CN114438567A - 一种铝合金型材空腔内阳极氧化及电泳涂装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金型材空腔内阳极氧化及电泳涂装方法，在铝合金型材空腔内部设置作为辅助阴极的铝线，铝线在空腔内部不与空腔内壁接触，铝线的一端固定，另外一端从空腔引出；将铝合金型材扎排到阳极架杆上，并将引出的铝线与最上支铝合金型材引出的铝线并联；铝合金型材经除油处理后，将阳极导电大梁放置在阳极铜座上，最上支铝合金型材内腔中引出的铝线夹到阴极导电大梁上，进行阳极氧化处理，阳极氧化后不需要电泳的铝合金型材进行封孔，其余的再将阳极导电大梁放置在阳极铜座上，最上支铝合金型材内腔中引出的铝线夹到阴极导电大梁上，进行电泳处理。该方法解决了铝合金型材空腔内部耐腐蚀性差的问题，适合批量生产。
Description
技术领域
本发明属于铝合金型材生产加工方法技术领域，具体涉及一种铝合金型材空腔内阳极氧化及电泳涂装方法。
背景技术
铝的腐蚀电位较负，全面腐蚀比较严重，在使用过程中易受到大气、雨水等存在的氯离子、氟离子等的影响造成局部腐蚀现象。
一般铝及铝合金都要经过表面处理来提高铝合金的抗腐蚀性、耐磨性及外观装饰性，但目前铝合金型材常规的表面处理方式，如阳极氧化、电泳涂装、粉末喷涂、氟碳喷漆、木纹转印等工艺，都只是对铝型材的外表面进行了处理。对于存在空腔的铝合金型材内部无法进行表面处理。铝合金型材空腔内部无装饰性要求，但内部的抗腐蚀性仍有很大的提升空间。铝的阳极氧化膜因其具有良好的耐蚀性、耐磨性、高硬度、装饰性、电绝缘性、有机涂层和电镀层附着性、功能性等一系列优越的性能，可以满足多种多样的需要，因此被誉为铝的一种万能的表面保护膜，在很多领域具有广泛的应用。
粉末喷涂、氟碳喷漆工艺很难实现对型材内腔进行表面处理，目前阳极氧化的内腔表面处理技术只限于对锅状的半开口铸造铝合金内腔体进行阳极氧化，对于长度较大、内腔深度较深的铝合金型材内腔的阳极氧化技术目前空白。
发明内容
本发明的目的是为了解决长度较大、内腔深度较深的铝合金型材内腔难进行防腐蚀的问题，提供了一种铝合金型材空腔内阳极氧化及电泳涂装方法，能够对铝合金内腔进行阳极氧化和电泳涂装保护。
本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：
一种铝合金型材空腔内阳极氧化及电泳涂装方法，所述方法包括如下步骤：
(1)辅助阴极的安装
将作为辅助阴极的铝线穿进铝合金型材的每个空腔内部，在所述铝线上每隔40-60cm设置一个防止铝线和铝合金型材接触的绝缘隔片，所述绝缘隔片的尺寸小于铝合金型材的空腔尺寸，在所述铝合金型材两端空腔内分别固定设置一个铝线辅助结构，所述铝线辅助结构的外壳为绝缘材料，所述铝线的一端被一个铝线辅助结构固定，所述铝线的另一端穿过另一个铝线辅助结构并引出，所述铝线在铝合金型材的空腔内部和两端都不接触铝合金型材内壁；
(2)型材上排
将已经安装辅助阴极的铝合金型材扎排到阳极架杆上，每支铝合金型材一端引出的铝线与最上支铝合金型材引出的铝线并联；
(3)氧化前预处理
将铝合金型材置于除油功能槽内预处理，除去铝合金型材表面和空腔内油污及自然氧化膜；
(4)阳极氧化
经预处理的铝合金型材在阳极氧化槽中进行处理，将阳极导电大梁放置在阳极铜座上，将最上支铝合金型材内腔中引出的铝线夹到阴极导电大梁上，在引线过程中防止辅助阴极铝线与阳极接触造成短路；
阳极氧化工艺条件为：硫酸浓度150～170g/l，氧化槽温度18～22℃，电流密度1.3～1.5A/dm2，控制阳极氧化处理的时间在24～50min；阳极氧化处理后先将作为辅助阴极的铝线从阴极导电大梁摘下，将阳极导电大梁调出阳极氧化槽后，铝合金型材经水洗进入下道工序；
不需要电泳涂装的铝合金型材直接进行封孔处理，封孔工艺条件：F-0.2～0.5g/L，Ni2+1.0～1.5g/L，pH值5.8～7.5，温度23～30℃，封孔时间控制在12～20min，封孔完后经过80℃纯水洗后烘干；
(5)电泳
需要电泳涂装的铝合金型材经阳极氧化后不封孔，经水洗、纯水洗洗净，再将铝合金型材放置电泳槽中进行处理，将阳极导电大梁放置在阳极铜座上，将最上支铝合金型材内腔中引出的铝线用夹具夹到阴极导电大梁上，在引线过程中防止辅助阴极铝线与阳极接触造成短路；
电泳工艺条件：电泳槽固体份4％～5％，电导率控制450～750μs/cm，pH值7.6～8.0，电压90～130V，在19～23℃下处理1～3min，然后进行保温固化；
(6)下排
经阳极氧化封孔或电泳处理后的铝合金型材下排，将铝合金型材空腔内的辅助阴极铝线及铝线辅助结构取出重复利用，将铝合金型材从阳极架杆上取下。
作为优选的，步骤(1)中，所述铝线的直径为2.5～3mm，所述绝缘隔片为内径3.3mm、外径20mm、厚度3mm的聚酰胺片，每隔50cm设置一个。
进一步优选的，所述铝线辅助结构为聚酰胺外壳的弹簧支撑杆，通过弹簧的弹力将支撑杆抵在铝合金型材空腔内壁上从而将弹簧支撑杆固定，所述弹簧支撑杆上设有直径3.5mm的孔，所述铝线在一个弹簧支撑杆中孔穿过并打结固定，穿过另一个弹簧支撑杆上的孔并引出，引出铝线长度500～1000mm。
作为优选的，步骤(2)中，所述铝合金型材按照从上到下的顺序上排。
作为优选的，步骤(3)中，所述除油功能槽内装有含氢氟酸、磷酸、表面活性剂的溶液，所述预处理在室温下进行1～3min。
作为优选的，步骤(4)中，所述烘干在30～40℃处理30min。
作为优选的，步骤(5)中，所述保温固化在180～200℃下保持30～40min。
1.铝阳极氧化膜形成原理
铝阳极氧化膜的成长过程包含着相辅相成的两个方面：①膜的电化学生成过程；②膜的化学溶解过程。两者缺一不可，而且必须使膜层的生成速度恒大于溶解速度，这样才能获得较厚的氧化膜。
阴极上发生水的分解还原析出氢气：6H2O+6e→3H2↑+6OH-铝作为阳极同时发生形成氧化铝膜和氧化铝溶解两个过程：
成膜过程：2Al+3H2O→Al2O3+6H++6e
膜溶解过程：Al2O3+6H+→2Al3++3H2O
2.铝型材空腔内无氧化膜原理
铝合金型材阳极氧化时虽然在槽液中浸泡，空腔中有槽液，但内腔中无电场线进入，所以膜的电化学生成过程无法进行，导致管腔内无氧化膜生成。
3.本发明技术原理
本发明技术原理是在铝型材空腔内部增加辅助阴极的方式，使空腔内部形成与型材外表面电场强度一致的电场，促使膜的电化学生成过程正常进行，形成正常的氧化膜。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的铝合金型材空腔内阳极氧化及电泳涂装方法，解决了铝合金型材单空腔或多空腔型材内部因表面未处理导致的耐腐蚀性差的问题，适合批量生产，处理之后的铝合金型材可应用于腐蚀条件恶劣的环境，可用在海洋环境门窗幕墙、海洋船舶用工业材料、汽车零部件、家装卫浴产品等领域。
附图说明
图1为本发明的铝合金型材安装示意图，左上角为正视图，右上角为侧视图，下面为俯视图。
图2为图1中A部的放大图。
图中：1-铝合金型材，2-阳极导电大梁，3-阳极架杆，4-弹簧支撑杆，5-铝线，6-料夹，7-阴极导电大梁，8-阴极铜座，9-阴极板，10-阳极铜座，11-绝缘隔片，12-电源。
具体实施方式
以下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。
实施例中的原材料如无特殊说明均可通过商业渠道购买得到。
实施例1
一种铝合金型材空腔内阳极氧化及电泳涂装方法，步骤如下：
(1)辅助阴极的安装
以内腔宽度3cm～30cm的铝合金型材1为例，将作为辅助阴极的直径为2.5～3mm的铝线5穿进铝合金型材1的每个空腔内部，铝线每隔50cm固定一个聚酰胺材质的内径3.3mm，外径20mm，厚度3mm的缺口绝缘隔片11，铝合金型材1两端头空腔内分别放置一个外壳为聚酰胺的弹簧支撑杆4，通过弹簧的弹力将支撑杆抵在空腔内壁上从而将弹簧支撑杆4固定，弹簧支撑杆4中间有直径3.5mm的小孔，铝线5在铝合金型材1一端的弹簧支撑杆4上的孔穿过并打结固定，铝线5穿过铝合金型材另一端的弹簧支撑杆4上的孔并引出，引出铝线5长度500～1000mm。作为辅助阴极的铝线5在铝合金型材1空腔端头及内部禁止与铝合金型材1内壁接触，防止与作为阳极的铝合金型材1接触短路。根据型材空腔宽度选择合适高度的弹簧支撑杆4。
(2)型材上排
将已经安装辅助阴极的铝合金型材1按从上到下顺序用料夹6扎排到卧式线阳极架杆3上，每支铝合金型材1一端引出的铝线5与最上支铝合金型材1引出的铝线5并联。
(3)氧化前预处理
将铝合金型材1置于三合一除油功能槽内预处理，除油功能槽内装有含氢氟酸、磷酸、表面活性剂的溶液，室温下处理1～3min除去铝合金型材1表面和空腔内油污及自然氧化膜，后续进行水洗转下道工序。
(4)阳极氧化处理
经预处理的铝合金型材1在阳极氧化槽中进行处理，将阳极导电大梁2放置在阳极铜座10上，将最上支铝合金型材1内腔中引出的铝线5用夹具夹到阴极导电大梁7上(注意在引线过程中防止辅助阴极铝线5与阳极接触造成短路)。阴极导电大梁7上安装有阴极板9，阴极导电大梁7下面放置在阴极铜座8上，阴极铜座8通过导电线连接在电源12阴极；阳极导电大梁2上安装阳极架杆3，阳极导电大梁2下面放置在阳极铜座10上，阳极铜座10通过导电线连接在电源12阳极。
氧化工艺条件：硫酸浓度为150～170g/l，氧化槽温度为18～22℃，电流密度为1.3～1.5A/dm2，根据膜厚要求控制阳极氧化处理的时间在24～50min，阳极氧化处理后先将作为辅助阴极的铝线5从阴极导电大梁7摘下，将阳极导电大梁2调出氧化槽后，铝合金型材1经2～3次水洗进入下道工序。
不需要经过电泳涂装的铝合金型材1直接进行封孔处理，封孔工艺条件：F-0.2～0.5g/L，Ni2+1.0～1.5g/L，pH值5.8～7.5，温度在23～30℃，封孔时间根据氧化膜厚控制在12～20min，封孔完后经过80℃纯水洗后，30～40℃烘干处理30min。
(5)电泳处理
需要电泳涂装的铝合金型材1阳极氧化后不经封孔，经过多道水洗、纯水洗洗净，再将铝合金型材1放置于电泳槽中进行处理，将阳极导电大梁2放置在阳极铜座10上，将最上支铝合金型材1内腔中引出的铝线5用夹具夹到阴极导电大梁7上(注意在引线过程中防止辅助阴极铝线5与阳极接触造成短路)。
电泳工艺条件：电泳槽固体份4％～5％,电导率控制450～750μs/cm，pH值7.6～8.0，电压90～130V，在温度19～23℃下处理1～3min后，在180～200℃下保温30～40min固化。
(6)下排
铝合金型材1经阳极氧化封孔或电泳后下排，将铝合金型材1空腔内的辅助阴极铝线5及弹簧支撑杆4取出重复利用。将铝合金型材1逐支从阳极架杆3上取下。
对按实施例1工艺生产的阳极氧化型材和电泳涂装型材内控腔膜层性能按《GB/T5237.2-2017铝合金建筑型材第2部分：阳极氧化型材》和《GB/T5237.3-2017铝合金建筑型材第3部分：电泳涂漆型材》进行检测全性能检测，见表1、表2。检测结果表明，按此技术生产的铝合金型材1空腔内壁膜层性能与外表面膜层性能基本一致，达到了国标质量要求。
表1阳极氧化型材(AA15级)性能检测数据
表2电泳涂装型材(S级)性能检测数据
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述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。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 (7)
1.一种铝合金型材空腔内阳极氧化及电泳涂装方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)辅助阴极的安装
将作为辅助阴极的铝线穿进铝合金型材的每个空腔内部，在所述铝线上每隔40-60cm设置一个防止铝线和铝合金型材接触的绝缘隔片，所述绝缘隔片的尺寸小于铝合金型材的空腔尺寸，在所述铝合金型材两端空腔内分别固定设置一个铝线辅助结构，所述铝线辅助结构的外壳为绝缘材料，所述铝线的一端被一个铝线辅助结构固定，所述铝线的另一端穿过另一个铝线辅助结构并引出，所述铝线在铝合金型材的空腔内部和两端都不接触铝合金型材内壁；
(2)型材上排
将已经安装辅助阴极的铝合金型材扎排到阳极架杆上，每支铝合金型材一端引出的铝线与最上支铝合金型材引出的铝线并联；
(3)氧化前预处理
将铝合金型材置于除油功能槽内预处理，除去铝合金型材表面和空腔内油污及自然氧化膜；
(4)阳极氧化
经预处理的铝合金型材在阳极氧化槽中进行处理，将阳极导电大梁放置在阳极铜座上，将最上支铝合金型材内腔中引出的铝线夹到阴极导电大梁上，在引线过程中防止辅助阴极铝线与阳极接触造成短路；
阳极氧化工艺条件为：硫酸浓度150～170g/l，氧化槽温度18～22℃，电流密度1.3～1.5A/dm2，控制阳极氧化处理的时间在24～50min；阳极氧化处理后先将作为辅助阴极的铝线从阴极导电大梁摘下，将阳极导电大梁调出阳极氧化槽后，铝合金型材经水洗进入下道工序；
不需要电泳涂装的铝合金型材直接进行封孔处理，封孔工艺条件：F- 0.2～0.5g/L，Ni2 + 1.0～1.5g/L，pH值5.8～7.5，温度23～30℃，封孔时间控制在12～20min，封孔完后经过80℃纯水洗后烘干；
(5)电泳
需要电泳涂装的铝合金型材经阳极氧化后不封孔，经水洗、纯水洗洗净，再将铝合金型材放置电泳槽中进行处理，将阳极导电大梁放置在阳极铜座上，将最上支铝合金型材内腔中引出的铝线用夹具夹到阴极导电大梁上，在引线过程中防止辅助阴极铝线与阳极接触造成短路；
电泳工艺条件：电泳槽固体份4％～5％，电导率控制450～750μs/cm，pH值7.6～8.0，电压90～130V，在19～23℃下处理1～3min，然后进行保温固化；
(6)下排
经阳极氧化封孔或电泳处理后的铝合金型材下排，将铝合金型材空腔内的辅助阴极铝线及铝线辅助结构取出重复利用，将铝合金型材从阳极架杆上取下。
2.根据权利要求1所述的铝合金型材空腔内阳极氧化及电泳涂装方法，其特征在于，步骤(1)中，所述铝线的直径为2.5～3mm，所述绝缘隔片为内径3.3mm、外径20mm、厚度3mm的聚酰胺片，每隔50cm设置一个。
3.根据权利要求2所述的铝合金型材空腔内阳极氧化及电泳涂装方法，其特征在于，所述铝线辅助结构为聚酰胺外壳的弹簧支撑杆，通过弹簧的弹力将支撑杆抵在铝合金型材空腔内壁上从而将弹簧支撑杆固定，所述弹簧支撑杆上设有直径3.5mm的孔，所述铝线在一个弹簧支撑杆中孔穿过并打结固定，穿过另一个弹簧支撑杆上的孔并引出，引出铝线长度500～1000mm。
4.根据权利要求1所述的铝合金型材空腔内阳极氧化及电泳涂装方法，其特征在于，步骤(2)中，所述铝合金型材按照从上到下的顺序上排。
5.根据权利要求1所述的铝合金型材空腔内阳极氧化及电泳涂装方法，其特征在于，步骤(3)中，所述除油功能槽内装有含氢氟酸、磷酸、表面活性剂的溶液，所述预处理在室温下进行1～3min。
6.根据权利要求1所述的铝合金型材空腔内阳极氧化及电泳涂装方法，其特征在于，步骤(4)中，所述烘干在30～40℃处理30min。
7.根据权利要求1所述的铝合金型材空腔内阳极氧化及电泳涂装方法，其特征在于，步骤(5)中，所述保温固化在180～200℃下保持30～40min。
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