CN104032347A - 高性能铝型材阳极氧化装置及着色工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高性能铝型材阳极氧化装置及着色工艺，该装置包括电解槽体、阴极导电装置和阳极导电装置，电解槽体的内壁涂覆有聚四氟乙烯涂料层，阴极导电装置通过凹口与电解槽体卡接，电解槽体底板内部具有盘管式换热器；阴极导电装置为“7”型结构，“7”型结构上横边的外壁包裹有绝缘层；阳极导电装置的前端为横截面积逐渐增大的中空式内八角结构，着色工艺包括自检上架、除油水洗、预处理水洗、中和出光水洗、阳极氧化水洗、电解着色对色、封孔水洗干燥和下架检验包装。采用本发明的技术方案所得的适用于高性能铝型材阳极氧化装置及着色工艺，导电性能良好，可有效提高条系铝型材表面质量的一致性，有效减少原材料浪费。
Description
技术领域
本发明涉及管系铝合金型材加工技术领域，特别是一种高性能铝型材阳极氧化装置及着色工艺。
背景技术
现代社会装饰用门窗或幕墙主要采用铝合金型材结构材料，这种型材的主要是外观单一及长期暴露在空气中容易腐蚀的缺点，这种缺点的存在使得其越来越难以满足当代年轻用户对于装饰用结构材料的个性化需求。为了优化铝合金型材的装饰效果、增强其抗腐蚀性及延长使用寿命，铝合金型材一般都要进行表面处理。铝合金型材的表面处理是铝合金型材完美挤身与于现代社会的华丽转身，常用的铝合金型材表面处理的方法是阳极氧化法，通过阳极氧化法可在铝合金型材表面形成致密氧化膜，该氧化膜的存在可显著改善铝合金型材的耐腐蚀性、耐磨性和装饰性能。
现有技术中应用于铝合金型材的阳极氧化处理方法是指：在一定的电解液中，以铝合金型材零件为阳极，以不锈钢或铝金属为阴极，在强酸性电解溶液中将铝合金型材进行表面处理的过程。但是一般的铝合金型材的阳极氧化处理装置自身的漏电性能存在一定问题，工作人员在生产过程中容易被静电所伤，阳极氧化处理装置的寿命也较短，这种设备做出的铝合金型材的表面质量参差不齐，难以满足消费者的消费需求。因此，研究一种适用于条系铝合金型材的阳极氧化装置是当前要研究的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术中的不足，提供一种适用于管系铝型材的阳极氧化装置及氧化工艺，该装置导电性能良好，不易漏电，可显著统一并提高铝合金型材的表面质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高性能铝型材阳极氧化装置，该阳极氧化装置包括电解槽体、阴极导电装置和阳极导电装置，所述电解槽体的内壁涂覆有聚四氟乙烯涂料层，电解槽体的槽边端面具有均匀分布的凹口，阴极导电装置通过凹口与电解槽体卡接，电解槽体底板内部具有盘管式换热器，电解槽体底部中心具有排液口，排液口端口具有旋转式阀门；
所述阴极导电装置为“7”型结构，“7”型结构的相邻边组成的角为90°，“7”型结构上横边的外壁包裹有绝缘层；所述阳极导电装置成对且分别固定设置在电解槽体的两相对内壁，阳极导电装置为通过螺栓连接的可折弯结构，阳极导电装置的前端为横截面积逐渐增大的中空式内八角结构。
进一步，所述“7”型结构上横边的前端通过导线与电源负极连接。
进一步，所述电解槽体的内壁拐角为圆角结构。
进一步，所述阴极导电装置的制作材料为铅，阳极导电装置的对数为至少一对，优选三对。
进一步，所述成对且分别固定设置在电解槽体的两相对内壁上的阳极导电装置的末端通过导线在电解槽体外部相连。
进一步，所述阳极导电装置的高度低于电解槽体内壁高度的4/5。
进一步，所述“7”型结构竖边与“7”型结构卡接的槽边的垂直距离为“7”型结构竖边厚度的1.8-3倍。
进一步，所述“7”型结构的高度小于电解槽体内壁的高度。
进一步，所述盘管式换热器的进口和出口分别设置在电解槽体底板的两相对侧面上，进口和出口处分别设置有螺旋式阀门。
一种铝型材的着色工艺，该着色工艺具有如下步骤：
a.自检上架
对铝合金型材进行表面检验，记录同一批次各型材表面光滑度、缺陷、毛刺及色差水平，记录完毕后，将铝合金型材的两端分别安装到氧化装置的阳极导电装置上；
进一步，为保证生产安全，1万安培电解槽体每槽装挂面积为60-70m2为最佳，特殊情况不得超过60m2，1.2万安培电解槽体每槽装挂面积为70-90m2，氧化装置在二次利用时，安装铝合金型材两端的阳极导电装置需要去除氧化膜。
b.除油水洗
将除油剂注入电解槽体中，在常温下对铝合金型材表面进行除油，所述除油剂的成分为150-200g/L的硫酸溶液，处理2-8min后用清水洗涤至型材表面的pH为4-7，将除油剂及洗涤废水排出；
进一步，特殊情况下视型材表面的油污定处理时间。
c.预处理水洗
预处理是指针对着色的具体要求将型材的底色达到基本一致或用碱蚀、机械抛光的办法减少挤压纹后，对型材进行洗涤；其中碱蚀的具体做法如下：将碱蚀剂注入电解槽体中，在常温下对铝合金型材表面进行碱蚀，所述碱蚀剂是浓度为40-65g/L的氢氧化钠溶液，处理2-8min后用清水洗涤至型材表面的pH为6-8，将碱蚀剂及洗涤废水排出；
d.中和出光水洗
将中和试剂注入电解槽体中，在常温下对铝合金型材表面进行中和工艺，所述中和试剂是浓度为180-200g/L的硫酸或浓度为140-180g/L的硝酸，处理2-4min后用清水洗涤至型材表面的pH为3-5，将中和试剂及洗涤废水排出；
将出光试剂注入电解槽体中，在常温下对铝合金型材表面进行出光工艺，所述出光试剂是浓度为200-280g/L的硝酸，处理2-4min后用清水洗涤至型材表面的pH为5-7，将出光试剂及洗涤废水排出；
e.阳极氧化水洗
该步骤是对制品的表面生成一种无色透明的膜，防止材料的表面腐蚀，膜层的厚度是根据客户的需求进行调整，膜厚形成通常受电流密度、电压、槽液浓度和温度的影响；
将电解液注入电解槽体中，在温度为20±2℃时，对铝合金型材表面进行氧化工艺，所述电解液为130-160g/L的硫酸溶液和≤20g/L的铝离子组成，处理后用清水洗涤至型材表面的pH为5-7，将电解液及洗涤废水排出，处理时间根据所需氧化膜的厚度、电流密度和公式L＝ITK而定，其中，公式中的L为氧化膜微米厚度，K为常数0.28-0.3，I为电流密度A/m2，T为氧化分钟数；
装挂面积计算准确后，从上述公式便可求得任何氧化膜厚所需的氧化时间；铝型材在阳极氧化前应避免长时间浸在水槽里，最长时间不超过3min，以免水槽里的酸浸蚀型材表面；经过阳极氧化的产品，在槽内停留的时间不超过5min，防止影响氧化膜的质量；要求亮度极高的着色产品，电流密度选择1-1.2A/dm2为宜。
f.电解着色对色
将着色液注入电解槽体中，在温度为20-25℃，电压为12-18V，pH为0.8-1.2时(电流随着装挂面积而变化)，对铝合金型材表面进行电解着色，着色后用清水洗涤至型材表面的pH为5-7.5，将着色液及洗涤废水排出；所述着色液为浓度为8-12g/L硫酸亚锡、浓度为18-25g/L硫酸镍和浓度为16-20g/L的硫酸的混合物；通电方式为：经阳极氧化镀膜后的型材经水洗后烘干，在不施加电压的情况下先放置1min，然后打开电流慢慢升至规定值；为了保证颜色的再现性，每次都必须以相同的方法操作。
g.封孔水洗干燥
将封孔液注入电解槽体中，在温度为25±2℃时，对铝合金型材表面进行封孔工艺，所述封孔液由浓度为0.8-1.5g/L的镍离子和0.3-0.65g/L的氟离子组成，封孔液的pH值为5.5-6.5，封孔工艺处理时间根据氧化膜的厚度而定，一般每个膜封孔1分，处理完毕后用清水洗涤至型材表面的pH为5-7.5，将封孔液及洗涤废水排出，待铝合金型材表面干燥；
h.下架检验包装
将铝合金型材从阳极导电装置上取下，检验记录后包装入库。
下架应轻拿轻放，注意防碰伤、防碰变形，距离下架3m，不允许有型材的碰创响声，长度大于4m的不用精锯处理直接包装的可以放在场地上的晒料架上，未烘干(滴干)的产品放在场地上的晒料架上；产品需要作下步加工，要求先加工后包装的则将产品放在“台车”上。
有益效果：本发明的技术方案中，电解槽体的内壁涂覆有聚四氟乙烯涂料层，可有效防止漏电，提高电解槽体的整体安全性和工作人员工作效率，延长其使用寿命，盘管式换热器的设置，可对电解槽体进行升温或降温，方便电解液的升温、降温和条系铝合金型材的烘干，阴极导电装置通过凹口与电解槽体卡接和绝缘层的设置，可有效提高本装置的整体安全性；阳极导电装置成对且分别固定设置在电解槽体的两相对内壁，阳极导电装置为通过螺栓连接的两段式可折弯结构的设置，可方便条式铝合金型材的安装与拆卸，有利于铝合金型材在均一的电解液中氧化；阳极导电装置的前端为横截面积逐渐增大的中空式内八角结构，可方便阳极导电装置与待氧化的不同截面形状的条系铝合金型材的卡接，提高铝合金型材在氧化时的稳定性，从而减少后期废品率。
采用本发明的技术方案所得的适用于条系铝合金型材的阳极氧化装置及着色工艺，导电性能良好，可有效提高条系铝合金型材表面质量的一致性，有效减少原材料浪费，适合规模化推广应用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中的A-A剖面图；
图3是图1的B-B剖面图；
图中1.电解槽体，11.排液口，12.盘管式换热器，13.聚四氟乙烯涂料层，2.阴极导电装置，21.绝缘层，3.阳极导电装置。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1、2、3所示的一种高性能铝型材阳极氧化装置，该阳极氧化装置包括电解槽体1、阴极导电装置2和阳极导电装置3，所述电解槽体1的内壁涂覆有聚四氟乙烯涂料层13，电解槽体1的槽边端面具有均匀分布的凹口，阴极导电装置2通过凹口与电解槽体1卡接，电解槽体1底板内部具有盘管式换热器12，可对电解槽体进行升温或降温，方便电解液的升温、降温和条系铝合金型材的烘干，电解槽体1底部中心具有排液口11，排液口11端口具有旋转式阀门；
所述阴极导电装置的制作材料为铅，阴极导电装置2为“7”型结构，“7”型结构的相邻边组成的角为90°，“7”型结构上横边的外壁包裹有绝缘层21；所述阳极导电装置3成对且分别固定设置在电解槽体1的两相对内壁，阳极导电装置3为通过螺栓连接的可折弯结构，阳极导电装置3的前端为横截面积逐渐增大的中空式内八角结构。
“7”型结构上横边的前端通过导线与电源负极连接，电解槽体1的内壁拐角为圆角结构，可防止电解液在电解槽体1内形成死角，利于定期清洗。
阳极导电装置3的对数为三对，成对且分别固定设置在电解槽体1的两相对内壁上的阳极导电装置3的末端通过导线在电解槽体1外部相连，阳极导电装置3的高度低于电解槽体内壁高度的4/5，“7”型结构竖边与“7”型结构卡接的槽边的垂直距离为“7”型结构竖边厚度的1.8倍，“7”型结构的高度小于电解槽体1内壁的高度，所述盘管式换热器12的进口和出口分别设置在电解槽体1底板的两相对侧面上，进口和出口处分别设置有阀门。
一种条系铝型材的着色工艺，该着色工艺具有如下步骤：
a.自检上架
对铝合金型材进行表面检验，记录同一批次各型材表面光滑度、缺陷、毛刺及色差水平，记录完毕后，将铝合金型材的两端分别安装到氧化装置的阳极导电装置3上；
进一步，为保证生产安全，1万安培电解槽体1每槽装挂面积为60-70m2为最佳，特殊情况不得超过60m2，1.2万安培电解槽体1每槽装挂面积为70-90m2，氧化装置在二次利用时，安装铝合金型材两端的阳极导电装置需要去除氧化膜。
b.除油水洗
将除油剂注入电解槽体中，在常温下对铝合金型材表面进行除油，所述除油剂的成分为200g/L的硫酸溶液，处理8min后用清水洗涤至型材表面的pH为4-7，将除油剂及洗涤废水排出；
进一步，特殊情况下视型材表面的油污定处理时间。
c.预处理水洗
预处理是指针对着色的具体要求将型材的底色达到基本一致或用碱蚀、机械抛光的办法减少挤压纹后，对型材进行洗涤；其中碱蚀的具体做法如下：将碱蚀剂注入电解槽体中，在常温下对铝合金型材表面进行碱蚀，所述碱蚀剂是浓度为65g/L的氢氧化钠溶液，处理2-8min后用清水洗涤至型材表面的pH为6-8，将碱蚀剂及洗涤废水排出；
d.中和出光水洗
将中和试剂注入电解槽体1中，在常温下对铝合金型材表面进行中和工艺，所述中和试剂是浓度为200g/L的硫酸或浓度为180g/L的硝酸，处理4min后用清水洗涤至型材表面的pH为3-5，将中和试剂及洗涤废水排出；
将出光试剂注入电解槽体1中，在常温下对铝合金型材表面进行出光工艺，所述出光试剂是浓度为280g/L的硝酸，处理4min后用清水洗涤至型材表面的pH为5-7，将出光试剂及洗涤废水排出；
e.阳极氧化水洗
该步骤是对制品的表面生成一种无色透明的膜，防止材料的表面腐蚀，膜层的厚度是根据客户的需求进行调整，膜厚形成通常受电流密度、电压、槽液浓度和温度的影响；
将电解液注入电解槽体1中，在温度为20±2℃时，对铝合金型材表面进行氧化工艺，所述电解液为160g/L的硫酸溶液和≤20g/L的铝离子组成，处理后用清水洗涤至型材表面的pH为5-7，将电解液及洗涤废水排出，处理时间根据所需氧化膜的厚度、电流密度和公式L＝ITK而定，其中，公式中的L为氧化膜微米厚度，K为常数0.28-0.3，I为电流密度A/m2，T为氧化分钟数；
装挂面积计算准确后，从上述公式便可求得任何氧化膜厚所需的氧化时间；铝型材在阳极氧化前应避免长时间浸在水槽里，最长时间不超过3min，以免水槽里的酸浸蚀型材表面；经过阳极氧化的产品，在槽内停留的时间不超过5min，防止影响氧化膜的质量；要求亮度极高的着色产品，电流密度选择1-1.2A/dm2为宜。
f.电解着色对色
将着色液注入电解槽体1中，在温度为20-25℃，电压为12-18V，pH为0.8-1.2时(电流随着装挂面积而变化)，对铝合金型材表面进行电解着色，着色后用清水洗涤至型材表面的pH为5-7.5，将着色液及洗涤废水排出；所述着色液为浓度为12g/L硫酸亚锡、浓度为25g/L硫酸镍和浓度为20g/L的硫酸的混合物；通电方式为：经阳极氧化镀膜后的型材经水洗后烘干，在不施加电压的情况下先放置1min，然后打开电流慢慢升至规定值；为了保证颜色的再现性，每次都必须以相同的方法操作。
g.封孔水洗干燥
将封孔液注入电解槽体1中，在温度为25±2℃时，对铝合金型材表面进行封孔工艺，所述封孔液由浓度为1.5g/L的镍离子和0.65g/L的氟离子组成，封孔液的pH值为5.5-6.5，封孔工艺处理时间根据氧化膜的厚度而定，一般每个膜封孔1分，处理完毕后用清水洗涤至型材表面的pH为5-7.5，将封孔液及洗涤废水排出，待铝合金型材表面干燥；
h.下架检验包装
将铝合金型材从阳极导电装置上取下，检验记录后包装入库。
下架应轻拿轻放，注意防碰伤、防碰变形，距离下架3m，不允许有型材的碰创响声，长度大于4m的不用精锯处理直接包装的可以放在场地上的晒料架上，未烘干(滴干)的产品放在场地上的晒料架上；产品需要作下步加工，要求先加工后包装的则将产品放在“台车”上。
上述具体实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种高性能铝型材阳极氧化装置，其特征在于：该阳极氧化装置包括电解槽体(1)、阴极导电装置(2)和阳极导电装置(3)，所述电解槽体(1)的内壁涂覆有聚四氟乙烯涂料层(13)，电解槽体(1)的槽边端面具有均匀分布的凹口，阴极导电装置(2)通过凹口与电解槽体(1)卡接，电解槽体(1)底板内部具有盘管式换热器(12)，电解槽体(1)底部中心具有排液口(11)，排液口(11)端口具有旋转式阀门；
所述阴极导电装置(2)为“7”型结构，“7”型结构的相邻边组成的角为90°，“7”型结构上横边的外壁包裹有绝缘层(21)；所述阳极导电装置(3)成对且分别固定设置在电解槽体(1)的两相对内壁，阳极导电装置(3)为通过螺栓连接的可折弯结构，阳极导电装置(3)的前端为横截面积逐渐增大的中空式内八角结构。
2.根据权利要求1所述的高性能铝型材阳极氧化装置，其特征在于：所述“7”型结构上横边的前端通过导线与电源负极连接。
3.根据权利要求1所述的高性能铝型材阳极氧化装置，其特征在于：所述电解槽体(1)的内壁拐角为圆角结构。
4.根据权利要求1所述的高性能铝型材阳极氧化装置，其特征在于：所述阳极导电装置(3)的对数为至少一对。
5.根据权利要求1所述的高性能铝型材阳极氧化装置，其特征在于：所述成对且分别固定设置在电解槽体(1)的两相对内壁上的阳极导电装置(3)的末端通过导线在电解槽体(1)外部相连。
6.根据权利要求1所述的高性能铝型材阳极氧化装置，其特征在于：所述阳极导电装置(3)的高度低于电解槽体内壁高度的4/5。
7.根据权利要求1所述的高性能铝型材阳极氧化装置，其特征在于：所述“7”型结构竖边与“7”型结构卡接的槽边的垂直距离为“7”型结构竖边厚度的1.8-3倍。
8.根据权利要求1所述的高性能铝型材阳极氧化装置，其特征在于：所述盘管式换热器的进口和出口分别设置在电解槽体(1)底板的两相对侧面上，进口和出口处分别设置有阀门。
9.一种铝型材的着色工艺，其特征在于：该着色工艺具有如下步骤：
a.自检上架
对铝合金型材进行表面检验，记录同一批次各型材表面光滑度、缺陷、毛刺及色差水平，记录完毕后，将铝合金型材的两端分别安装到氧化装置的阳极导电装置(3)上；
b.除油水洗
将除油剂注入电解槽体中，在常温下对铝合金型材表面进行除油，所述除油剂的成分为150-200g/L的硫酸溶液，处理2-8min后用清水洗涤至型材表面的pH为4-7，将除油剂及洗涤废水排出；
c.预处理水洗
预处理是指针对着色的具体要求将型材的底色达到基本一致或用碱蚀、机械抛光的办法减少挤压纹后，对型材进行洗涤；
d.中和出光水洗
将中和试剂注入电解槽体(1)中，在常温下对铝合金型材表面进行中和工艺，所述中和试剂是浓度为180-200g/L的硫酸或浓度为140-180g/L的硝酸，处理2-4min后用清水洗涤至型材表面的pH为3-5，将中和试剂及洗涤废水排出；
将出光试剂注入电解槽体(1)中，在常温下对铝合金型材表面进行出光工艺，所述出光试剂是浓度为200-280g/L的硝酸，处理2-4min后用清水洗涤至型材表面的pH为5-7，将出光试剂及洗涤废水排出；
e.阳极氧化水洗
将电解液注入电解槽体(1)中，在温度为20±2℃时，对铝合金型材表面进行氧化工艺，所述电解液为130-160g/L的硫酸溶液和≤20g/L的铝离子组成，处理后用清水洗涤至型材表面的pH为5-7，将电解液及洗涤废水排出，处理时间根据所需氧化膜的厚度、电流密度和公式L＝ITK而定，其中，公式中的L为氧化膜微米厚度，K为常数0.28-0.3，I为电流密度A/m2，T为氧化分钟数；
f.电解着色对色
将着色液注入电解槽体(1)中，在温度为20-25℃，电压为12-18V，pH为0.8-1.2时，对铝合金型材表面进行电解着色，着色后用清水洗涤至型材表面的pH为5-7.5，将着色液及洗涤废水排出；所述着色液为浓度为8-12g/L硫酸亚锡、浓度为18-25g/L硫酸镍和浓度为16-20g/L的硫酸的混合物；通电方式为：经阳极氧化镀膜后的型材经水洗后烘干，在不施加电压的情况下先放置1min，然后打开电流慢慢升至规定值；
g.封孔水洗干燥
将封孔液注入电解槽体(1)中，在温度为25±2℃时，对铝合金型材表面进行封孔工艺，所述封孔液由浓度为0.8-1.5g/L的镍离子和0.3-0.65g/L的氟离子组成，封孔液的pH值为5.5-6.5，封孔工艺处理时间根据氧化膜的厚度而定，一般每个膜封孔1分，处理完毕后用清水洗涤至型材表面的pH为5-7.5，将封孔液及洗涤废水排出，待铝合金型材表面干燥；
h.下架检验包装
将铝合金型材从阳极导电装置上取下，检验记录后包装入库。
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