CN105603486A - 一种铝带材连续阳极氧化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于铝阳极氧化生产技术领域，具体涉及一种铝带材连续阳极氧化工艺。所述阳极氧化采用的阳极氧化槽为一体结构，所述阳极氧化槽包括上方的工作槽和下方的储备槽，工作槽内设有阴极网格铅板，储备槽通过电解液泵和工作槽相连，工作槽内设有回流至储备槽的溢流口同时，本发明的阳极氧化封孔步骤得到了改进，阳极氧化时间和封孔时间进一步缩短，从而提高了生产效率。

Description

一种铝带材连续阳极氧化工艺

技术领域

本发明属于铝阳极氧化生产技术领域，具体涉及一种铝带材连续阳极氧化工艺。

背景技术

铝材是有色金属中使用最大，应用面最广的金属材料之一，它具有一系列有力的物理、化学和加工性能，其用途广泛；高尖端的科技产品、高档的建筑装饰材料、交通运输、航空航天、灯具照明和电子产品等。

根据铝材的用途不同，有些性能还不够理想，如硬度、耐磨、耐蚀等表面性能，这些性能可以通过阳极氧化对其表面加工处理，扩大铝材应用范围和延长使用寿命，起着重大意义。

以铝卷为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝的阳极氧化处理。其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料，如铅、不锈钢、铝等。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当电流通过时，在阴极上，放出氢气；在阳极上，析出的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧（O）和离子氧，通常在反应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成无水的氧化铝膜，生成的氧并不是全部与铝作用，一部分以气态的形式析出。

阳极氧化膜由两层组成，多孔的厚的外层是在具有介电性质的致密的内层上成长起来的，后者称为阻挡层（也称活性层）。用电子显微镜观察研究，膜层的纵横面几乎全都呈现与金属表面垂直的管状孔，它们贯穿膜外层直至氧化膜与金属界面的阻挡层。以各孔隙为主轴周围是致密的氧化铝构成一个蜂窝六棱体，称为晶胞，整个膜层是又无数个这样的晶胞组成。阻挡层是由无水的氧化铝所组成，薄而致密，具有高的硬度和阻止电流通过的作用。阻挡层厚约0.03-0.05μm，为总膜后的0.5%-2.0%。氧化膜多孔的外层主要是由非晶型的氧化铝及小量的水合氧化铝所组成，此外还含有电解液的阳离子。当电解液为硫酸时，膜层中硫酸盐含量在正常情况下为13%-17%。氧化膜的大部分优良特性都是由多孔外层的厚度及孔隙率所决定的，它们都与阳极氧化条件密切相关。

目前铝合金阳极氧化工艺技术，特别是铝合金带材连续阳极氧化生产技术的氧化槽都是简单的从单件龙门式阳极氧化工艺衍生出来的，槽体铅板使用整块铅板，循环搅拌采用无油空压机空气搅拌，没有大型的储备槽，槽液冷却采用盘管直接在氧化工作槽中冷却，盘管一般设置在工作槽的底部，而且氧化槽槽液为140~180g/L的硫酸槽，阴阳极电压为14~18V，氧化槽温度为20~22℃，氧化时间5~10min。此工艺存在着严重的缺陷，盘管冷却的方式工作槽温度会极端不均，局部温差有可能达到3摄氏度，会造成氧化膜的不均匀，产品彩虹严重。氧化时间过长，生产效率低，造成氧化生产线的速度慢或者氧化槽的设备加长。整块铅板的阴极板方式，由于连续带材氧化的阳极面积比较大，宽度都是1m以上，导电过程会形成边缘极化，铝板两边与中间的氧化膜差别很大，薄氧化膜的情况下膜厚相差达到2μ以上。空气搅拌会有大量的空气溶解在电解液中，加上电解产生的氢气，会在通电两端有空气电阻，电源加载在阴阳极的电压升高，能源浪费。氧化槽液没有进行改进，会造成铝离子溶解过多，基材腐蚀严重，氧化工艺技术缺陷严重。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，为了改进现有氧化工艺的不足，并克服现有存在的设备氧化槽技术铝材为人工操作费时费工的缺陷，提供一种铝带材连续阳极氧化工艺。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种铝带材连续阳极氧化工艺，包括前处理、阳极氧化和后处理，所述阳极氧化采用的阳极氧化槽为一体结构，所述阳极氧化槽包括上方的工作槽和下方的储备槽，工作槽内设有阴极网格铅板，储备槽通过电解液泵和工作槽相连，工作槽内设有回流至储备槽的溢流口。

作为优选方案，所述储备槽内设有冷却系统，工作槽内设有设有喷淋装置。

作为优选方案，所述储备槽的体积为工作槽的3-5倍，储备槽的冷却系统的冷却方式为换热毛细管。

作为优选方案，所述前处理包括脱脂、退镀、脱膜和抛光，脱脂为将铝带材放入质量浓度为15-20%的硝酸中3-5min；退镀为在pH为11-12的氢氧化钠溶液中3-5min，并同时加以50-80Khz的超声处理；脱膜为在质量浓度为10-30％的硝酸溶液中1-3分钟。

作为优选方案，所述阳极氧化包括以下步骤：将前处理后的铝带材进入阳极氧化槽中，铝带材铝材在阳极氧化槽电解液中作为阳极连接到氧化电源的正极，氧化槽阴极连接到氧化极板上，在外加电压下通过电流以维持电化学氧化反应，所述电解液包括110-115g/L的硫酸、5-8g/L的双氧水、8-10g/L的乙酸钠，电压为26-28V，电流密度为1.5-1.6A/dm²，氧化时间为5-10分钟。

作为优选方案，所述阳极氧化的温度为23-25℃。

作为优选方案，所述电解液还包括1-3g/L的硫酸锌。

作为优选方案，所述后处理包括活化、染色、封孔和干燥，所述封孔所用封孔液的pH为8-9，封孔温度为58-63℃，封孔剂按重量份数计包括以下组分：纳米二氧化钛3-5份，环氧树脂5-8份，三乙醇胺3-5份，月桂酸2-4份，乙二胺四乙酸二钠0.5-1份。

作为优选方案，封孔液的浓度为3-10g/L。

作为优选方案，所述封孔时间为5-10分钟。

本发明采用了上述技术方案的铝合金带材连续阳极氧化工艺技术，增加了储备槽，通过回流管路和循环泵将工作槽和储备槽内的槽液实现了循环流动，而且泵入的电解液从网格状的铅板中喷出，不需要无油空压机的空气搅拌，而且避免了由于空气溶解的空气电阻造成电解电压的升高，而且冲刷掉阴极板形成的氢气。冷却方式在储备槽中进行，储备槽温度均匀，泵入工作槽的槽液从不同循环泵出口温度相同，工作槽的温度同样均匀，氧化膜也均匀。改进电解液配方和电解电流，电解液温度，能快速进行氧化，提高生产效率，获得更大的产值。也降低了铝基材在电解液中的溶解，提高铝基材的利用率。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

1.网状铅板的比表面积是普通铅板的1.5~2倍，特别是在连续阳极氧化过程中，阳极板面积比较大，网状铅板可以防止氧化过程中产生极化而造成氧化膜的不均匀。氧化槽标准的阴阳极面积比，阴极板的面积要为阳极的1.5倍。使用网状铅板不需要大幅的加宽氧化槽的宽度来满足这个比例。

2.喷淋循环为，槽液从铅板的网状空中喷出，能够在高效率的冲刷阴极板表面形成的氢气。而常规氧化过程中，用无油空压机充气搅拌或者直接用喷淋管冲刷铅板。空气搅拌方法缺陷是氧化电源要增加克服空气在槽液中形成的极化电压，直接冲刷阴极板槽液在点解槽中形成漩涡，不能有效的把点解形成的空气冲出点解区域。氢气如果在铅板表面附着过多，会在槽液中形成一个空气极化压，降低了电能的效率。改变后的循环，能大幅的降低了空气在阴极板周围的集中，提高电能氧化效率的20%以上。

3.氧化储备槽的体积为电解解槽液体积的3倍以上，而且冷却管分布在储备槽中，冷却储备槽中的槽液后，再由循环泵打入电解槽。常规的冷却分布在点解槽中，此缺陷是冷却管进口冷却液的部分温度偏低，出口温度偏高，很容易造成由于冷却原因的氧化槽温度不均。而通过先冷却，然后再由循环泵打入氧化槽的设计，而且储备槽的槽液体积大，进入电解槽的槽液温度均匀，形成的氧化膜均匀。产品即使在2~3μm的超波的氧化膜情况下基本无彩虹。

4.阳极氧化时间缩短，提高了效率。

5.封孔温度降低，封孔时间缩短，提高了效率。

附图说明

图1是本发明的阳极氧化所用装置的结构示意图；

图2是本发明的阴极的网格铅板的俯视图；

图3是本发明的网格铅板单个的右视图。

图中：1工作槽，2储备槽，3网格铅板，4电解液泵，5溢流口，6冷却系统，7喷淋装置。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。

如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。

一种铝带材连续阳极氧化工艺，包括前处理、阳极氧化和后处理，所述阳极氧化采用的阳极氧化槽为一体结构，所述阳极氧化槽包括上方的工作槽1和下方的储备槽2，储备槽2的体积为工作槽1的3-5倍，工作槽1内设有阴极的网格铅板3，储备槽2通过电解液泵4和管路与工作槽1相连，工作槽1内设有回流至储备槽2的溢流口5，并通过管路接入到储备槽2内。工作槽1内设有设有喷淋装置7。储备槽2内设有冷却系统6，冷却系统6的冷却方式为换热毛细管，冷却系统6将回流回来的电解液进行冷却，并继续由电解液泵4通入工作槽1内。

实施例1：

一种铝带材连续阳极氧化工艺，包括前处理、阳极氧化和后处理；

所述前处理包括脱脂、退镀、脱膜和抛光，脱脂为将铝带材放入15%的硝酸中5min；退镀为在pH为11的氢氧化钠溶液中5min，并同时加以50Khz的超声处理；脱膜为在质量浓度为30％的硝酸溶液中1分钟；

阳极氧化包括以下步骤：将前处理后的铝带材进入阳极氧化槽中，铝带材铝材在阳极氧化槽电解液中作为阳极连接到氧化电源的正极，氧化槽的阴极连接到氧化极板上，在外加电压下通过电流以维持电化学氧化反应，所述电解液包括115g/L的硫酸、5g/L的双氧水、10g/L的乙酸钠，1g/L的硫酸锌，电压为28V，温度为23℃，电流密度为1.6A/dm²，氧化时间为5分钟。

阳极氧化采用的阳极氧化槽为一体结构，所述阳极氧化槽包括槽体，槽体内设有有氧化极板，氧化极板为网格状中空铅板，氧化极板底部设有喷淋装置。

后处理包括活化、染色、封孔和干燥，封孔所用封孔液的pH为9，浓度为3g/L，封孔温度为63℃，封孔时间为5分钟，封孔剂按重量份数计包括以下组分：纳米二氧化钛5份，环氧树脂5份，三乙醇胺5份，月桂酸2份，乙二胺四乙酸二钠1份。

实施例2：

一种铝带材连续阳极氧化工艺，包括前处理、阳极氧化和后处理；

所述前处理包括脱脂、退镀、脱膜和抛光，脱脂为将铝带材放入20%的硝酸中3min；退镀为在pH为12的氢氧化钠溶液中3min，并同时加以80Khz的超声处理；脱膜为在质量浓度为10％的硝酸溶液中3分钟；

阳极氧化包括以下步骤：将前处理后的铝带材进入阳极氧化槽中，铝带材铝材在阳极氧化槽电解液中作为阳极连接到氧化电源的正极，氧化槽阴极连接到氧化极板上，在外加电压下通过电流以维持电化学氧化反应，所述电解液包括110g/L的硫酸、8g/L的双氧水、8g/L的乙酸钠，3g/L的硫酸锌，电压为26V，温度为25℃，电流密度为1.5A/dm²，氧化时间为10分钟。

阳极氧化采用的阳极氧化槽为一体结构，所述阳极氧化槽包括槽体，槽体内设有有氧化极板，氧化极板为网格状中空铅板，氧化极板底部设有喷淋装置。

后处理包括活化、染色、封孔和干燥，封孔所用封孔液的pH为8，浓度为10g/L，封孔温度为58℃，封孔时间为10分钟，封孔剂按重量份数计包括以下组分：纳米二氧化钛3份，环氧树脂8份，三乙醇胺3份，月桂酸4份，乙二胺四乙酸二钠0.5份。

Claims (10)

1.一种铝带材连续阳极氧化工艺，包括前处理、阳极氧化和后处理，其特征在于，所述阳极氧化采用的阳极氧化槽为一体结构，所述阳极氧化槽包括上方的工作槽（1）和下方的储备槽（2），工作槽（1）内设有阴极的网格铅板（3），储备槽（2）通过电解液泵（4）和管路与工作槽（1）相连，工作槽（1）内设有回流至储备槽（2）的溢流口（5）。

2.根据权利要求1所述的一种铝带材连续阳极氧化工艺，其特征在于，所述储备槽（2）内设有冷却系统（6），工作槽（1）内设有设有喷淋装置（7）。

3.根据权利要求1所述的一种铝带材连续阳极氧化工艺，其特征在于，所述储备槽（2）的体积为工作槽（1）的3-5倍，储备槽（2）的冷却系统（6）的冷却方式为换热毛细管。

4.根据权利要求1所述的一种铝带材连续阳极氧化工艺，其特征在于，所述前处理包括脱脂、退镀、脱膜和抛光，脱脂为将铝带材放入质量浓度为15-20%的硝酸中3-5min；退镀为在pH为11-12的氢氧化钠溶液中3-5min，并同时加以50-80Khz的超声处理；脱膜为在质量浓度为10-30％的硝酸溶液中1-3分钟。

5.根据权利要求1所述的一种铝带材连续阳极氧化工艺，其特征在于，所述阳极氧化包括以下步骤：将前处理后的铝带材进入工作槽中，铝带材铝材在阳极氧化槽电解液中作为阳极连接到氧化电源的正极，阴极网格铅板作为阴极，在外加电压下通过电流以维持电化学氧化反应，所述电解液包括110-115g/L的硫酸、5-8g/L的双氧水、8-10g/L的乙酸钠，电压为26-28V，电流密度为1.5-1.6A/dm²，氧化时间为5-10分钟。

6.根据权利要求5所述的一种铝带材连续阳极氧化工艺，其特征在于，所述阳极氧化的温度为23-25℃。

7.根据权利要求5所述的一种铝带材连续阳极氧化工艺，其特征在于，所述电解液还包括1-3g/L的硫酸锌。

8.根据权利要求1所述的一种铝带材连续阳极氧化工艺，其特征在于，所述后处理包括活化、染色、封孔和干燥，所述封孔所用封孔液的pH为8-9，封孔温度为58-63℃，封孔剂按重量份数计包括以下组分：纳米二氧化钛3-5份，环氧树脂5-8份，三乙醇胺3-5份，月桂酸2-4份，乙二胺四乙酸二钠0.5-1份。

9.根据权利要求8所述的一种铝带材连续阳极氧化工艺，其特征在于，封孔液的浓度为3-10g/L。

10.根据权利要求8所述的一种铝带材连续阳极氧化工艺，其特征在于，所述封孔时间为5-10分钟。