为2，可控硅调温系统控制酸洗液的温度恒定在65℃，PLC控制管理系统控制喷淋压力为2.5bar，在线氟离子仪检测并通过中控器控制第一酸洗开关和第二酸洗开关来控制氟离子浓度，从进而将刻蚀量控制为0.1g/m2，输送线控制铝合金工件在酸洗设备6中的时间为4s；

  S4、酸洗后，铝合金工件到达第二漂洗设备7处，水泵持续驱动去离子水从喷嘴喷出，输送线控制铝合金工件在第二漂洗设备7中的时间为5s；

  S5、漂洗后，铝合金工件到达钝化设备8处，钝化水泵27持续驱动钝化液从喷嘴喷出，钝化液的pH值为4，可控硅调温系统控制钝化液的温度恒定在35℃，PLC控制管理系统控制喷淋压力为1.5bar，通过电导率仪检测并通过中控器控制第一钝化开关和第二钝化开关来控制钝化膜的厚度，控制钝化膜内的Ti含量为5mg/m2，离线表面电阻检测仪进检测，控制电阻为20μΩ，输送线控制铝合金工件在钝化设备8中的时间为6s；

  S6、钝化后，铝合金工件到达第三漂洗设备9处，水泵持续驱动去离子水从喷嘴喷出，输送线控制铝合金工件在第三漂洗设备9中的时间为2.5s；

  S7、漂洗后，铝合金工件到达烘干设备10处，输送线控制铝合金工件在烘干设备10中的时间为9s；

  S8，烘干后，铝合金工件到达辊涂设备11，在铝合金工件的表明产生润滑油层。

  为了研究上述实验步骤表面处理的效果，第一次实验仅完成步骤S1-S7，在执行步骤S7后，将铝合金工件从输送线上拿下进行观察，经过步骤S1-S7表面处理后，铝合金工件表面钝化膜形貌显微组织如图4所示；将铝合金工件挂在室内，100天后，钝化膜无明显变色；采用电化学的方法将钝化铝合金进行耐腐蚀测试，钝化前铝合金工件表面的腐蚀电流密度为4.28μAcm-2，钝化处理后铝合金工件表面的腐蚀电流密度为0.49μAcm-2，抵抗腐蚀能力得以明显的提高，抵抗腐蚀能力的提高主要是得益于按顺序碱洗和酸洗的彻底清洗。

  第二次实验完成全部步骤并先后进行两次，获得两个经步骤S1-S8加工的铝合金工件，步骤S1-S7的实验条件与第一次实验完全相同，在执行步骤S8后，将铝合金工件从输送线上拿下，待涂层晾干后，对其附着力来测试。对第一个铝合金工件进行擦油测试，采用擦胶以1s为一循环，擦拭15次，铝合金工件的钝化膜不暴露；对第二个铝合金工件进行粘油测试，将胶纸按压在铝合金工件表面150s后，迅速撕下，无油层脱落；两个铝合金工件的硬化指数均大于0.2，塑性应变比均大于0.7。

  综上，通过上述实验方法中的步骤S1-S7，可实现铝合金板的碱洗、酸洗、化学转化处理，碱洗、酸洗、钝化、烘干的处理顺序不可变换，并且主要由该处理顺序所构成的上述实验方法具有如下优点：先碱洗后酸洗的作用是，通过碱洗先将铝合金工件表面的油污和固体颗粒去除，方便酸洗时酸洗剂去除铝合金工件上不溶的合金元素以及残余氧化层，以充分地露出铝合金使其在后续步骤中钝化形成钝化膜，而先酸洗后碱洗无法达到这一效果；在铝合金工件表明产生一层钝化膜，保护工件表面在运输和存储过程中不被氧化腐蚀；能明显降低铝合金板表面电阻，利于下游焊接组装；增加转化膜与铝合金板表面基体粘结性，增加对润滑油层的附着力，有利于工件在后续生产的全部过程中的粘接和涂漆；改善冲压性能，提高冲压率，减少模具消耗。

  并且，该实验方法中的碱洗喷淋压力、碱洗液成分及含量、碱洗液pH值、碱洗液温度、碱洗时间、碱洗后漂洗时间、酸洗喷淋压力、酸洗液成分及含量、酸洗液pH值、酸洗液温度、酸洗时间、酸洗后漂洗时间、钝化喷淋压力、钝化液成分及含量、钝化液pH值、钝化液温度、钝化时间、钝化后漂洗时间、烘干温度、烘干时间、烘干用风机的参数等工艺参数均可根据实验目的做相应的调整，例如，针对一种具体的铝合金工件通过调整上述各工艺参数来获得一套合适的、理想的加工用参数，进而对实际生产有很强的指导意义。优选地在上述实施例中列出的各数值范围内选择工艺参数。

  此外，该实验方法可直接应用于生产线，例如应用于实际铝合金汽车板表面处理生产线，由此，反之，该实验方法可贴合实际生产线进行模拟实验。

  以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用场景范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

  1. 金属材料表面改性技术 2. 超硬陶瓷材料制备与表面硬化 3. 规整纳米材料制备及应用研究

  1.数字信号处理 2.传感器技术及应用 3.机电一体化产品开发 4.机械工程测试技术 5.逆向工程技术研究

  1.精密/超精密加工技术 2.超声波特种加工 3.超声/电火花复合加工 4.超声/激光复合加工 5.复合能量材料表面改性 6.航空航天特种装备研发

  1. 先进材料制备 2. 环境及能源材料的制备及表征 3. 功能涂层的设计及制备 4. 金属基复合材料制备

  一种热交换器用铝合金高频焊管的在线表面清洁及防护液涂覆工艺的制造方法与工艺

  一种铝合金表面激光合金化Al‑Cr‑Ti‑Si‑Cu多主元合金涂层的制备方法与流程

  一种热交换器用铝合金高频焊管的在线表面清洁及防护液涂覆工艺的制造方法与工艺

  一种热交换器用铝合金高频焊管的在线表面清洁及防护液涂覆工艺的制造方法与工艺