铝塑复合板用铝板基表面黄斑缺陷的成因与消除.pdf

铝塑复合板用铝板基表面黄斑缺陷的 成因与消除 圜毕书军1 史向阳2 胡冠奇1 赵红亮2 1 ．登电集团铝加工有限公司河南登封4 5 2 4 7 7 2 ．郑州大学材料科学与工程学院郑州4 5 0 0 0 2 摘要黄斑缺陷是铝塑复合板用铝板基生产过程中经常出现的一类表面缺陷，黄斑缺陷不仅对铝板基的前处理 和涂装造成不利影响，还影响铝塑复合板的使用寿命。在实验室条件下分析黄斑缺陷的成因，结果表明，黄斑缺 陷的成因主要是退火工艺不合理和轧制油理化性能指标不符合要求。通过优化退火工艺参数和使用性能优良的 轧制油，可消除黄斑缺陷。 关键词铝塑复合板用铝板基；黄斑缺陷；退火工艺；轧制油 中图分类号T G l 4 6 ．2 1 ；T G 3 3 5 ．5文献标志码A 文章编号2 0 9 5 1 7 4 4 2 0 1 3 0 1 - 0 0 2 1 - 0 3 铝塑复合板具有良好的耐候耐蚀性、防火防潮性和 易加工成型性等优点，广泛用于幕墙装饰、广告招牌等”】。 铝板基作为铝塑复合板的重要组成部分，其产品质量直接 影响到铝塑复合板的使用寿命。黄斑缺陷是铝板基生产过 程中经常出现的一类表面缺陷，黄斑缺陷不仅对铝板基的 前处理和涂装造成不利影响，还缩短铝塑复合板的使用寿 命。因此，有必要分析黄斑缺陷成因，探索相应的防范措 施，从而提高铝板基的表面质量。 1 实验方法 试验用试样为5 0m m 宽的铝板带长条，在直径为2 0 m m 的钢管上卷取5 0 层，用包装带缠好放人小退火炉中，在 实验室条件下研究退火工艺和轧制油对黄斑形成的影响。 2 试验结果及讨论 2 ．1 黄斑缺陷的微观特征 残留在铝板带表面的轧制油及其他油污，经退火后 形成的程度不同的黄褐色斑痕称为黄斑，黄斑的高倍形 貌如图1 所示。从图l a 可以看出黄斑的表面有大片的黑 色黏着物，从图1 b 可以看出铝板带退火过程中轧制油没 有完全挥发残留在板面上。 图I 黄斑表面形貌照片 2 ．2 退火工艺对黄斑的影响 铝板带退火过程中，轧制油随退火温度的升高经历 两个阶段，第一个阶段是轧制油的大量挥发，第二个阶段 是轧制油的氧化Ⅲ。黄斑形成于轧制油的氧化阶段，如果 在退火过程中轧制油能够完全挥发，便不会形成黄斑。 收稿日期2 0 1 2 0 8 0 7 作者简介毕书军 1 9 7 6 一 ，男，河南登封市人，助理工程师 主要从事铝板带箔生产技术方面的研究。 有色金属工程2 0 1 3 年第1 期 2 1 万方数据 1 4 - 么泰_ 工程 N O N F E R R O U SM E T A L SE N G I N E E R I N G 2 ．2 ．1 加热速度对黄斑形成的影响 不同加热速度铝板带表面形貌如图2 所示。从图2 可 以看出，随着退火加热速度的增加，铝板带表面黄斑污染 程度逐渐加重，在加热速度为1 0 ．0 ℃／r a i n 时，铝板带黄斑 污染最严重，在加热速度为2 ．5 ℃／m i n 时黄斑污染最轻微。 这是由于加热速度过快，铝板带表面的轧制润滑油来不及 挥发，之后发生氧化、聚合反应，残留在板面上形成黄斑。 a 2 ．5 。c ／m i n ； b 5 ．0 。C ／m i n ； c 7 ．5 。c ／m i n ； d 1 0 ．0 。C ／m i n 图2 不同加热速度铝板带表面形貌照片 2 ．2 ．2 保温时间对黄斑形成的影响 不同保温时间铝板带表面形貌如图3 所示。图3 显示， 随着退火保温时间的延长，铝板带黄斑污染程度逐渐减轻， 在保温时间为2h 时铝板带黄斑污染最严重。这是由于保 温时间的延长有利于轧制油的充分挥发，铝板带表面的轧 制油残留量少，黄斑污染程度相应减轻。 a 2h ； b 3h ； c 4h ； d 6h 图3 不同保温时间铝板带表面形貌照片 2 ．2 ．3 加热温度对黄斑形成的影响 不同加热温度铝板带表面形貌如图4 所示。图4 表明， 随着退火加热温度的升高，铝板带表面黄斑污染程度先 减轻后加重，在加热温度为1 8 0 ℃时铝板带表面的黄斑污 染程度最轻微。这是由于温度过高时轧制油的分解速度 大于挥发速度，来不及挥发的轧制油在高温下发生一系列 的物理化学反应残留在板面上就形成了黄斑缺陷。 a 1 0 0 。C ； b 1 4 0 。C ； c 1 8 0 。C ； d 2 2 0 。C 图4 不同加热温度铝板带表面形貌照片 2 ．3 车L * l J 油对黄斑形成的影响 轧制油的主要作用是带走轧制时产生的热量，减小轧 制时的摩擦阻力。铝板带轧制油由基础油和添加剂两部分组 成。基础油是轧制油的主要部允所占比例在9 0 ％左右，轧 制油的黏度和闪点等都是由基础油决定的，添加剂的作用是 提高轧制油的减缩能力，即提高轧制油的油膜强度”。1 。退 火过程中轧制油会发生分解、裂化、聚合及氧化反应，生 成树脂状物质，沉积在铝板带表面形成黄斑。黄斑的产生 与基础油类型、添加剂的类型和含量有密切关系”1 。 2 ．3 ．1 基础油类型对黄斑形成的影响 采用不同类型基础油轧制油的铝板带退火后的表面 形貌如图5 所示。从图5 可知，基础油为商品煤油时黄斑 污染程度最严重，而基础油为饱和烷烃和正构烷烃时黄斑 污染程度最轻。这是由于商品煤油的硫分、芳香烃含量和 运动黏度都比较高，在退火过程中轧制油不易挥发，最后 残留在铝板带表面形成黄斑。 2 ．3 ．2 添加剂含量对黄斑形成的影响 采用不同添加剂含量轧制油的铝板带退火后表面形 貌如图6 所示。从图6 可见，随着添加剂含量的增加，黄斑 污染程度逐渐加重，添加剂含量为2 ％时未产生黄斑污染， 添加剂含量为4 ％时有轻微的黄斑污染，添加剂含量大于 8 ％时产生严重的黄斑污染。 2 ．3 ．3 添加剂类型对黄斑形成的影响 不同类型添加剂的轧制油铝板带退火后的表面形貌 如图7 所示。从图7 可以看出，轧制油添加剂为油酸时黄 斑污染最严重，添加剂为醇时黄斑污染程度最轻，同系物 的醇和酯，低碳链的黄斑污染程度比高碳链的低。油酸分 子极性强，容易与铝板带表面形成～层牢固的化学吸附膜， 该吸附膜在铝板带退火过程中容易发生碳链的分解与氧 2 2 工程技术E n g i n e e r i n gT e c h n o l o g y 万方数据 ／ ∥ ∥ ．／。 a 饱和烷烃 二十烷 b 正构烷烃 C 商品煤油 图5 不同类型基础油铝板带表面形貌照片 ， ， ， ■ ／ ．／ a 2 ％； b 4 ％； c 6 ％； d 8 ％； e 1 0 ％； 0 1 2 ％ 图6 不同含量添加剂的铝板带表面形貌照片 一 ／ a C 1 2 醇； b C 1 8 醇； c 油酸t d 十二酸甲酯； e 硬脂酸丁酯 图7 不同类型添加剂铝板带表面形貌照片 化，造成黄斑污染。同系物的醇和酯，低碳链的添加剂黏 度低，吸附自由能小，在退火过程中易于挥发，退火产生 的黄斑污染要小于高碳链的添加剂。 3 结论 铝塑复合板用铝板基表面黄斑缺陷的形成主要是退 火工艺不合理和轧制油理化性能指标不符合要求。退火 加热速度为2 ．5 ℃／r a i n 、保温时间为6h 、加热温度为1 8 0 ℃时，铝板基黄斑污染程度最轻微。基础油为饱和烷烃或 正构烷烃、添加剂为低碳链饱和醇或酯、添加剂加入量为 2 ％时，铝板基黄斑污染程度最轻。 参考文献 [ 1 】刘永民．浅谈铝塑复合板结构、加工及其特点[ J 】．中国建 材科技，2 0 0 7 6 5 3 ．5 7 ． [ 2 ] 孙建林，孙艳伟，马艳丽，等．轧制油对铝箔退火表面质量 的影响[ J ] 北京科技大学学报，2 0 0 8 ，3 0 2 1 3 7 1 4 0 ． [ 3 ] 黄立字，王飞．冷轧铝板轧制油中复合添加剂的选用与 实验研究【J 】．机械工程与自动化，2 0 0 7 3 7 7 7 8 ． [ 4 ] 胡豫，满瑞林，刘小风，等．铝箔轧制油基础油的组成与 性能[ J ] 石油学报 石油化工 ，2 0 0 8 ，2 4 3 3 3 2 3 3 8 ． [ 5 ] L i nJF ，H u a n gTK ，H a sCT ．E v a l u a t i o no fl u b r i c a t i o nf o r c o l ds t r i pr o l l i n g [ J ] ．W e a q1 9 9 1 ，1 4 7 1 7 9 9 1 ． 【6 ] 白玉波．0 ．0 0 7m m 铝箔表面氧化和油斑缺陷的讨论与分析 [ J ] 铝加工，1 9 9 8 ，2 l 2 1 7 2 1 ． [ 7 ] 江志邦．铝板带冷轧工艺润滑剂的研究[ J ] ．轻合金加工技 术，2 0 0 5 ，3 3 3 2 4 2 9 ． 有色金属工程2 0 1 3 年第1 期 2 3 万方数据