CN102485967A

CN102485967A - 连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺

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Publication number: CN102485967A
Application number: CN2010105757490A
Authority: CN
Inventors: 丘仁政; 陈汉文; 罗宾
Original assignee: SHENZHEN CITY PROSUNPRO SOLAR ENERGY CO Ltd
Current assignee: SHENZHEN CITY PROSUNPRO SOLAR ENERGY CO Ltd
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2012-06-06

Abstract

本发明提供了一种连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺，它依次包括上料、脱脂、第一次水洗、化学抛光、第二次水洗、除灰、第三次水洗、阳极氧化、第四次水洗、电解着色、第五次水洗、封闭和烘干的步骤，其中阳极氧化包括采用4％-15％的磷酸(H₃PO₄)、0.08-0.15mol/L的草酸(H₂C₂O₄)、0.8-1.5mmol/L的硫酸高铈(Ce(SO₄)₂)的药剂，升压方式为分段、每段氧化时间各3-5分钟，槽液温度20-40℃的环境进行电解着色。本发明的有益效果在于在阳极氧化步骤中加入了COO^-的有机酸与含Ce⁴⁺的金属盐作为复合添加剂，可降低槽液对氧化膜的溶解，还能提高氧化膜生成速度。

Description

连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺

【技术领域】

本发明涉及一种铝板吸光涂层氧化工艺，尤其是指一种太阳能热水器连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺。

【背景技术】

根据黑体辐射特征，小于800K的高温物体，其热辐射波长基本在2.5μm以上，因此，选择性吸光涂层要求在光波长λ＜2.5μm范围内，有α接近于1，即r接近于零。在λ＞2.5μm范围内，有ε接近于零或r接近于1，以最大化吸收可见光，反射远红外光。

目前，国内太阳能热水器的铝板条选择性吸光涂层的生产工艺主要有：涂漆法、电镀法、真空镀膜法、阳极氧化与电解着色法。其中阳极氧化与电解着色法是指铝经过前处理-磷酸阳极氧化-电解着色等工艺处理，在基材表面形成多孔氧化膜，并在电解着色过程中金属Sn、Ni沉积在氧化膜孔内。膜系的化学成分的浓度或者含量呈现梯度变化，其表层到氧化膜底层的折射率n、消光系数k逐渐增加，利用氧化膜对入射光线的逐层吸收来达到较高的太阳光谱吸收率的。阳极氧化工艺对温度有严格要求，一般要求在20～28℃，以保证氧化膜质量。同时，改善氧化工艺所采取的措施不能对涂层的选择吸光性能产生负面影响。

1.1用于选择吸收太阳光的阳极氧化涂层工艺有以下特点：

由于原料铝是卷材，生产时铝带不断被输送至阳极氧化槽发生电化学反应，而此电化学反应是放热反应，反应放出大量热，导致槽液温度升高，尤其在夏季槽液升温更为明显，最高温度会达到40℃左右，高温导致氧化膜溶解速度加快，降低了电能效率，即增加了电能成本与生产周期。

1)、连续型阳极氧化的氧化槽规格约为0.25*0.15*40(m)，为了降低氧化时间，提高产能，需要尽量压缩氧化时间，但因为槽液温度高，实际氧化时间往往在20-30min左右，氧化时间长，需要改善。

2)、H3PO4粘度大，流动性差，氧化膜-槽液界面的高温槽液难以及时迁移并带走热量。

3)、高温下生成的氧化膜疏松，孔径大，硬度低，耐蚀性差。

4)、氧化槽温度高，氧化膜容易被槽液溶解，降低了电流效率，浪费电能。

1.2现有阳极氧化的降温措施：

为了降低槽液温度，一般采用制冷机交换作用降低槽液温度，这种方法往往要求制冷机功率大，制冷费用高，且在连续型阳极氧化中难以保证槽液温度均匀性，因为经过制冷的槽液重新进入氧化槽，在入口处，温度低，可以满足阳极氧化的工艺要求，但距离入口较远处，温度仍然很高，经我公司技术人员持续数周测量，不同位置的槽液温差一般在2-8℃左右。温度不均匀导致不同位置氧化膜的膜厚、耐蚀性、硬度等性能差异很大。

1.3宽温、多步阶梯式升压型阳极氧化工艺：

为了改善阳极氧化的温度适用范围太小这一技术难题，我们对宽温型阳极氧化工艺进行了大量研究。

有机酸或有机酸盐与某些金属离子的复合添加剂，在氧化膜-槽液界面吸附，阻挡H+与氧化膜接触，减少了氧化膜被腐蚀的几率。有机酸可与金属粒子络合为较稳定的大分子络合物，这种络合物的水解与络合过称中，可以消耗氧化膜-槽液界面的H+，降低氧化膜-槽液界面的H+浓度，从而提高氧化膜生成速度。而添加剂的加入使得电解液电阻增大，因此，需要逐步增大电压保证足够电量。

目前，我国将有机酸与金属盐用于宽温型阳极氧化的研究很少，且绝大部分为用硫酸做电解液的宽温型阳极氧化，而用磷酸做电解液的宽温型阳极氧化报导很少，因此，我们对有机酸与金属盐在磷酸阳极氧化中的作用进行了研究，并得到最佳工艺。

【发明内容】

本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种宽温、高效的阳极氧化吸光涂层制备工艺。

本发明的目的是这样实现的：一种连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺，它依次包括上料、脱脂、第一次水洗、化学抛光、第二次水洗、除灰、第三次水洗、阳极氧化、第四次水洗、电解着色、第五次水洗、封闭和烘干的步骤，其中阳极氧化包括采用4％-15％的磷酸(H3PO4)、0.08-0.15mol/L的草酸(H2C2O4)、0.8-1.5mmol/L的硫酸高铈(Ce(SO4)2)的药剂，升压方式为分段、每段氧化时间各3-5分钟，槽液温度20-40℃的环境进行电解着色；

上述方法中，所述分压分段方式包括11V、13V、15V、17V四段；

上述方法中，所述药剂包括5％的磷酸(H3PO4)、0.08mol/L的草酸(H2C2O4)、0.8mmol/L的硫酸高铈(Ce(SO4)2)；

上述方法中，所述药剂包括9％的磷酸(H3PO4)、0.1mol/L的草酸(H2C2O4)、1mmol/L的硫酸高铈(Ce(SO4)2)；

上述方法中，所述药剂包括12％的磷酸(H3PO4)、0.12mol/L的草酸(H2C2O4)、1.2mmol/L的硫酸高铈(Ce(SO4)2)；

上述方法中，所述上料包括将铝卷材用叉车运输至氧化设备对应的固定座上，用扳手拧紧螺丝，保证导电良好，并用铆钉固定铝卷材至氧化槽内的输送铝带上的步骤；

上述方法中，所述第一次水洗包括洗净产品表面残留脱脂液的步骤；

上述方法中，所述化学抛光包括去除产品表面自然氧化膜的步骤；

上述方法中，所述第二次水洗包括洗净产品表面残留脱抛光液的步骤；

上述方法中，所述除灰包括去除产品表面抛光灰的步骤。

相比于常见的铝板吸光涂层氧化工艺，本发明的有益效果在于在阳极氧化步骤中加入了COO-的有机酸与含Ce4+的金属盐作为复合添加剂，含添加剂A的氧化产品膜厚度最高从而在氧化膜-氧化槽槽液界面吸附、络合H+，不仅可降低槽液对氧化膜的溶解，还能提高氧化膜生成速度。经相同电压、槽液浓度等条件下，逐步升高槽液温度，从28℃、30℃、32℃、34℃，进行无添加剂、0.6mol/LA添加剂、0.6mol/L B添加剂的氧化试验，结果证明随着槽液温度升高。

【附图说明】

下面结合附图详述本发明的具体结构

图1为本发明的工艺流程图

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明具体实施例进行详细阐述。

如图1所示，本发明涉及一种连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺，它依次包括步骤：

A)、上料，将铝卷材用叉车运输至氧化设备对应的固定座上，用扳手拧紧螺丝，保证导电良好，并用铆钉固定铝卷材至氧化槽内的输送铝带上。

B)、脱脂，开启牵引机，将铝卷材开始进入脱脂槽。

C)、第一次水洗，洗净产品表面残留脱脂液。

D)、化学抛光，去除产品表面自然氧化膜。

E)、第二次水洗，洗净产品表面残留脱抛光液。

F)、除灰，去除产品表面抛光灰。

G)、第三次水洗，去除产品表面黏附的除灰液。

H)、阳极氧化，采用4％-15％的磷酸(H3PO4)、0.08-0.15mol/L的草酸(H2C204)、0.8-1.5mmol/L的硫酸高铈(Ce(SO4)2)的药剂，升压方式为11V、13V、15V、17V四段、每段氧化时间各3-5分钟，槽液温度20-40℃的环境进行电解着色。

I)、第四次水洗，去除产品表面黏附的氧化槽液。

J)、电解着色。

K)、第五次水洗，去除产品表面黏附的电解着色槽液。

L)、封闭。

M)、烘干。

具体实施例1：

前处理、电解着色等步骤按正常工艺进行，阳极氧化采用5％的磷酸(H3PO4)、0.08mol/L的草酸(H2C204)、0.8mmol/L的硫酸高铈(Ce(SO4)2)配比的药剂，升压方式为11V、13V、15V、17V，氧化时间为16min，槽液温度为35℃。最终用涡流式膜厚计测试膜厚为3.5μm，用太阳光吸收率检测仪测试，涂层平均吸收率为0.93。

具体实施例2：

前处理、电解着色等步骤按正常工艺进行，阳极氧化采用9％的磷酸(H3PO4)、0.1mol/L的草酸(H2C204)、1mmol/L的硫酸高铈(Ce(S04)2)配比的药剂，升压方式为11V、13V、15V、17V，氧化时间为16min，槽液温度为35℃。最终用涡流式膜厚计测试膜厚为4.9μm，用太阳光吸收率检测仪测试，涂层平均吸收率为0.95。

具体实施例3：

前处理、电解着色等步骤按正常工艺进行，阳极氧化采用12％的磷酸(H3PO4)、0.12mol/L的草酸(H2C2O4)、1.2mmol/L的硫酸高铈(Ce(SO4)2)配比的药剂，升压方式为11V、13V、15V、17V，氧化时间为16min，槽液温度为35℃。最终用涡流式膜厚计测试膜厚为4.2μm，用太阳光吸收率检测仪测试，涂层平均吸收率为0.93。

需要指出的是，本发明不限于上述实施方式，任何熟悉本专业的技术人员在基于本发明技术方案内对上述实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的保护范围内。

Claims

1.一种连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺，其特征在于：它依次包括上料、脱脂、第一次水洗、化学抛光、第二次水洗、除灰、第三次水洗、阳极氧化、第四次水洗、电解着色、第五次水洗、封闭和烘干的步骤，其中阳极氧化包括采用4％-15％的磷酸(H3PO4)、0.08-0.15mol/L的草酸(H2C2O4)、0.8-1.5mmol/L的硫酸高铈(Ce(SO4)2)的药剂，升压方式为分段、每段氧化时间各3-5分钟，槽液温度20-40℃的环境进行电解着色。

2.如权利要求1所述的连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺，其特征在于：所述分压分段方式包括11V、13V、15V、17V四段。

3.如权利要求1所述的连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺，其特征在于：所述药剂包括5％的磷酸(H3PO4)、0.08mol/L的草酸(H2C2O4)、0.8mmol/L的硫酸高铈(Ce(SO4)2)。

4.如权利要求1所述的连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺，其特征在于：所述药剂包括9％的磷酸(H3PO4)、0.1mol/L的草酸(H2C2O4)、1mmol/L的硫酸高铈(Ce(SO4)2)。

5.如权利要求1所述的连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺，其特征在于：所述药剂包括12％的磷酸(H3PO4)、0.12mol/L的草酸(H2C2O4)、1.2mmol/L的硫酸高铈(Ce(SO4)2)。

6.如权利要求1所述的连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺，其特征在于：所述上料包括将铝卷材用叉车运输至氧化设备对应的固定座上，用扳手拧紧螺丝，保证导电良好，并用铆钉固定铝卷材至氧化槽内的输送铝带上的步骤。

7.如权利要求1所述的连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺，其特征在于：所述第一次水洗包括洗净产品表面残留脱脂液的步骤。

8.如权利要求1所述的连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺，其特征在于：所述化学抛光包括去除产品表面自然氧化膜的步骤。

9.如权利要求1所述的连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺，其特征在于：所述第二次水洗包括洗净产品表面残留脱抛光液的步骤。

10.如权利要求1所述的连续型阳极氧化膜吸光涂层的制备工艺，其特征在于：所述除灰包括去除产品表面抛光灰的步骤。