2015年10月11日星期日
結構工程師基礎知識輔導:陽極氧化前處理工藝
鋁合金陽極氧化前處理工藝是決定產品外觀質量的重要環節,型材發色處理機械紋的去除、起砂、亞光、增光等多種質量要求均由前處理工藝決定。傳統的前處理工藝分為三種:
(1)堿蝕工藝:由除油→水洗→堿蝕→水洗→水洗→出光→水洗→水洗→氧化組成,即型材經除油後,在堿蝕槽中經堿蝕處理去除機械紋和自然氧化膜、起砂,然後經出光槽除去表面黑灰,即可進行陽極氧化。該工藝的核心工序是堿蝕,型材的表面平整度、起砂的好壞等均由該工序決定。為了達到整平機械紋的目的,一般需堿蝕12-15分鐘,鋁耗達40-50Kg/T,堿耗達50Kg/T。如此高的鋁耗,既浪費資源,又帶來嚴重的環保問題,增加廢水處理成本。該工藝已采用了100多年,全球大部分鋁材廠沿用至今,直到近兩年,才由酸蝕逐漸取代。
(2)酸蝕工藝:由除油→水洗→酸蝕→水洗→水洗→堿蝕→水洗→水洗→出光→水洗→水洗→氧化組成。型材經除油後先酸蝕,後堿蝕,出光,完成前處理。該工藝的核心工序是酸蝕,去機械紋、起砂等均由酸蝕決定。不同於堿蝕,酸蝕的最大優點是去機械紋能力強、起砂快、鋁耗低,一般3-5分鐘即可完成,鋁耗幾乎是堿蝕的1/8-1/6。從工作效率和節約資源的角度看,酸蝕無疑是堿蝕工藝的一大進步。然而,酸蝕的環保問題更加突出:酸槽的有毒氣體HF的逸出及水洗槽F¯的污染。氟化物一般都有劇毒,處理更加困難。另外,酸蝕處理後,型材外觀發黑發暗,盡管不得已延續了堿蝕和出光,可增亮一些,但仍然很暗,既增加了工序,又損失了光澤,這些問題至今還沒有有效的解決方案。
(3)拋光工藝:由除油→水洗→拋光→水洗→水洗組成,型材經除油後即放入拋光槽,經2-5分鐘拋光後,可形成鏡面,水洗後可直接氧化。該工藝的核心工序是拋光,去紋、鏡面都在拋光槽完成。拋光具有鋁耗低、型材光亮的優點,但拋光槽的NOx的逸出,造成嚴重的環境污染及操作工的身體傷害,同時,昂貴的化工原料成本等因素也制約了該工藝的推廣。通觀上述三種工藝,雖各有特點,但缺點也比較突出,如堿蝕鋁耗高、堿渣多、工效低;酸蝕氟化物污染、型材發暗;拋光污染嚴重,成本過高等等。這些工藝要麼污染了環境,要麼浪費了鋁資源,要麼降低了鋁材表面質量,亟待進行工藝改進。
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陽極氧化處理的工藝操作要點
1)硫酸陽極氧化一般選恆流,根據陽極氧化總硬陽處理面積和電流密度計算出總電流,對有型腔的鋁材,氧化面積陽極處理應計算大約100~300mm一段的內表面面積。
2)需要電解著色處理的,每一掛料應是一種規格,以避免色差。
3)導電梁與導電座之間接觸良好,接觸溫升小於30℃。
4)單根導電梁,如載流大於8000A時,建議考慮兩端導電電鍍。
5)陰極使用極板套氣袋可減少酸氣析出,但應加大槽液循環量,最好每小時循環3次以上。槽液循環在槽底使冷酸液均勻輸入槽內。空氣攪拌可適當降低循環量,但攪拌一定要均勻平穩,以免綁料松動。
6)氧化結束應及時水洗,鋁表面處理停電後留在氧化槽時間過長(長於2min),將影響著色與封孔質量。
7)陰極板使用壽命與氧化狀態有關,氧化槽開開停停,陰極板最容易損壞。應及時更換損壞的陰極板,以免陰陽極面積比例失調。
8)陽極氧化電壓上升應取軟啟動,電壓上升時間一般為10~15s。
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鋁材表面陽極氧化著色封孔處理工藝
鋁的陽極氧化膜有大量孔洞,其表面吸附陽極處理性很強,手觸摸有黏手的感覺。為提高氧化膜的防污染和抗腐蝕性能,封孔是必不可少的步驟。鋁合金鋁材陽極氧化膜的封孔主要有熱封孔和冷封孔兩種,目前我國基本電鍍上使用冷封孔。隨著膜厚增加和封孔質量提高。每噸鋁型材的冷封孔劑消耗從0。8~1。2kg增加到1。5~2。0kg。氟化鎳鋁表面處理是目前冷封孔劑的主要成分,因此氟化鎳質量決定了冷封孔劑質量。氟化鎳中鐵、鋅、銅等雜質,在新配槽液中影響不明顯,但生產一段時間後,封孔質量就很難保證。
冷封孔的pH值以前認為以5。5~6。5為宜,實際上還應根據冷封孔劑的配方特點確定。新配槽液pH值一般在5。3~7。0都可以成功,但對於用氟化銨或氟化氫銨調節氟離子的舊槽,由於銨離子的影響,pH值應控制在6。5~7。1最佳。此時封孔速度快,氟消耗少,也不出現“白頭”現像。封孔槽硬陽處理中銨離子比鈉離子不易起粉,發色處理但封孔速度較慢。為保證封孔質量,工藝操作要點如下:
(1)陽極氧化溫度一般小於23℃,溫度過高,冷封孔劑消耗大,表面“發綠”。
(2)陽極氧化之後應及時水洗,停留在氧化槽中會影響以後的封孔。洗不干淨易造成竄液污染,增加封孔槽的氟消耗。
(3)脫落在封孔槽中的鋁材和鋁絲應及時取出,不然會加快pH上升和氟的消耗。
(4)用氟化銨調氟的封孔槽,每立方米通過20t鋁材後,應倒槽清底一次。
(5)用氫氟酸調氟的封孔槽,添加之後應經過5~10min才生產,最好以10%稀溶液的形式加入。
(6)為提高封孔質量並加快干燥速度,冷封孔後,推薦55±5℃熱水洗10~15min,也稱冷封孔後處理。
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