CN104499027A - 一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明所述一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺，包括以下步骤：上架；除油，采用硫酸进行除油；碱蚀，采用NaOH进行碱蚀；中和，进入中和槽进行中和，中和槽的槽液为硫酸和销酸的混液；阳极氧化，铝合金型材进入氧化槽，氧化槽槽液通电进行氧化；电解着色，铝合金型材进入着色槽，着色槽槽液通电进行着色；电泳；下架检验；贴木纹。本发明的氧化膜厚度平均≥6μm，电泳漆膜厚度平均≥20μm，复合膜厚度平均≥26μm。产品耐候性超好，耐腐蚀性好，达到9.8级以上，光泽保持率达95％以上，表面经耐候性试验后，表面不掉色，适用于所有建筑门窗、幕墙及室内外装饰、装修等。

Description

一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺

技术领域

本发明涉及铝合金型材生产工艺技术领域，具体地说，涉及一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺。

背景技术

铝合金因其高强度及高刚度的特点，广泛应用于各行各业中，包括机械零件、飞机、汽车、精密仪器、无线电器材、建筑外壳、机器外壳、电子消费品和家用电器等。

铝型材就是铝棒通过热熔，挤压，从而得到不同截面形状的铝材料。在建筑装饰、装潢行业，人们广泛应用铝型材来制作窗户、门及各种隔断，铝型材也以其轻便，美观，防火而广受用户喜爱。

常规电泳仿木纹铝合金型材：氧化膜厚度平均≥9μm，电泳漆膜厚度平均≥7μm，复合膜厚度平均≥16μm。其产品耐候性差(最高达到8级)，耐腐蚀性良好，表面经耐候性试验后，产品容易掉色，其不能在户外使用，经济价值不高。

而且在常规生产工艺中：着色液中含镍、汞及六价铬等重金属，不符合环保铝型材标准要求(欧盟RoHS指令2002/95/EC的重订指令2011/65/EU附录Ⅱ的限值要求)。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺，其耐腐蚀性良好，表面经耐候性好，产品不易掉色，可在户外使用，而且符合环保铝型材标准要求。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺，包括以下步骤：

1)上架；

2)除油，采用硫酸进行除油；

3)碱蚀，采用NaOH进行碱蚀；

4)中和，进入中和槽进行中和，所述中和槽的槽液为硫酸和销酸的混液；

5)阳极氧化，铝合金型材进入氧化槽，氧化槽槽液通电进行氧化；

6)电解着色，铝合金型材进入着色槽，着色槽槽液通电进行着色；

7)电泳；

8)下架检验；

9)贴木纹。

进一步，在步骤5)中，所述氧化槽的槽液温度：18-22℃；槽液成分：硫酸165～175g/l；Al3+≤15g/l；多元醇30-40g/l；有机羧酸30-40g/l。

进一步，在步骤5)中，处理时间按下列公式计算：时间＝膜厚/电流密度×0.3，注：平均膜厚≥6μm，局部最低膜厚≥5μm，电流密度＝电流÷型材总面积，电流密度控制在125～135A，电压控制在17-18V。

进一步，在步骤6)中，所述着色槽槽液成分：硫酸亚锡：8-10g/l，铵基磺酸：15-20g/l，酒石酸：10-12g/l，试剂硫酸18～20g/l，pH值1.0-1.2。

进一步，在步骤7)中，铝合金型材首先吊入热水洗槽，热水洗温度：55-60℃，热水洗时间：3-5分钟，再转入纯水洗槽，纯水洗时间：6-8分钟，从纯水槽转入电泳槽时，充分沥干水，对铝合金型材的表面进行低温等离子体射流处理，铝合金型材以5O角倾斜入电泳槽，排除气泡，浸润后通电，电泳槽液温度：23-25℃，电泳电压：155-165V，电泳时间：2-4分钟，时间到后吊出铝合金型材，测量湿膜膜厚，达到20μm以上方可转入RO₁槽水洗，膜厚不合格，需重新进入电泳槽直至合格为止，经两次RO₁槽水洗后，在RO₂上充分沥干水后，转入沥干区沥水，进炉进行固化，固化温度：185-195℃，固化保温时间：25-30分钟。

进一步，所述电泳槽：电导值900-1000μS，聚酯树脂漆：50-60g/l甲基丙烯酸-3-羟丙酯：1-2g/l，异丙醇：25-30g/l，叔丁醇：1-2g/l，甲醇：2-4g/l，pH值：8.0-8.5。

进一步，所述RO₁槽：电导值小于500μS，聚酯树脂漆：小于10g/l，pH值：8.0-8.5，

进一步，所述RO₂槽：电导值小于500μS，聚酯树脂漆：小于5g/l，pH值：8.0-8.5。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺，氧化膜厚度平均≥6μm，电泳漆膜厚度平均≥20μm，复合膜厚度平均≥26μm。产品耐候性超好，耐腐蚀性好，达到9.8级以上，光泽保持率达95％以上，表面经耐候性试验后，表面不掉色，适用于所有建筑门窗、幕墙及室内外装饰、装修等。

本发明所有生产工艺槽液中不含镍、铬、隔、汞及六价铬等重金属成分，生产过程工艺环保，产品符合欧盟RoHS指令2002/95/EC的重订指令2011/65/EU附录Ⅱ的限值要求。

本发明生产过程工艺环保，减少废水排放，生产过程产生的污水经处理后全部循环使用，以达到0排放效果，每生产一吨铝型材比常规工艺可节省水费50元。本发明生产氧化膜只需达到6μm，每生产一吨铝型材比常规工艺省电300kw/h,节约电费250元。按此计算，每生产一吨铝材直接成本比常规工艺节省350元。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1是本发明所述一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺的生产流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

参阅图1：

(一)上架工序

1、根据铝合金型材不同的截面绝对不能同排上架。每架料尽量将相同的型号材料上在同一排。

2、上架前，必须用锉刀均匀地打磨导电杆的导电棱角。移动导电杆时，要用砂轮机打磨导电梁和导电杆的接触面。导电杆使用时间长，截面太小，就要更换。一般情况下，截面小于新导电杆的一半时就要更换。

3、为了便于排液和排除气泡，型材上排高端比低端高30厘米，保证倾斜度≥1°，并且尽可能使沟槽和非装饰面朝上。装饰面尽量对极板。型材的两端头不得超出导电杆坚固点40mm。

4、为了防止相邻两支料粘接在一起，保证氧化膜和颜色均匀，间距等于上下相对面宽度。每架料面积控制在60～80m²范围内。

5、挂料时，必须戴手套，并应保持手套清洁，严禁用手或带有油污的手套接触型材，不得将型材与水泥地面接触，不得在塑料管上拖动型材，以免擦伤产品，严禁踩踏和碰撞产品，保持场地清洁。

(二)除油工序

1、工艺：

槽液成分：工业硫酸170～180g/l；

处理时间：3～6分钟；

槽液温度：20-30℃

2、将料吊起后排架以倾斜5°完全入槽后计时，在工艺要求的时间范围内依据生产进度随时吊出，倾斜5°—10°静置30秒后，进入水洗槽,水洗两次后进碱槽。

(三)碱蚀工序：

1、工艺：

槽液成分：NaOH(片碱)50～60g/l；

处理时间：2～4分钟，

槽液温度：50-60℃

2、操作程序：除油水洗静置20秒后进入碱槽，到位后开始计时，到时后铃声响，吊出水洗一次后倾斜观其表面，表面状态符合样板要求进入水洗，碱洗不足时补时重新碱蚀(短时间)，如此反复，直至合格，然后水洗两次进入中和槽。

3、注意事项：

1)碱洗温度和时间不能超出工艺范围，否则达不到表面要求，还易引起表面过腐蚀。

2)碱洗后水洗前，空气中不能停留太久，不能超过30秒。以免引起碱液流痕，中和后残留痕迹超过3mm必须再进入碱槽碱蚀30秒-1分钟。

3)碱蚀后必须彻底水洗，以免夹碱腐蚀，凡发现有夹碱情况，必须在进入氧化槽前在高温碱槽中重新碱洗30秒-1分钟。

(四)中和工序：

1、工艺：

槽液成分：工业硫酸150～160g/l；工业销酸30～40g/l。

处理时间：2～5分钟；

槽液温度：槽液20-30℃。

2、操作程序：碱蚀后按顺序经两道水洗槽反复水洗后倾斜静置30秒进入中和槽计时，到时吊出，观察表面干净否，不干净可在工艺范围内补时放入，合格吊出水洗。

3、注意事项:

1)中和时间不能太长，超过5分钟，需水洗后重新碱蚀，水洗中和。

2)中和后水洗停留时间不能太长，超过30分钟，需重新碱洗、冲洗、中和。

3)中和水洗后可采用手指揩型材表面检查表面是否有灰；

(五)阳极氧化工序

1、工艺：

槽液温度：18-22℃；

槽液成分：硫酸165～175g/l；

Al³⁺≤15g/l；

多元醇30-40g/l；

有机羧酸30-40g/l。

2、处理时间：按下列公式计算

时间＝膜厚/电流密度×0.3(系数)

注：平均膜厚≥6μm，局部最低膜厚≥5μm

电流密度＝电流(A)÷型材总面积(dm2)

电流密度控制在125～135A。

电压控制在17-18V。

3、操作程序:中和后水洗吊出紧排，检查型材表面，合格后进入氧化槽，电接触良好后，控制员调整电流和时间通电氧化，时间到后电铃响指示灯亮吊出水洗，测氧化膜厚度，合格转入下道工序，膜厚不足补时氧化。

4、注意事项:

1)型材进氧化前拧架工必须检查表面质量，发现有花斑、水印、粗晶等缺陷不得进入氧化槽；

2)经预处理的型材必须清洗干净，才能进入氧化槽，如不能及时进入氧化槽应贮存在水槽内，不应放在空气中。

3)型材入氧化槽前必须切断电源，严禁带电作业，以免打火及氢气燃烧放炮危及人身安全，通电应缓慢调整电流，，防止电流升高太快，产生电击伤。

4)防止短路击穿工件，尽量避免断续通电。

5)必须保证槽温、电流参数及处理时间符合规范，当有变化时应及时找出原因，并加以调整，才能继续生产。

6)保证槽液循环正常。

(六)电解着色工序:

1、电解着色工艺:槽液温度:22-24℃，处理电压，16-18V；处理时间，5～8分钟。

2、槽液成分：

硫酸亚锡：8-10g/l

铵基磺酸：15-20g/l

酒石酸：10-12g/l

试剂硫酸18～20g/l

pH值1.0-1.2

3、操作程序：型材氧化后水洗两次，倾斜静置片刻(保证低端水洗水流出不成线)然后以最大角度进入着色槽，必要时上下起伏几次，电接触良好后，设定着色时间，升压通电，到时后(指示灯亮电铃响)吊出经一次水洗后对色，色浅计时通电补色(10-60秒)；色深时，着色槽或水洗槽浸泡褪色(10-20秒)，直到与色板相比较无明显色差后，水洗两次后方可转入电泳槽。进电泳槽前,每5槽需重新核对一次色板，颜色变化大时加大复核频次,不对色尽量不下电泳槽。

4、注意事项:

1)阳极氧化到电解着色的时间间隔不能超过30分钟，否则水合反应使氧化膜表面失去化学活性影响着色质量。

2)进着色槽前，必须进行充分清洗且水洗必须滴干，以免带入污染着色槽液，同时附着的酸性水易使着色不均匀。

3)必须以倾斜方式进槽，防止气泡积存，造成该处着不上色或色浅。

4)着色到时后，不允许放在槽内，必须立即吊出，对色时不允许部分浸泡水中，必须全部脱离水面。

(七)电泳工序:

1、电泳工艺:

热水洗温度：55-60℃；

热水洗时间：3-5分钟；

纯水洗时间：6-8分钟；

电泳时间：2-4分钟；

电泳电压：155-165V；

电泳槽液温度：23-25℃；

沥水时间：25-30分钟；

固化温度：185-195℃；

固化保温时间：25-30分钟。

2、槽液成分及要求

热水槽：电导值小于50μS

纯水槽：电导值小于50μS

电泳槽：电导值900-1000μS

聚酯树脂漆：50-60g/l

甲基丙烯酸-3-羟丙酯：1-2g/l

异丙醇：25-30g/l

叔丁醇：1-2g/l

甲醇：2-4g/l

pH值：8.0-8.5

RO₁槽：电导值小于500μS

聚酯树脂漆：小于10g/l

pH值：8.0-8.5

RO₂槽：电导值小于500μS

聚酯树脂漆：小于5g/l

pH值：8.0-8.5

3、操作程序:型材从氧化线经轨道转运过电泳线后，氧化料必须沥干水，方可转至下架处。电泳也必须沥水至无水滴下方可从氧化料上吊过。电泳料首先吊入热水洗槽，到时间再转入纯水洗槽。从纯水槽转入电泳槽时，充分沥干水，对铝合金型材的表面进行低温等离子体射流处理，型材以5°角倾斜入槽，排除气泡，浸润后通电，时间到后吊出材料，测量湿膜膜厚，达到20μm以上方可转入RO₁水洗，膜厚不合格，需重新电泳直至合格为止。经两次RO水洗后，在RO₂上充分沥干水后，转入沥干区沥水。沥干后的型材够一槽后，停止电泳，待前一炉出炉后再进炉。型材进炉后，按规定操作，固化时间到，打开炉门吊出型材。

4、注意事项:

1)重新生产前必须彻底清除固化炉内的灰尘；

2)电泳着色料太多时,电泳不及,必须将未电泳着色型材先吊入热水槽中浸泡3-5分钟沥干后吊出沥架区,以防止着色料放置太久褪色。

3)电泳前必须检查型材表面质量，发现表面有污物、不对色、着色不匀、粗晶等缺陷不得进入电泳工序；

4)经RO₂水洗后,进入沥架区必须检查电泳表面有无缺陷,如上表面渣粒、油迹，下表面珠点、气泡等；如缺陷严重，不得进入固化炉固化，砂面料可返工。返工程序：将型材直接吊入高温碱槽后第一个水洗槽，浸泡15分钟，再进入高温碱槽碱洗5分钟，中和水洗观察表面。

(八)下架工序：必须由两人负责型材的下架操作，要轻拿轻放，保护好型材的表面质量。

(九)检验：产品下架后必须抽查氧化膜厚、电泳漆膜厚、复合膜厚、漆膜硬度及表面质量等是否符合要求，合格品转入木纹工序。

(十)木纹工序

1、工艺参数：转印温度，150℃—160℃转印时间，13-15分钟；

2、裁木纹纸：将整卷木纹纸裁成与所需转印型材相同长度且比型材周长宽5—10CM的木纹纸(视型材周长而定)。

3、贴木纹纸：用裁好的木纹纸将型材包裹起来，并每隔10—15CM贴一个高温胶。

4、套高温膜：将高温膜剪至所需转印型材长度长20--30CM的长度,然后将包裹好的型材套进去。

5、上料：将包纸套膜后的型材放到木纹转印车上,应注意轻拿轻放,以免碰伤型材和木纹纸。

6、抽真空：将套好高温膜的一头套在真空口上并旋转卡套将高温膜卡紧,另外一个人将另外一头打一个结并拉紧；打开真空阀应注意不宜开得太大,另一头必须拉紧。

7、整平：将正在抽真空的型材用指甲将木纹纸整平,使木纹纸完全吸附在型材的表面。

8、进转印炉：进转印炉前必须达到转印要求的温度。

9、设定转印时间：将木纹车电源打开,按车进键,木纹车自动进入木纹炉。

10、御料：当到达所设定时间,木纹车会自动退出,这时关闭真空泵。打开反吹风机并打开反吹阀，当高温膜与型材脱离后，关闭和反吹阀门。旋开真空口上卡套，将型材从车上取下，并放到料架上。

11、撕纸：取下型材外的高温膜并趁热将木纹纸撕下。

12、检验：逐支检查产品表面质量，抽查产品耐候性、耐蚀性，产品合格后进行包装。

13、包装入库：包装时应注意，轻拿轻放，必须贴保护膜以防止进仓和运输中的擦花，包装完成后转入仓库。

二、产品质量检测标准及实测数据

1、氧化膜厚度：平均≥6μm 实测7μm

2、电泳漆膜厚度：平均≥20μm 实测22μm

3、复合膜厚度：平均≥26μm 实测27μm

4、附着性：不低于0级 实测0级

5、铅笔硬度：≥3H 实测4H

6、耐盐雾腐蚀性：≥9.5级 实测9.8级

7、耐碱性保护等级：≥9.5级 实测9.8级

8、耐候性性能试验：

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)上架；

2)除油，采用硫酸进行除油；

3)碱蚀，采用NaOH进行碱蚀；

4)中和，进入中和槽进行中和，所述中和槽的槽液为硫酸和销酸的混液；

5)阳极氧化，铝合金型材进入氧化槽，氧化槽槽液通电进行氧化；

6)电解着色，铝合金型材进入着色槽，着色槽槽液通电进行着色；

7)电泳；

8)下架检验；

9)贴木纹。

2.根据权利要求1所述一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺，其特征在于，在步骤5)中，所述氧化槽的槽液温度：18-22℃；槽液成分：硫酸165～175g/l；Al3+≤15g/l；多元醇30～40g/l；有机羧酸30～40g/l。

3.根据权利要求1所述一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺，其特征在于，在步骤5)中，处理时间按下列公式计算：时间＝膜厚/电流密度×0.3，注：平均膜厚≥6μm，局部最低膜厚≥5μm，电流密度＝电流÷型材总面积，电流密度控制在125～135A，电压控制在17-18V。

4.根据权利要求1所述一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺，其特征在于，在步骤6)中，所述着色槽槽液成分：硫酸亚锡：8～10g/l，铵基磺酸：15～20g/l，酒石酸：10～12g/l，试剂硫酸18～20g/l，pH值1.0-1.2。

5.根据权利要求1所述一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺，其特征在于，在步骤7)中，铝合金型材首先吊入热水洗槽，热水洗温度： 55-60℃，热水洗时间：3-5分钟，再转入纯水洗槽，纯水洗时间：6-8分钟，从纯水槽转入电泳槽时，充分沥干水，对铝合金型材的表面进行低温等离子体射流处理，铝合金型材以5°角倾斜入电泳槽，排除气泡，浸润后通电，电泳槽液温度：23-25℃，电泳电压：155-165V，电泳时间：2-4分钟，时间到后吊出铝合金型材，测量湿膜膜厚，达到20μm以上方可转入RO₁槽水洗，膜厚不合格，需重新进入电泳槽直至合格为止，经两次RO₁槽水洗后，在RO₂上充分沥干水后，转入沥干区沥水，进炉进行固化，固化温度：185-195℃，固化保温时间：25-30分钟。

6.根据权利要求5所述一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺，其特征在于，所述电泳槽：电导值900-1000μS，聚酯树脂漆：50-60g/l甲基丙烯酸-3-羟丙酯：1-2g/l，异丙醇：25-30g/l，叔丁醇：1-2g/l，甲醇：2-4g/l，pH值：8.0-8.5。

7.根据权利要求5所述一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺，其特征在于，所述RO₁槽：电导值小于500μS，聚酯树脂漆：小于10g/l，pH值：8.0-8.5。

8.根据权利要求5所述一种环保、超耐候的仿木纹铝合金型材生产工艺，其特征在于，所述RO₂槽：电导值小于500μS，聚酯树脂漆：小于5g/l，pH值：8.0-8.5。