一種鋁帶材連續(xù)陽(yáng)極氧化工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁陽(yáng)極氧化生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁帶材連續(xù)陽(yáng)極氧化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁材是有色金屬中使用最大，應(yīng)用面最廣的金屬材料之一，它具有一系列有力的物理、化學(xué)和加工性能，其用途廣泛；高尖端的科技產(chǎn)品、高檔的建筑裝飾材料、交通運(yùn)輸、航空航天、燈具照明和電子產(chǎn)品等。
[0003]根據(jù)鋁材的用途不同，有些性能還不夠理想，如硬度、耐磨、耐蝕等表面性能，這些性能可以通過(guò)陽(yáng)極氧化對(duì)其表面加工處理，擴(kuò)大鋁材應(yīng)用范圍和延長(zhǎng)使用壽命，起著重大意義。
[0004]以鋁卷為陽(yáng)極置于電解質(zhì)溶液中，利用電解作用，使其表面形成氧化鋁薄膜的過(guò)程，稱為鋁的陽(yáng)極氧化處理。其裝置中陰極為在電解溶液中化學(xué)穩(wěn)定性高的材料，如鉛、不銹鋼、鋁等。鋁陽(yáng)極氧化的原理實(shí)質(zhì)上就是水電解的原理。當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，在陰極上，放出氫氣；在陽(yáng)極上，析出的氧不僅是分子態(tài)的氧，還包括原子氧(O)和離子氧，通常在反應(yīng)中以分子氧表示。作為陽(yáng)極的鋁被其上析出的氧所氧化，形成無(wú)水的氧化鋁膜，生成的氧并不是全部與鋁作用，一部分以氣態(tài)的形式析出。
[0005]陽(yáng)極氧化膜由兩層組成，多孔的厚的外層是在具有介電性質(zhì)的致密的內(nèi)層上成長(zhǎng)起來(lái)的，后者稱為阻擋層(也稱活性層)。用電子顯微鏡觀察研究，膜層的縱橫面幾乎全都呈現(xiàn)與金屬表面垂直的管狀孔，它們貫穿膜外層直至氧化膜與金屬界面的阻擋層。以各孔隙為主軸周圍是致密的氧化鋁構(gòu)成一個(gè)蜂窩六棱體，稱為晶胞，整個(gè)膜層是又無(wú)數(shù)個(gè)這樣的晶胞組成。阻擋層是由無(wú)水的氧化鋁所組成，薄而致密，具有高的硬度和阻止電流通過(guò)的作用。阻擋層厚約0.03-0.05 μ m，為總膜后的0.5%_2.0%。氧化膜多孔的外層主要是由非晶型的氧化鋁及小量的水合氧化鋁所組成，此外還含有電解液的陽(yáng)離子。當(dāng)電解液為硫酸時(shí)，膜層中硫酸鹽含量在正常情況下為13%-17%。氧化膜的大部分優(yōu)良特性都是由多孔外層的厚度及孔隙率所決定的，它們都與陽(yáng)極氧化條件密切相關(guān)。
[0006]目前鋁合金陽(yáng)極氧化工藝技術(shù)，特別是鋁合金帶材連續(xù)陽(yáng)極氧化生產(chǎn)技術(shù)的氧化槽都是簡(jiǎn)單的從單件龍門(mén)式陽(yáng)極氧化工藝衍生出來(lái)的，槽體鉛板使用整塊鉛板，循環(huán)攪拌采用無(wú)油空壓機(jī)空氣攪拌，沒(méi)有大型的儲(chǔ)備槽，槽液冷卻采用盤(pán)管直接在氧化工作槽中冷卻，盤(pán)管一般設(shè)置在工作槽的底部，而且氧化槽槽液為140~180g/L的硫酸槽，陰陽(yáng)極電壓為14~18V，氧化槽溫度為20~22°C，氧化時(shí)間5~10min。此工藝存在著嚴(yán)重的缺陷，盤(pán)管冷卻的方式工作槽溫度會(huì)極端不均，局部溫差有可能達(dá)到3攝氏度，會(huì)造成氧化膜的不均勻，產(chǎn)品彩虹嚴(yán)重。氧化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，造成氧化生產(chǎn)線的速度慢或者氧化槽的設(shè)備加長(zhǎng)。整塊鉛板的陰極板方式，由于連續(xù)帶材氧化的陽(yáng)極面積比較大，寬度都是Im以上，導(dǎo)電過(guò)程會(huì)形成邊緣極化，鋁板兩邊與中間的氧化膜差別很大，薄氧化膜的情況下膜厚相差達(dá)到2μ以上?？諝鈹嚢钑?huì)有大量的空氣溶解在電解液中，加上電解產(chǎn)生的氫氣，會(huì)在通電兩端有空氣電阻，電源加載在陰陽(yáng)極的電壓升高，能源浪費(fèi)。氧化槽液沒(méi)有進(jìn)行改進(jìn)，會(huì)造成鋁離子溶解過(guò)多，基材腐蝕嚴(yán)重，氧化工藝技術(shù)缺陷嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題，為了改進(jìn)現(xiàn)有氧化工藝的不足，并克服現(xiàn)有存在的設(shè)備氧化槽技術(shù)鋁材為人工操作費(fèi)時(shí)費(fèi)工的缺陷，提供一種鋁帶材連續(xù)陽(yáng)極氧化工
-H-
O
[0008]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種鋁帶材連續(xù)陽(yáng)極氧化工藝，包括前處理、陽(yáng)極氧化和后處理，所述陽(yáng)極氧化采用的陽(yáng)極氧化槽為一體結(jié)構(gòu)，所述陽(yáng)極氧化槽包括上方的工作槽和下方的儲(chǔ)備槽，工作槽內(nèi)設(shè)有陰極網(wǎng)格鉛板，儲(chǔ)備槽通過(guò)電解液栗和工作槽相連，工作槽內(nèi)設(shè)有回流至儲(chǔ)備槽的溢流
□ O
[0009]作為優(yōu)選方案，所述儲(chǔ)備槽內(nèi)設(shè)有冷卻系統(tǒng)，工作槽內(nèi)設(shè)有設(shè)有噴淋裝置。
[0010]作為優(yōu)選方案，所述儲(chǔ)備槽的體積為工作槽的3-5倍，儲(chǔ)備槽的冷卻系統(tǒng)的冷卻方式為換熱毛細(xì)管。
[0011]作為優(yōu)選方案，所述前處理包括脫脂、退鍍、脫膜和拋光，脫脂為將鋁帶材放入質(zhì)量濃度為15-20%的硝酸中3-5min ;退鍍?yōu)樵趐H為11-12的氫氧化鈉溶液中3_5min，并同時(shí)加以50-80Khz的超聲處理；脫膜為在質(zhì)量濃度為10-30%的硝酸溶液中1-3分鐘。
[0012]作為優(yōu)選方案，所述陽(yáng)極氧化包括以下步驟:將前處理后的鋁帶材進(jìn)入陽(yáng)極氧化槽中，鋁帶材鋁材在陽(yáng)極氧化槽電解液中作為陽(yáng)極連接到氧化電源的正極，氧化槽陰極連接到氧化極板上，在外加電壓下通過(guò)電流以維持電化學(xué)氧化反應(yīng)，所述電解液包括110-115g/L的硫酸、5-8g/L的雙氧水、8-10g/L的乙酸鈉，電壓為26-28V，電流密度為1.5-1.6A/dm2，氧化時(shí)間為5-10分鐘。
[0013]作為優(yōu)選方案，所述陽(yáng)極氧化的溫度為23-25°C。
[0014]作為優(yōu)選方案，所述電解液還包括l_3g/L的硫酸鋅。
[0015]作為優(yōu)選方案，所述后處理包括活化、染色、封孔和干燥，所述封孔所用封孔液的PH為8-9，封孔溫度為58-63°C，封孔劑按重量份數(shù)計(jì)包括以下組分:納米二氧化鈦3_5份，環(huán)氧樹(shù)脂5-8份，三乙醇胺3-5份，月桂酸2-4份，乙二胺四乙酸二鈉0.5-1份。
[0016]作為優(yōu)選方案，封孔液的濃度為3-10g/L。
[0017]作為優(yōu)選方案，所述封孔時(shí)間為5-10分鐘。
[0018]本發(fā)明采用了上述技術(shù)方案的鋁合金帶材連續(xù)陽(yáng)極氧化工藝技術(shù)，增加了儲(chǔ)備槽，通過(guò)回流管路和循環(huán)栗將工作槽和儲(chǔ)備槽內(nèi)的槽液實(shí)現(xiàn)了循環(huán)流動(dòng)，而且栗入的電解液從網(wǎng)格狀的鉛板中噴出，不需要無(wú)油空壓機(jī)的空氣攪拌，而且避免了由于空氣溶解的空氣電阻造成電解電壓的升高，而且沖刷掉陰極板形成的氫氣。冷卻方式在儲(chǔ)備槽中進(jìn)行，儲(chǔ)備槽溫度均勻，栗入工作槽的槽液從不同循環(huán)栗出口溫度相同，工作槽的溫度同樣均勻，氧化膜也均勻。改進(jìn)電解液配方和電解電流，電解液溫度，能快速進(jìn)行氧化，提高生產(chǎn)效率，獲得更大的產(chǎn)值。也降低了鋁基材在電解液中的溶解，提高鋁基材的利用率。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是:
1.網(wǎng)狀鉛板的比表面積是普通鉛板的1.5-2倍，特別是在連續(xù)陽(yáng)極氧化過(guò)程中，陽(yáng)極板面積比較大，網(wǎng)狀鉛板可以防止氧化過(guò)程中產(chǎn)生極化而造成氧化膜的不均勻。氧化槽標(biāo)準(zhǔn)的陰陽(yáng)極面積比，陰極板的面積要為陽(yáng)極的1.5倍。使用網(wǎng)狀鉛板不需要大幅的加寬氧化槽的寬度來(lái)滿足這個(gè)比例。
[0020]2.噴淋循環(huán)為，槽液從鉛板的網(wǎng)狀空中噴出，能夠在高效率的沖刷陰極板表面形成的氫氣。而常規(guī)氧化過(guò)程中，用無(wú)油空壓機(jī)充氣攪拌或者直接用噴淋管沖刷鉛板?？諝鈹嚢璺椒ㄈ毕菔茄趸娫匆黾涌朔諝庠诓垡褐行纬傻臉O化電壓，直接沖刷陰極板槽液在點(diǎn)解槽中形成漩渦，不能有效的把點(diǎn)解形成的空氣沖出點(diǎn)解區(qū)域。氫氣如果在鉛板表面附著過(guò)多，會(huì)在槽液中形成一個(gè)空氣極化壓，降低了電能的效率。改變后的循環(huán)，能大幅的降低了空氣在陰極板周圍的集中，提高電能氧化效率的20%以上。
[0021]3.氧化儲(chǔ)備槽的體積為電解解槽液體積的3倍以上，而且冷卻管分布在儲(chǔ)備槽中，冷卻儲(chǔ)備槽中的槽液后，再由循環(huán)栗打入電解槽。常規(guī)的冷卻分布在點(diǎn)解槽中，此缺陷是冷卻管進(jìn)口冷卻液的部分溫度偏低，出口溫度偏高，很容易造成由于冷卻原因的氧化槽溫度不均。而通過(guò)先冷卻，然后再由循環(huán)