铝合金型材阳极氧化电解着色生产线设计.docx
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铝合金型材阳极氧化电解着色生产线设计
铝合金型材阳极氧化电解着色生产线设计
1991年7月电镀与环保第14卷第4期（总第78期）?
19
聚乙烯醇缩丁醛树脂,另
83.5珏铬酸,菇
1O另磷酸丙酮,珏
酒精,%
正丁醇,弼
0）二液型
（A）80弼PO,,,5
永,拓
酒精,强
（B）聚乙烯醇缩丁醛树脂,另
碱性铬酸锌,另
滑石粉,届
滔精,另
正丁醇,弼
10.95
1.40
lO.95
62.2O
14.50
8.6
8.2
182
7.2
6.8
I.1
48.7
16.1
A剂占2O另,B剂占8O%.
磷化底蒋中聚乙烯醇缩丁醛,具有很多极性基,能
与磷酸一铬酸盐反应产物起配合作用,形成致密的钝化
膜.Cr（VI）~是氧化剂,又是促进剂.通过Cr3*的交
联怍用,使聚乙烯醇缩丁醛阐化,生成很大的螯合物,
cr”成为钝化膜一成膜物络台中心
5●带锈磷化
带锈磷化剂,国外又称弗锈转化剂.主要成分为
POd有的不含风PO?
）,鞣酸,溶剂和聚合物.雠
酸是一种乡羟基化台物,可与金属和金属氧化物形成
配合物
带锈磷化可以采用刷涂法,故适于大型工件的处
理,如储油罐,铰架,铁桥,船舶等.
6结语
永系磷化虽然有能耗太,工序长和水污染等问题,
但仍是磷化工艺的主要方法非水系磷化工艺与水系
/7一[阳掇氯化蕊]
磷化相比,具有以下优点:
（1）无水污染排放问题;
（2）脱脂效果好,尤其是夹缝处;
【3）设备占地,j,,工艺简单;
（4）操作简易.
但非水处理亦有除油容量有限,防锈性能不爱锌
盐磷化,有些工艺使用有毒溶剂爱存在溶剂处理等问
题.在金属前处理中,非水系磷化应用量不太,但仍占
有重要的地位
参考文献
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23
[21]郭良生等.表面技术,1鲫l;2O（6）:
26
李英旆冬娥陈溯冷文元刘经罴（武汉材料保护研究所,430030）
宜昌鲁建筑材料厂铝型材分厂）’7,
[摘要]铝型村氧化疋电解蔷色生产伐一般包括檀虹,砖由,加热,过巍,w*-~l备,给书,排术通
风,搅拌,起吊与蠢精电源厦管理等蔗境.奉文叙述了最生产线总体覆计戌殪上述喜系统的设每布置.
髓着建筑业的发展,铝型材需求量的增多,我国各
地铝型材厂纷纷上马,产量从年产一千吨到年产一万
乡吨不同规模的铝型材厂,全国大约有几百家铝型材
阳极氧化电解着色生产线,目前国内从德唇,意太利,
20-1994JulyElextroplating&PollutionControlVo1.14No.’
日本等国弓{进的生产线,大多数为国内自行设计的生
产线,工艺与生产线的设计直接影响着产品的产量和
质屋.本文综述了作者在铝型材阳极氧化电解着色工
艺及生产线设计中的一些经验和方法.
l铝型材阳极氯化电解着色工艺
从铝锭到铝型材的整个生产工序为铝锭—÷铸
棒—÷挤压,氧化,着色.从挤压机挤压出来的铝型材
由于氧化膜薄,硬度和强度低,必须经过阳极氧化以提
高其耐蚀性,耐磨性及耐侯性.铝型材阳极氧化后为
银白色,为了满足不同装饰的需要,使铝材着上各种颜
色,阳极氧化后还要经过着色处理
1.1氧化与麓色
氧化处理可采用化学氧化或阳极氧化,形成一层
致密的氧化膜.阳极氧化是在电解液（立口硫酸,草酸
等）中,铝为阳极,通电后铝表面生威氧化膜层,目前铝
型材多数采用硫酸作为电解液进行阳极氧化处理.
着邑处理有化学染色法,自然着色法和电解着色进行氧化和着色处理
1.2工艺流程
铝型材阳极氧化和电解着色工艺流程如下:
脱脂—÷水洗—÷碱腐蚀—+二次水洗—÷酸
洗—÷二次水冼—÷阳极氧化—÷二次水洗—÷电解
着色—÷水洗,去离子水冼—÷封孔—÷去离子水洗
2铝型材阳极氯化电解着色生产饯诞译
2.1总体设计概论
铝型材阳极氧化电解着色生产线总体设计是根据
产量,工艺流程,场地,污染治理水源,地质和资金等
多方面因素综合考虑,以确定厂房面积,高度,槽子魏
量及镀槽尺寸,各大系统的设备殛其布置.铝型材表
面处理生产线一般包括:
槽蛆系统,降却系统,加热
系统,过滤系统,纯水系统,给水系统,排水系统,通风
系统,搅拌系流.超吊输送系统,电源系统,生产管理系
统等.
2.2厂房面积及高度的确定
厂房的面积和高度与产量,槽子放置方式,超吊方
式有紧密的联系.
槽组放置形式可分为地上式,半地上式和地下式
三种.地上式将槽子全部置于地面,占空间较大,排水
方便,可采用槽边排风;地下式为槽子全部埋于地下,
占空间尺寸小,但排水不便,不能采用槽边排风;半地
上式占～定的空间尺寸,排水介于上述二者之间,可采
用槽边排风.
按作业形式可分为横吊式和竖吊式两种,横吊式
是指被处理物科水平吊装,倾斜角一般为6～1O.叫
竖吊式是指被处理物料垂直吊装,以悬垂状态进行盘}
理.横吊式比竖吊式占用空间高度低,但面积大.目
前我国多采用横吊式.本文主要介绍横吊式的铝材阳
极氧化电解着色生产线.由于铝型材长度一般为6m,
曼槽子长度应为7N8m,主车间（即阳极氧化车间）一
般可取l2m跨度.长度困产量不同一般在8O～12OⅡ
主车间高度可根据槽子高度和放置方式设计,最好不
慨于6m
2.8系统设备布置
其它系统的设备可分别置于主车间的一边或两边
的偏跨车间内.采用就近布置,便于操作.整齐美观等
原则进行设备的整体布置.
8各系统设计
8.1槽组系统
处理槽组是整个生产缝的量要组成部份,处理槽
的设计包括敦星,形状,尺寸,胜直形式,基体材料选择
和内衬材料选择等.
槽子靛量根据产量和工艺流程要求确定,一般为
18~35个.形状一般为长方形.放置形式在总体概论
中已阐述.槽子尺寸根据处理物的尺寸形状及每架次
的处理量来确定一般氧化着色槽尺寸（长×宽×高）
为（6～loⅡ1）×（1.窖～2in）×（L5～8血）,除碱腐蚀槽
外,其它各槽的宽度为氧化着色槽的4/5左右
按处理槽的基l体材科可分为钢槽和水泥槽,钢槽
强度高,防渗透防漏能力强,便于检修,利于采用槽边
排风,但造价高水泥槽强度不如钢槽,槽子出现渗漏
时不便检修,占地比钢揖要走?
1回造价低.
为了防腐要求无论是水琵槽还是钢槽,槽内要有
内衬.碱腐蚀槽内衬钢板,封孔槽内衬不锈钢板.其
它处理槽内衬PVC或FI己P.在槽组设计时还耍注意
进,排水口及导电极导电杠的布置等.
8.2冷却,加热,过滤系统
321冷却
19艇年7月电镀与环保第H卷第4期（总第78期?
2l
在阳极氧化时由于电力消耗和氧化反应,槽液温
度会升高,必须对氧化槽液进行冷却,在夏季还要考虑
着色槽的冷却.
冷却方式有槽内冷却和稽外冷却两种,由于槽内
冷却占据了槽子的有效容积,所以采用槽外冷却方式
较为台适.
冷却系统主要包括冷冻机,换热器等设备,冷冻机
目前使用较乡的是压缩式冷冻机,其净赢能力的选择
根据槽灌技热量Q进行选择:
Q=L1（Q1+Q
（1）q
通入槽中电流每小时发生的焦耳热
每小时放出的氧化反应热
一
般选择冷冻能力为2×10B~5×1o8cal/h的冷
冻机乡台.换热器为耐酸不锈钢板式换热器,冷却系
统设备布置最好靠近氧化槽,着色槽,减少传输损失,
提高冷却效率.
8.2.2加热
由于碱腐蚀槽（40～60oc）,封孔槽（30oC）,去离子
水洗槽（50~60口c）等对温度有一定要求,冬季着色槽
耍加温,必须有加热设备.槽液的加热方式有蒸汽与电
加热两种,电加热设备简单,但费用高,不适用于大型
乡槽的加热.Ⅲ所以在设计时广泛采用蒸汽加热,加
热管浸入槽液,直接加热可提高热效率,节省能耗.加
热管一般置于槽子一侧或两侧.
8.23循环过滤
为使阳极氧化,着色温度均匀,槽液净化,需进行
槽外循环过滤.保证槽液温度均匀,除去杂质,槽液循
环最通常为每小时2～2.5捷左右.
8.8纯水和给排水系统
水质对表面处理的质量有很大影响,配制槽液的
水需用去离子水,永质要求电导率为2,∞的击离子
水.去离子水可用离子交换法制取,其设备处理能力根
据铝材产量的不同,可配备处理能力为1,~.t0m3/h的
纯水处理装置,用PVC泵和臂遭输送到所需的槽内
供水系统的水要保证水洗槽的补充水,纯水制备
用水,冷冻机用水以及车间的其它用水.为了节约用
水,二次水冼的水洗槽可采用双联逆流水洗槽,氧化着
色车间耗水量大约10~50mVh?
供水系统可根据整
个工厂的洪水要求统一设计.
各种废水经槽边排水淘排至废水处理池,进行废
水处理,达标排放.有的度液还可进行回收处理.’
8.4通风爱搅拌系统
铝材在碱腐蚀,酸洗,氧化等槽中进行处理时会产
生碱雾和酸雾,必须及时排出以呆持良好附环境
通风系统按照排风方式可分整体排风和局部排风
（ep槽边排风）,为了不使槽中逸出的碱,酸雾弥散到车
间,最好采用槽边排风及时排走瑾气.槽边排风可分
为周边排风,双侧排风,单侧排风.由于铝材处理槽
大,加之槽子两头要放置导电扛,所以一般采用双侧排
风.在双侧排风的设计中,按均匀分布的原则,以提高
排气效果.
风机,风罩,风管的材质根据所排出不同介质进
行选择.排碱性雾的可采用钢制的,排酸性雾的采用
PVC或FRP材质的,风机风压一般在1.07N/cm~
以下,碱槽排风量为80~60mVmin-m（槽的表面
积）,酸洗,氧化槽排风量为30~50mVn,.,jn-m
从风机排出的度气必须进行废气净化处理,碱性
气体和酸性气体分别由排气管排入洗1条塔内,经淋水
溶解,可谐除大部分酸和碱,在达到排放标准后,方可
排人大气中.
为使槽液均匀,提高处理效果,在槽的底部通入压
缩空气搅拌导管,搅拌风源来自鼓风机或空压机等转
置.
风机和鼓风机或空压机等设备噪声大,最好将它
们单独安装在一个房间内,以减小噪声污染
8.6起吊输送系统
铝材在槽内进行处理时是剥用行车进行起吊和运
送的,行车能起吊重量一般为O.5～2t,行车要隶能使
铝材有ff’~10.的惯斜,以利于槽液的倒出,一般生产
蛲配置8”6台行车.
8.e电源系统
电源系统包括整流器装置,导电排,导电扛及导电
极等装置.
阳极氧化电源可用硅整流器,硅整流器的电参数
根据每挂外观面积（每吨铝型材表面积为蚰O）1O～
80,架次和电流密度大小（一般电流密度为120A~
160A/roD而定,硅整流器一般选用8000A~t5900A,
电压20V左右,台教1,’--5台.着色电源一般为交流
电源,电源参数可根据每挂处理面积和电毓密度大小
（一般电流密度为190A/r）而定.交流电流一般选
用8000肌8000A,电压20V左右.
为了减少导电排的电耗损失,阳极氧化电源尽可
能靠近氧化槽,着色电谅靠近着色槽
阴极板固定于槽内,阴极面积为阳极面积的一半
或相等.[如阴极板材料以铅石墨为好,亦可用铝板代
替铅.
8.7生产装管理系统
生产蝮臂理系统有手动的,半自动化的和自动化
三种j簪式管理系统可根据资金多少来选择,目前震
国较多采用手动和半自动化的管理系统.
.
22.1994JulyElec~oplating&PollutionContTolVol14No?
l
合理的工艺设计,正确的设备选用,全面系统的管
理是铝材生产合格忧质产品的重要保证.
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帐萄阳
铸铝合金脉冲硬质阳极氧化
阮阳屏（四川雅安241厂,625002）
-
_’._.～7殳{《
（擒要）铸铝合盎在常温下应用直流叠加方波脉冲进行硬质阳极氧化工艺:
硫酸150,草酸2O
4O,酒石酸4O～8og/L,10~25~c,Ez,50~70V,25~30V,8一lOs,txlti=l:
1.
i前言
经典的铝台盎硬质阳极氧化工艺到目前为止仍
在工业上广泛应用这种工艺的欣点众所周知.正是
这些缺点,促使人们不断进行新工艺的探索和研究?
并
取得大量成果.
这些研究主要集中在两个方面:
其一,通过对电解液的改进,以提高电解液的工
作温度,改善工艺条件和膜层质量.具有代表性的电
解液有硫酸一草酸一酒石酸,硫酸一甘油,以及完全采用
有机酸或者在电解液中添加金属盐.?
其二,通过施加非直流电,改变膜的成长过程,以
提高膜层质量.如变直流叠加,不对称整流,[直流叠
加方波脉冲等.口’
直流叠加方波脉冲的研究和实验已有较多报道,
但尚未见国内在工业上的应用报道.
本文应用直流叠加方波脉冲的工艺方法,于1991
年投八批量生产,取得良好经济效益.
2士艺方法’
2.1电源
采用2台整流器,通过脉冲控制器获褥直流叠加
方l磕脉冲.波形见图1.
电压
图1脉冲波形图
2.2电解液夏工艺参数
硫酸,g/L
草酸,L
酒石酸,g/L
.C
晶,V
晶,V
l1,s
ll/
2.8操作方法
150”“200
20”-’40
40”-’80
10”-’25
50~70
25～30
3”-’10
1:
1
送高压电源缓慢升压,控制电流密度不大于5A/
dm2,达如V时,送低电压电源到25~30V,继续缓慢
升高电压,在10~15min~q达到El50~70V,保持到
氧化终止.
8几种不同电源阳撮氯化比较
裹1几种不同电源阳极氧化结果
以上试验电解液液温为10.C,氧化时间60min.
表1列出了采用直流,单一方波脉冲及直流叠加
方波脉冲的实验结果.
结果表明直流叠加方漩脉冲获得的氧化馍最好.
单一方漩味冲也能获得较好膜,但硬度稍低.直流氧
夕
升级会员 