1、铝合金型材阳极氧化电解着色生产线设计铝合金型材阳极氧化电解着色生产线设计1991年7月电镀与环保第14卷第4期(总第78期)?19聚乙烯醇缩丁醛树脂,另83.5珏铬酸,菇1O另磷酸丙酮,珏酒精,%正丁醇,弼0)二液型(A)80弼PO,5永,拓酒精,强(B)聚乙烯醇缩丁醛树脂,另碱性铬酸锌,另滑石粉,届滔精,另正丁醇,弼10.951.40lO.9562.2O14.508.68.21827.26.8I.148.716.1A剂占2O另,B剂占8O%.磷化底蒋中聚乙烯醇缩丁醛,具有很多极性基,能与磷酸一铬酸盐反应产物起配合作用,形成致密的钝化膜.Cr(VI)是氧化剂,又是促进剂.通过Cr3*的交联怍用
2、,使聚乙烯醇缩丁醛阐化,生成很大的螯合物,cr”成为钝化膜一成膜物络台中心5带锈磷化带锈磷化剂,国外又称弗锈转化剂.主要成分为POd有的不含风PO?),鞣酸,溶剂和聚合物.雠酸是一种乡羟基化台物,可与金属和金属氧化物形成配合物带锈磷化可以采用刷涂法,故适于大型工件的处理,如储油罐,铰架,铁桥,船舶等.6结语永系磷化虽然有能耗太,工序长和水污染等问题,但仍是磷化工艺的主要方法非水系磷化工艺与水系/7一阳掇氯化蕊磷化相比,具有以下优点:(1)无水污染排放问题;(2)脱脂效果好,尤其是夹缝处;【3)设备占地,j,工艺简单;(4)操作简易.但非水处理亦有除油容量有限,防锈性能不爱锌盐磷化,有些工艺使用
3、有毒溶剂爱存在溶剂处理等问题.在金属前处理中,非水系磷化应用量不太,但仍占有重要的地位参考文献1间宫富士难.金属0化成处理.理工出版社,19822ToshiMiyawakict蚰.Proc.Intriinish80.Kyoto19803jR-Kojinmcta1.StudyatPhosphatecoaHngCrystMs.SAE8511174M.oW.Oharolsoneta1.Trots.I眦61.188;155(5ToyotMotorCo.Ltd.Japoapatent6o891706汪泉发,黎燕.电镀与环保,1993;ts(4):117Bshpatent828.9168WC.Jnes.U
4、Spatent441o55l9待田扞.日特开昭55-68876,1980【103方景礼等.村料保护,l9924(8):911戚怡群.福建化工,l99乌(2):3It2J.F.Andreeta1.J.App1.Chem.196:4:581C1&15Bdshtmtentl686T,l虹拍”69帅韶18大八术铁哉.防卞管理,1961:吴廷禄等.表面技术,199叽L口(8):l18徐仁生.材料保护,l口8由17(5):】T10D.B.Freeman.Phosplmtingl&r如PretrmenLWoodlad-FmalkaerLtd.Cambridge.198BoH.B.Callli
5、rr.USpatent2789昕021陈山南.化工进展,l蛐0;(5):如22杨晓然,赵武龙.材科保护,1989;22(t0):”【2绦仁生,戴括忠.材料悍护,19姚l5(3):2321郭良生等.表面技术,1鲫l;2O(6):26李英旆冬娥陈溯冷文元刘经罴(武汉材料保护研究所,430030)宜昌鲁建筑材料厂铝型材分厂)7,摘要铝型村氧化疋电解蔷色生产伐一般包括檀虹,砖由,加热,过巍,w*-l备,给书,排术通风,搅拌,起吊与蠢精电源厦管理等蔗境.奉文叙述了最生产线总体覆计戌殪上述喜系统的设每布置.髓着建筑业的发展,铝型材需求量的增多,我国各地铝型材厂纷纷上马,产量从年产一千吨到年产一万乡吨不同规
6、模的铝型材厂,全国大约有几百家铝型材阳极氧化电解着色生产线,目前国内从德唇,意太利,20-1994JulyElextroplating&PollutionControlVo1.14No.日本等国弓进的生产线,大多数为国内自行设计的生产线,工艺与生产线的设计直接影响着产品的产量和质屋.本文综述了作者在铝型材阳极氧化电解着色工艺及生产线设计中的一些经验和方法.l铝型材阳极氯化电解着色工艺从铝锭到铝型材的整个生产工序为铝锭铸棒挤压,氧化,着色.从挤压机挤压出来的铝型材由于氧化膜薄,硬度和强度低,必须经过阳极氧化以提高其耐蚀性,耐磨性及耐侯性.铝型材阳极氧化后为银白色,为了满足不同装饰的需要,
7、使铝材着上各种颜色,阳极氧化后还要经过着色处理1.1氧化与麓色氧化处理可采用化学氧化或阳极氧化,形成一层致密的氧化膜.阳极氧化是在电解液(立口硫酸,草酸等)中,铝为阳极,通电后铝表面生威氧化膜层,目前铝型材多数采用硫酸作为电解液进行阳极氧化处理.着邑处理有化学染色法,自然着色法和电解着色进行氧化和着色处理1.2工艺流程铝型材阳极氧化和电解着色工艺流程如下:脱脂水洗碱腐蚀+二次水洗酸洗二次水冼阳极氧化二次水洗电解着色水洗,去离子水冼封孔去离子水洗2铝型材阳极氯化电解着色生产饯诞译2.1总体设计概论铝型材阳极氧化电解着色生产线总体设计是根据产量,工艺流程,场地,污染治理水源,地质和资金等多方面因素
8、综合考虑,以确定厂房面积,高度,槽子魏量及镀槽尺寸,各大系统的设备殛其布置.铝型材表面处理生产线一般包括:槽蛆系统,降却系统,加热系统,过滤系统,纯水系统,给水系统,排水系统,通风系统,搅拌系流.超吊输送系统,电源系统,生产管理系统等.2.2厂房面积及高度的确定厂房的面积和高度与产量,槽子放置方式,超吊方式有紧密的联系.槽组放置形式可分为地上式,半地上式和地下式三种.地上式将槽子全部置于地面,占空间较大,排水方便,可采用槽边排风;地下式为槽子全部埋于地下,占空间尺寸小,但排水不便,不能采用槽边排风;半地上式占定的空间尺寸,排水介于上述二者之间,可采用槽边排风.按作业形式可分为横吊式和竖吊式两种
9、,横吊式是指被处理物科水平吊装,倾斜角一般为61O.叫竖吊式是指被处理物料垂直吊装,以悬垂状态进行盘理.横吊式比竖吊式占用空间高度低,但面积大.目前我国多采用横吊式.本文主要介绍横吊式的铝材阳极氧化电解着色生产线.由于铝型材长度一般为6m,曼槽子长度应为7N8m,主车间(即阳极氧化车间)一般可取l2m跨度.长度困产量不同一般在8O12O主车间高度可根据槽子高度和放置方式设计,最好不慨于6m2.8系统设备布置其它系统的设备可分别置于主车间的一边或两边的偏跨车间内.采用就近布置,便于操作.整齐美观等原则进行设备的整体布置.8各系统设计8.1槽组系统处理槽组是整个生产缝的量要组成部份,处理槽的设计包
10、括敦星,形状,尺寸,胜直形式,基体材料选择和内衬材料选择等.槽子靛量根据产量和工艺流程要求确定,一般为1835个.形状一般为长方形.放置形式在总体概论中已阐述.槽子尺寸根据处理物的尺寸形状及每架次的处理量来确定一般氧化着色槽尺寸(长宽高)为(6lo1)(1.窖2in)(L58血),除碱腐蚀槽外,其它各槽的宽度为氧化着色槽的4/5左右按处理槽的基l体材科可分为钢槽和水泥槽,钢槽强度高,防渗透防漏能力强,便于检修,利于采用槽边排风,但造价高水泥槽强度不如钢槽,槽子出现渗漏时不便检修,占地比钢揖要走?1回造价低.为了防腐要求无论是水琵槽还是钢槽,槽内要有内衬.碱腐蚀槽内衬钢板,封孔槽内衬不锈钢板.其
11、它处理槽内衬PVC或FI己P.在槽组设计时还耍注意进,排水口及导电极导电杠的布置等.8.2冷却,加热,过滤系统321冷却19艇年7月电镀与环保第H卷第4期(总第78期?2l在阳极氧化时由于电力消耗和氧化反应,槽液温度会升高,必须对氧化槽液进行冷却,在夏季还要考虑着色槽的冷却.冷却方式有槽内冷却和稽外冷却两种,由于槽内冷却占据了槽子的有效容积,所以采用槽外冷却方式较为台适.冷却系统主要包括冷冻机,换热器等设备,冷冻机目前使用较乡的是压缩式冷冻机,其净赢能力的选择根据槽灌技热量Q进行选择:Q=L1(Q1+Q(1)q通入槽中电流每小时发生的焦耳热每小时放出的氧化反应热一般选择冷冻能力为210B51o
12、8cal/h的冷冻机乡台.换热器为耐酸不锈钢板式换热器,冷却系统设备布置最好靠近氧化槽,着色槽,减少传输损失,提高冷却效率.8.2.2加热由于碱腐蚀槽(4060oc),封孔槽(30oC),去离子水洗槽(5060口c)等对温度有一定要求,冬季着色槽耍加温,必须有加热设备.槽液的加热方式有蒸汽与电加热两种,电加热设备简单,但费用高,不适用于大型乡槽的加热.所以在设计时广泛采用蒸汽加热,加热管浸入槽液,直接加热可提高热效率,节省能耗.加热管一般置于槽子一侧或两侧.8.23循环过滤为使阳极氧化,着色温度均匀,槽液净化,需进行槽外循环过滤.保证槽液温度均匀,除去杂质,槽液循环最通常为每小时22.5捷左右
13、.8.8纯水和给排水系统水质对表面处理的质量有很大影响,配制槽液的水需用去离子水,永质要求电导率为2,的击离子水.去离子水可用离子交换法制取,其设备处理能力根据铝材产量的不同,可配备处理能力为1,.t0m3/h的纯水处理装置,用PVC泵和臂遭输送到所需的槽内供水系统的水要保证水洗槽的补充水,纯水制备用水,冷冻机用水以及车间的其它用水.为了节约用水,二次水冼的水洗槽可采用双联逆流水洗槽,氧化着色车间耗水量大约1050mVh?供水系统可根据整个工厂的洪水要求统一设计.各种废水经槽边排水淘排至废水处理池,进行废水处理,达标排放.有的度液还可进行回收处理.8.4通风爱搅拌系统铝材在碱腐蚀,酸洗,氧化等
14、槽中进行处理时会产生碱雾和酸雾,必须及时排出以呆持良好附环境通风系统按照排风方式可分整体排风和局部排风(ep槽边排风),为了不使槽中逸出的碱,酸雾弥散到车间,最好采用槽边排风及时排走瑾气.槽边排风可分为周边排风,双侧排风,单侧排风.由于铝材处理槽大,加之槽子两头要放置导电扛,所以一般采用双侧排风.在双侧排风的设计中,按均匀分布的原则,以提高排气效果.风机,风罩,风管的材质根据所排出不同介质进行选择.排碱性雾的可采用钢制的,排酸性雾的采用PVC或FRP材质的,风机风压一般在1.07N/cm以下,碱槽排风量为8060mVmin-m(槽的表面积),酸洗,氧化槽排风量为3050mVn,.,jn-m从风
15、机排出的度气必须进行废气净化处理,碱性气体和酸性气体分别由排气管排入洗1条塔内,经淋水溶解,可谐除大部分酸和碱,在达到排放标准后,方可排人大气中.为使槽液均匀,提高处理效果,在槽的底部通入压缩空气搅拌导管,搅拌风源来自鼓风机或空压机等转置.风机和鼓风机或空压机等设备噪声大,最好将它们单独安装在一个房间内,以减小噪声污染8.6起吊输送系统铝材在槽内进行处理时是剥用行车进行起吊和运送的,行车能起吊重量一般为O.52t,行车要隶能使铝材有ff10.的惯斜,以利于槽液的倒出,一般生产蛲配置8”6台行车.8.e电源系统电源系统包括整流器装置,导电排,导电扛及导电极等装置.阳极氧化电源可用硅整流器,硅整流
16、器的电参数根据每挂外观面积(每吨铝型材表面积为蚰O)1O80,架次和电流密度大小(一般电流密度为120A160A/roD而定,硅整流器一般选用8000At5900A,电压20V左右,台教1,-5台.着色电源一般为交流电源,电源参数可根据每挂处理面积和电毓密度大小(一般电流密度为190A/r)而定.交流电流一般选用8000肌8000A,电压20V左右.为了减少导电排的电耗损失,阳极氧化电源尽可能靠近氧化槽,着色电谅靠近着色槽阴极板固定于槽内,阴极面积为阳极面积的一半或相等.如阴极板材料以铅石墨为好,亦可用铝板代替铅.8.7生产装管理系统生产蝮臂理系统有手动的,半自动化的和自动化三种j簪式管理系统
17、可根据资金多少来选择,目前震国较多采用手动和半自动化的管理系统.22.1994JulyElecoplating&PollutionContTolVol14No?l合理的工艺设计,正确的设备选用,全面系统的管理是铝材生产合格忧质产品的重要保证.参考文献【1】高之震,任继矗-宁福元编译.铝台金表面处理.冶金工业出版社,19912王祝堂主编.铝村及其表面处理手册.江苏科学技术出版社,19918电镀手册(下).国防工业出版社-1979(牧稿日期1s08lS)帐萄阳铸铝合金脉冲硬质阳极氧化阮阳屏(四川雅安241厂,625002)-_._.7殳(擒要)铸铝合盎在常温下应用直流叠加方波脉冲进行硬质阳
18、极氧化工艺:硫酸150,草酸2O4O,酒石酸4O8og/L,1025c,Ez,5070V,2530V,8一lOs,txlti=l:1.i前言经典的铝台盎硬质阳极氧化工艺到目前为止仍在工业上广泛应用这种工艺的欣点众所周知.正是这些缺点,促使人们不断进行新工艺的探索和研究?并取得大量成果.这些研究主要集中在两个方面:其一,通过对电解液的改进,以提高电解液的工作温度,改善工艺条件和膜层质量.具有代表性的电解液有硫酸一草酸一酒石酸,硫酸一甘油,以及完全采用有机酸或者在电解液中添加金属盐.?其二,通过施加非直流电,改变膜的成长过程,以提高膜层质量.如变直流叠加,不对称整流,直流叠加方波脉冲等.口直流叠加
19、方波脉冲的研究和实验已有较多报道,但尚未见国内在工业上的应用报道.本文应用直流叠加方波脉冲的工艺方法,于1991年投八批量生产,取得良好经济效益.2士艺方法2.1电源采用2台整流器,通过脉冲控制器获褥直流叠加方l磕脉冲.波形见图1.电压图1脉冲波形图2.2电解液夏工艺参数硫酸,g/L草酸,L酒石酸,g/L.C晶,V晶,Vl1,sll/2.8操作方法150”“20020”-4040”-8010”-25507025303”-101:1送高压电源缓慢升压,控制电流密度不大于5A/dm2,达如V时,送低电压电源到2530V,继续缓慢升高电压,在1015minq达到El5070V,保持到氧化终止.8几种不同电源阳撮氯化比较裹1几种不同电源阳极氧化结果以上试验电解液液温为10.C,氧化时间60min.表1列出了采用直流,单一方波脉冲及直流叠加方波脉冲的实验结果.结果表明直流叠加方漩脉冲获得的氧化馍最好.单一方漩味冲也能获得较好膜,但硬度稍低.直流氧夕
