CN110016704A - 一种铝型材表面处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝型材表面处理工艺，涉及铝合金加工技术领域，旨在解决由于铝型材的体积大小不一，当水洗槽的尺寸大于铝型材的尺寸时，就需要浪费较多的清水来注满水洗槽对铝型材进行溢流冲洗，较为浪费水资源的问题。其技术方案要点是，水洗槽内活动设置有调节板，调节板底面连通有进水管，调节板的底面上设置有驱动调节板沿水洗槽高度方向移动的升降装置。启动升降装置使得调节板到水洗槽开口的距离恰好适于放置铝型材，再不断注入水直至注满水洗槽后，水就会从水洗槽的开口溢出，从而使得水洗槽中的水持续不断流动，冲洗铝型材，相比固定容积的水洗槽，容积可调的水洗槽可相应减少溢流水洗时的水用量，达到节约水资源的目的。

Description

一种铝型材表面处理工艺

技术领域

本发明涉及铝合金加工的技术领域，尤其是涉及一种铝型材表面处理工艺。

背景技术

铝及铝型材的表面氧化是铝制品加工过程中最重要的表面处理工艺。铝是比较活泼的金属（标准电位-1.66V），也是易钝化金属，铝及铝型材在空气中表面很容易形成天然氧化物膜，但是天然氧化膜只有0.01-0.1μm厚，装饰性及防护性较差。而经阳极化处理，可以使氧化膜增厚至几十微米，甚至几百微米，从而达到防护和装饰的目的。

现有申请公布号为CN108315797A的中国专利公开了一种用于铝型材的无镍阳极着色工艺，具体步骤是：准备基材、上料、脱脂、脱脂后水洗、碱蚀、碱蚀后水洗、抛光处理、抛光后水洗、阳极氧化、阳极氧化后水洗、电解着色、电解着色后水洗、电泳涂漆前水洗、电泳涂漆、电泳涂漆后水洗、烘烤、冷却、成品检查以及包装入库。采取单锡盐着色剂，替代传统的镍锡双盐着色剂，降低了重金属镍污染物的产生率和排放率，提高型材表面处理的质量，便于广泛推广运用。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：脱脂后利用一道自来水溢流水洗铝型材，碱蚀后利用两道自来水溢流水洗铝型材，抛光后利用两道自来水溢流水洗铝型材，阳极氧化后也需要利用一道自来水溢流水洗铝型材。溢流水洗的过程中，清水不断注入相应的水洗槽，直至注满水洗槽后，清水就会从水洗槽的开口溢出，从而使得水洗槽中的水持续不断流动、冲洗，增强清洗效果。但是，由于铝型材的体积大小不一，当水洗槽的尺寸大于铝型材的尺寸时，就需要浪费较多的清水来注满水洗槽对铝型材进行溢流冲洗，较为浪费水资源，因此有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝型材表面处理工艺，其具有节约水资源的效果。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种铝型材表面处理工艺，包括如下步骤，

步骤一、脱脂：将铝型材浸没在浓度为120-140g/L的硫酸溶液

中进行酸洗除油，酸洗2-5min；

步骤二、脱脂后水洗：用一道清水溢流冲洗铝型材1-2min；

步骤三、碱蚀：将步骤二水洗后的铝型材浸没在碱蚀槽液中1-3min，碱蚀槽液温度为45-55℃，碱蚀槽液的溶质包括浓度为40-50g/L的氢氧化钠、以及浓度为10-60g/L的硫酸铝;

步骤四、碱蚀后水洗：用两道清水分别溢流冲洗铝型材1-2min；

步骤五、中和：将步骤四水洗后的铝型材浸没在中和槽液中1-4min，中和槽液的溶质包括浓度为160-180g/L的硫酸、以及浓度为30-50g/L的硝酸；

步骤六、中和后水洗：用两道清水分别溢流冲洗铝型材，直至第二次洗液的pH为5-6；

步骤七、阳极氧化：将步骤六水洗后的铝型材放入温度为18-24℃的阳极氧化溶液中进行直流阳极氧化50-60min，直流电压16-18V，电流密度1.25-1.45A/d㎡，阳极氧化溶液的溶质包括浓度为160-180g/L的硫酸、以及浓度＜20g/L的硫酸铝；

步骤八、阳极氧化后水洗：用三道清水分别水洗铝型材，直至第三次洗液的pH＞5；

步骤九、单锡盐着色：将步骤八水洗后的铝型材浸没在单锡盐着色槽液中着色；

步骤十、着色后水洗：单锡盐着色后用三道清水水洗铝型材，直至第三次洗液的pH为5-6；

步骤十一、封孔：将步骤十水洗后的铝型材放入封孔槽液中封孔处理。

通过采用上述技术方案，铝型材经过阳极氧化后，氧化膜增厚至几十微米，且阳极氧化膜硬度较高，有较好的耐磨性。阳极氧化膜既保持金属的光泽和质感，又可以染色呈丰富多彩的颜色，具有一定的装饰性。氧化膜是高电阻的绝缘膜，具有电绝缘性。利用氧化膜的多孔性，可在微孔中沉积功能性微粒，从而得到功能性材料。由于氧化膜具有较高的化学稳定性，从而使得铝型材有较高的耐蚀性。

本发明进一步设置为：所述步骤二、步骤四、步骤六的水洗工艺中均设置有矩形的水洗槽，所述水洗槽内活动设置有与水洗槽底壁平行的调节板，所述调节板底面连通有从水洗槽侧壁穿过的进水管，所述调节板的底面上设置有驱动调节板沿水洗槽高度方向移动的升降装置以及使调节板沿竖直方向移动的导向装置。

通过采用上述技术方案，在进行水洗前，启动升降装置使得调节板到水洗槽开口的距离恰好适于放置待处理的铝型材，再通过进水管进水，清水不断注入相应的水洗槽，直至注满水洗槽后，清水就会从水洗槽的开口溢出，从而使得水洗槽中的水持续不断流动、冲洗，增强清洗效果。通过调节板，相比固定容积的水洗槽，容积可调的水洗槽可相应减少溢流水洗时的水用量，节约水资源。

本发明进一步设置为：所述升降装置有四个且呈分别设置在调节板底面四角。

通过采用上述技术方案，由于升降装置分布在调节板底面四角，当升降装置驱动调节板沿着水洗槽的高度方向移动时，调节板整体受力均匀从而保持在竖直方向移动，不会产生偏移。

本发明进一步设置为：所述调节板底面四角均固定有与升降装置配合且带内螺纹的套筒，所述升降装置包括主动锥齿轮、与主动锥齿轮相啮合的从动锥齿轮，以及一端与从动锥齿轮同轴固定，另一端嵌设在套筒内的从动杆；

所述水洗槽的内底壁上设置有用于放置主动锥齿轮与从动锥齿轮的固定筒，所述从动杆从固定筒顶壁穿出且螺纹连接于套筒，所述主动锥齿轮远离从动锥齿轮的一端穿出固定筒侧壁设置。

通过采用上述技术方案，主动锥齿轮周向旋转的同时，也带动从动锥齿轮转动，从而使从动杆旋转，由于套筒与从动杆螺纹连接，套筒沿着从动杆升降，套筒带动调节板一起上升或者下降。

本发明进一步设置为：所述升降装置还包括驱动主动锥齿轮转动的电机，所述水洗槽的侧壁内开设有放置电机的收容腔，所述电机的驱动端从收容腔侧壁穿出且与主动锥齿轮相固定；所述主动锥齿轮从固定筒侧壁穿出处固定设置有与固定筒侧壁之间转动连接的第一限位环，所述从动杆从固定筒顶壁穿出处固定设置有与固定筒顶壁之间转动连接的第二限位环。

通过采用上述技术方案，启动电机，电机驱动主动锥齿轮周向旋转，带动从动锥齿轮转动，从而使从动杆旋转。由于第一限位环与第二限位环的限制，保持主动锥齿轮与从动锥齿轮使用时的稳定性，始终保持啮合状态。

本发明进一步设置为：所述导向装置包括对称设置在调节板相对的两侧面上的限位槽，所述水洗槽相对的两内侧壁上均设置有与限位槽配合的限位条，所述限位条沿水洗槽的高度方向设置。

通过采用上述技术方案，由于限位条与限位槽的配合，使得调节板沿着竖直方向移动，调节板不易在水平方向产生偏移。

本发明进一步设置为：所述水洗槽的四个侧壁内均开设有用于收集溢流水的集水室，所述集水室的侧面上连接有阀门。

通过采用上述技术方案，从水洗槽开口处溢出的洗液流进集水室，当集水室内快收集满时，打开阀门将洗液回收处理，经回收处理的水可进一步循环使用，进一步提高水的利用率，节约水资源。

本发明进一步设置为：四个所述集水室均延伸至水洗槽的顶面上形成入水口，所述入水口处设置有过滤网。

通过采用上述技术方案，过滤网可阻挡外界的杂物落入集水室内，保持集水室的洁净。

本发明进一步设置为：所述集水室相对的两内侧壁上靠近入水口的一端开设有燕尾槽，所述过滤网相对的两侧面上连接有与燕尾槽卡嵌配合的卡块。

通过采用上述技术方案，通过卡块与燕尾槽的配合，将过滤网安装在入水口处。当需要取下过滤网清理杂物时，对过滤网施加竖直向上的拉力，从而分离卡块与燕尾槽，即可取出过滤网，方便快捷。

本发明进一步设置为：所述水洗槽的开口至入水口处设置有引流面，所述引流面靠近入水口的一端倾斜向下设置。

通过采用上述技术方案，从水洗槽开口处溢出的洗液，在引流面的引导作用下，更易流入集水室中。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.铝型材经过阳极氧化后，氧化膜增厚至几十微米，且普通阳极氧化膜的硬度约HV300，有较好的耐磨性；氧化膜是高电阻的绝缘膜，具有电绝缘性，绝缘击穿强度为30-200V/μm；利用氧化膜的多孔性，可在微孔中沉积功能性微粒，从而得到功能性材料；氧化膜具有较高的化学稳定性，从而使得铝型材有较高的耐蚀性;

2.通过升降装置的设置，启动升降装置使得调节板到水洗槽开口的距离恰好适于放置待处理的铝型材，再通过进水管进水，水不断注入直至注满水洗槽后，水就会从水洗槽的开口溢出，从而使得水洗槽中的水持续不断流动、冲洗，相比固定容积的水洗槽，容积可调的水洗槽可相应减少溢流水洗时的水用量，节约水资源；

3.通过集水室的设置，从水洗槽开口处溢出的洗液流进集水室，当集水室内快收集满时，打开阀门将洗液回收处理，经回收处理的水可进一步循环使用，进一步提高水的利用率，节约水资源。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图；

图2是用于展示过滤网的部分结构示意图；

图3是本发明实施例的剖面结构示意图；

图4是图3中A部分的放大示意图；

图5是用于展示升降装置的结构示意图；

图6是图5中B部分的放大示意图。

图中，1、水洗槽；11、进水管；12、限位条；2、调节板；21、套筒；22、限位槽；3、收容腔；31、电机；4、集水室；41、阀门；42、入水口；43、燕尾槽；5、过滤网；51、卡块；6、主动锥齿轮；61、第一限位环；7、从动锥齿轮；71、从动杆；72、第二限位环；8、引流面；9、固定筒。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明公开了一种铝型材表面处理工艺，包括如下步骤，

步骤一、脱脂：将铝型材浸没在浓度为130g/L的硫酸溶液中进行酸洗

除油，酸洗3.5min；

除油是除去自然氧化膜、手指纹及与油脂粘在一起的污物，以保障铝型材表面能均匀腐蚀。若除油不彻底，易导致后续碱蚀不均匀，氧化着色后存在雪花斑或其它腐蚀点。

步骤二、脱脂后水洗：用一道清水溢流冲洗铝型材2min；

水洗的目的是清洗铝型材带出的酸液，防止酸液带进碱蚀槽，从而保护碱蚀槽。

步骤三、碱蚀：将步骤二水洗后的铝型材浸没在碱蚀槽液中2min，碱蚀槽液温度为50℃，碱蚀槽液的溶质包括浓度为45g/L的氢氧化钠、以及浓度为35g/L的硫酸铝;

碱蚀的目的是进一步去除铝材表面的自然氧化膜，活化表面以利于阳极氧化。碱蚀不但能除去表面挤压粗纹等缺陷，从而获得平整光滑的表面，还能进一步除油净化表面。

步骤四、碱蚀后水洗：用两道清水分别溢流冲洗铝型材2min；

两道水洗的目的是清洗铝型材带出的碱液，防止碱液带进中和槽，从而保护中和槽。

步骤五、中和：将步骤四水洗后的铝型材浸没在中和槽液中3min，中和槽液的溶质包括浓度为175g/L的硫酸、以及浓度为40g/L的硝酸；

中和的目的是除去残留于铝材上的灰状附着物，溶去在碱蚀槽不溶的锰、铁、铜等合金元素或杂质，以获得光亮的金属表面，同时中和铝材表面残留的碱液。

添加硝酸是由于硝酸的钝化作用，保护铝型材，使其在氧化前的熟悉爱待料期间不产生点蚀和雪花状腐蚀。

步骤六、中和后水洗：用两道清水分别溢流冲洗铝型材，直至第二次洗液的pH为5-6；

两道水洗的目的是清洗中和槽液，保护阳极氧化槽。铝材从中和槽到氧化槽，需大量水洗，降低硝酸带进氧化槽的风险。

步骤七、阳极氧化：将步骤六水洗后的铝型材放入温度为21℃的阳极氧化溶液中进行直流阳极氧化60min，直流电压17V，电流密度1.35A/d㎡，阳极氧化溶液的溶质包括浓度为180g/L的硫酸、以及浓度15g/L的硫酸铝；

铝型材经过阳极氧化后，氧化膜增厚至几十微米，且普通阳极氧化膜的硬度约HV300，有较好的耐磨性；氧化膜是高电阻的绝缘膜，具有电绝缘性，绝缘击穿强度为30-200V/μm；利用氧化膜的多孔性，可在微孔中沉积功能性微粒，从而得到功能性材料。

步骤八、阳极氧化后水洗：用三道清水分别水洗铝型材，直至第三次洗液的pH＞5；

设置三道水洗槽的目的是清洗阳极氧化槽带出的酸液。

步骤九、单锡盐着色：将步骤八水洗后的铝型材浸没在单锡盐着色槽液中着色；

着色液中的硫酸亚锡浓度为8g/L，游离酸浓度为20g/L，pH为0,9，工作温度为20℃。

步骤十、着色后水洗：单锡盐着色后用三道清水水洗铝型材，直至第三次洗液的pH为5-6；

步骤十一、封孔：将步骤十水洗后的铝型材放入封孔槽液中封孔处理。

封住氧化膜的微孔，确保其耐腐蚀性能。本实施例采用常温封孔，槽液中的银白封孔剂2.5g/L,乙酸镍2.5g/L，在30℃下处理，封孔速度较快，少挂灰。

参照图1与图3，步骤二、步骤四、步骤六的水洗工艺中均设置有矩形

的水洗槽1，水洗槽1内活动设置有与水洗槽1底壁平行的调节板2，调节板2底面连通有从水洗槽1侧壁穿过的进水管11，进水管11采用波纹管，波纹管具有耐用、可弯曲的优点。进水管11的另一端连通有水泵。清水不断注入水洗槽1，直至注满水洗槽1后，水就会从水洗槽1的开口溢出，从而使得水洗槽1中的水持续不断流动，冲洗铝型材。

参照图2与图3，为了收集溢流出的水，水洗槽1的四个侧壁内均开设有用于收集溢流水的集水室4，四个集水室4均延伸至水洗槽1的顶面上形成入水口42，集水室4的侧面上连通有伸出水洗槽1的排水管，排水管上连接有阀门41。为了防止杂物进入集水室4，入水口42处设置有过滤网5。过滤网5相对的两侧面上固定有卡块51，卡块51的截面呈梯形，集水室4相对的两内侧壁上靠近入水口42的一端开设有燕尾槽43。当需要取下过滤网5清理杂物时，对过滤网5施加竖直向上的拉力，从而分离卡块51与燕尾槽43，即可取出过滤网5，方便快捷。为了方便溢流出的水流入集水室4，水洗槽1的开口至入水口42处设置有引流面8，引流面8靠近入水口42的一端倾斜向下设置。

参照图3与图4，当水洗槽1的尺寸远大于铝型材的尺寸时，就需要浪费较多的清水来注满水洗槽1对铝型材进行溢流冲洗。为了节约水资源，调节板2的底面上设置有驱动调节板2沿水洗槽1高度方向移动的升降装置以及使调节板2沿竖直方向移动的导向装置，升降装置有四个且呈分别设置在调节板2底面四角。升降装置包括主动锥齿轮6、与主动锥齿轮6相啮合的从动锥齿轮7，以及驱动主动锥齿轮6转动的电机31。水洗槽1的内底壁上设有矩形状的固定筒9，主动锥齿轮6和从动锥齿轮7均设置在固定筒9内。水洗槽1的侧壁内开设有放置电机31的收容腔3，电机31的驱动端从收容腔3侧壁穿出且与主动锥齿轮6相固定。从动锥齿轮7上还连接有一根带螺纹的从动杆71，从动杆71与从动锥齿轮7同轴。调节板2底面固定焊接有四个套筒21，套筒21内设置有与从动杆71相配合的内螺纹，从动杆71从固定筒9顶壁穿出后螺纹连接于套筒21。

参照图5与图6，为了使得主动锥齿轮6始终与从动锥齿轮7保持啮合，从动杆71从固定筒9顶壁穿出处设置有一个截面呈圆形的第二限位环72，第二限位环72与固定筒9顶壁之间转动连接，主动锥齿轮6从固定筒9侧壁穿出处设置有一个截面呈圆形的第一限位环61，第一限位环61与固定筒9侧壁之间转动连接。导向装置包括对称设置在调节板2相对的两侧面上的限位槽22，水洗槽1相对的两内侧壁上均固定有与限位槽22配合的限位条12（图3所示），限位条12沿水洗槽1的高度方向设置。

上述实施例的实施原理为：同时启动四个电机31，电机31驱动主动锥齿轮6周向旋转，带动从动锥齿轮7转动，从而使从动杆71旋转，由于套筒21与从动杆71螺纹连接，套筒21沿着从动杆71升降，套筒21带动调节板2一起上升或者下降，使得调节板2到水洗槽1开口的距离恰好适于放置铝型材。

再不断注入水直至注满水洗槽1后，水就会从水洗槽1的开口溢出流入集水室4。水洗槽1中的水持续不断流动，冲洗铝型材，相比固定容积的水洗槽1，容积可调的水洗槽1可相应减少溢流水洗时的水用量，达到节约水资源的目的。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝型材表面处理工艺，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一、脱脂：将铝型材浸没在浓度为120-140g/L的硫酸溶液

中进行酸洗除油，酸洗2-5min；

步骤二、脱脂后水洗：用一道清水溢流冲洗铝型材1-2min；

步骤三、碱蚀：将步骤二水洗后的铝型材浸没在碱蚀槽液中1-3min，碱蚀槽液温度为45-55℃，碱蚀槽液的溶质包括浓度为40-50g/L的氢氧化钠、以及浓度为10-60g/L的硫酸铝;

步骤四、碱蚀后水洗：用两道清水分别溢流冲洗铝型材1-2min；

步骤五、中和：将步骤四水洗后的铝型材浸没在中和槽液中1-4min，中和槽液的溶质包括浓度为160-180g/L的硫酸、以及浓度为30-50g/L的硝酸；

步骤六、中和后水洗：用两道清水分别溢流冲洗铝型材，直至第二次洗液的pH为5-6；

步骤七、阳极氧化：将步骤六水洗后的铝型材放入温度为18-24℃的阳极氧化溶液中进行直流阳极氧化50-60min，直流电压16-18V，电流密度1.25-1.45A/d㎡，阳极氧化溶液的溶质包括浓度为160-180g/L的硫酸、以及浓度＜20g/L的硫酸铝；

步骤八、阳极氧化后水洗：用三道清水分别水洗铝型材，直至第三次洗液的pH＞5；

步骤九、单锡盐着色：将步骤八水洗后的铝型材浸没在单锡盐着色槽液中着色；

步骤十、着色后水洗：单锡盐着色后用三道清水水洗铝型材，直至第三次洗液的pH为5-6；

步骤十一、封孔：将步骤十水洗后的铝型材放入封孔槽液中封孔处理。

2.根据权利要求1所述的铝型材表面处理工艺，其特征在于：所述步骤二、步骤四、步骤六的水洗工艺中均设置有矩形的水洗槽（1），所述水洗槽（1）内活动设置有与水洗槽（1）底壁平行的调节板（2），所述调节板（2）底面连通有从水洗槽（1）侧壁穿过的进水管（11），所述调节板（2）的底面上设置有驱动调节板（2）沿水洗槽（1）高度方向移动的升降装置以及使调节板（2）沿竖直方向移动的导向装置。

3.根据权利要求2所述的铝型材表面处理工艺，其特征在于：所述升降装置有四个且呈分别设置在调节板（2）底面四角。

4.根据权利要求3所述的铝型材表面处理工艺，其特征在于：所述调节板（2）底面四角均固定有与升降装置配合且带内螺纹的套筒（21），所述升降装置包括主动锥齿轮（6）、与主动锥齿轮（6）相啮合的从动锥齿轮（7），以及一端与从动锥齿轮（7）同轴固定，另一端嵌设在套筒（21）内的从动杆（71）；

所述水洗槽（1）的内底壁上设置有用于放置主动锥齿轮（6）与从动锥齿轮（7）的固定筒（9），所述从动杆（71）从固定筒（9）顶壁穿出且螺纹连接于套筒（21），所述主动锥齿轮（6）远离从动锥齿轮（7）的一端穿出固定筒（9）侧壁设置。

5.根据权利要求4所述的铝型材表面处理工艺，其特征在于：所述升降装置还包括驱动主动锥齿轮（6）转动的电机（31），所述水洗槽（1）的侧壁内开设有放置电机（31）的收容腔（3），所述电机（31）的驱动端从收容腔（3）侧壁穿出且与主动锥齿轮（6）相固定；所述主动锥齿轮（6）从固定筒（9）侧壁穿出处固定设置有与固定筒（9）侧壁之间转动连接的第一限位环（61），所述从动杆（71）从固定筒（9）顶壁穿出处固定设置有与固定筒（9）顶壁之间转动连接的第二限位环（72）。

6.根据权利要求2所述的铝型材表面处理工艺，其特征在于：所述导向装置包括对称设置在调节板（2）相对的两侧面上的限位槽（22），所述水洗槽（1）相对的两内侧壁上均设置有与限位槽（22）配合的限位条（12），所述限位条（12）沿水洗槽（1）的高度方向设置。

7.根据权利要求2所述的铝型材表面处理工艺，其特征在于：所述水洗槽（1）的四个侧壁内均开设有用于收集溢流水的集水室（4），所述集水室（4）的侧面上连接有阀门（41）。

8.根据权利要求7所述的铝型材表面处理工艺，其特征在于：四个所述集水室（4）均延伸至水洗槽（1）的顶面上形成入水口（42），所述入水口（42）处设置有过滤网（5）。

9.根据权利要求8所述的铝型材表面处理工艺，其特征在于：所述集水室（4）相对的两内侧壁上靠近入水口（42）的一端开设有燕尾槽（43），所述过滤网（5）相对的两侧面上连接有与燕尾槽（43）卡嵌配合的卡块（51）。

10.根据权利要求9所述的铝型材表面处理工艺，其特征在于：所述水洗槽（1）的开口至入水口（42）处设置有引流面（8），所述引流面（8）靠近入水口（42）的一端倾斜向下设置。