高膜厚阳极氧化快速电解着深黑色工艺研究及应用_ll201112280075

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1、高膜厚阳极氧化快速电解着深黑色工艺研究及应用黄达练、莫从前（南南铝业股份有限公司新能源铝组件工程部，广西壮族自治区南宁市，530031）摘要：国内部分机构不断进行铝合金阳极氧化并进行电解着深黑色处理的工艺研究，但多数限于实验室里进行的试验，真正运用于大批量生产的，国内很少有详细报道。我公司立式氧化线自建线以来，于2011年间，连续生产了近100万套氧化深黑色产品，我们通过对实际生产的观察和一些辅助的目的性实验，形成了一套相对稳定的生产工艺，确保了该氧化生产线正常地运行。关键词：立式氧化线；阳极氧化；电解着色；生产工艺；表面缺陷。引言收稿日期：xxxx-

2、xx-xx第一作者简介：黄达练(出生年-1984),男,广西,工程师,本科；我公司立式氧化线是一条专业生产新能源铝组件制品的生产线，相对于国内同行比较普遍的进行较低膜厚10-15μm阳极氧化膜的电解着色，本生产线面临的是膜厚高于20μm的阳极氧化膜的电解着深黑色产品，而且面临着生产周期短，工艺条件紧凑等问题。高于20μm的膜厚不仅对阳极氧化及深黑色电解着色是一个挑战，同时对后处理工序的膜封孔及表面色泽及颜色的控制都是一个难题。铝合金型材的电解着黑色，在文献上有许多的报道，其中有的还提供了着色槽槽液的配置方法，PH值，电流密度、着色时间等。在本氧化线建线

3、初期，我们按照文献方法配置的槽液浓度，以及电流密度和着色时间进行生产，并反复试验，但结果都没有达到我们的既定要求，所生产出来的黑色料，表面粗糙难看，重现性差，没有实际的意义。我们经过系统总结与研究，将着色槽槽液浓度体系、硫酸镍、硫酸亚锡及各种添加剂浓度配方、PH值进行调整，最终生产出颜色如黑漆漆膜一样的，且颜色均匀，光泽度较好，重现性强的深黑色型材。影响深黑色型材生产正常的因素很多：基材表面前处理工艺及阳极氧化膜的质量，是影响黑色的着色效果及质量的主要因素；后加工工序如封孔、烫洗工艺等，都影响着着色型材产品质量的好坏。本文以SUNPOWER太阳能宽温氧

4、化深黑色框架为研究对象，对影响着色效果及质量的因素进行阐述。其工艺路线为：铸锭→挤压→时效→机加一→基材表面前处理→阳极氧化→电解着色→表面封孔及烫洗→机加二→包装。1基材表面前处理工艺在既定的生产路线中，铝合金型材在挤压成型后由于空气中会发生自然氧化形成厚度1-3μm左右的自然氧化膜，在后续加工过程中，污垢或者油污是无法避免的，因此在进行阳极氧化前，需进行表面处理清理表面的油污或者是其他污垢，保证氧化过程中生产的氧化膜干净。虽然氧化线前处理工艺设有脱脂槽、碱蚀槽、中和除灰槽，但是单靠氧化线的除油，其效果是有限的，这需要靠上道工序的积极配合，尽量避免油

5、污，因为油污会在挤压基材表面的假表层扩散，难以去除，造成氧化后明显的油斑油点。前处理的流程为：酸（碱）性脱脂→碱蚀→中和除灰，以下按前处理的流程进行工艺分析及研究。1.1脱脂（除油）脱脂的主要原理是剥离与皂化，本生产线原先使用的是酸性除油槽，以酸性除油剂为主的化学成分的除油机理是剥离，现行的碱性除油槽，采用碱性除油剂，除油机理是皂化。加热建线初期，我们采用了酸性清洗剂与废酸结合的酸除油工艺，但由于工艺方面酸除油会将机械喷砂表面过度腐蚀且油印问题未能完全解决，工艺时间过长还会造成基材表面出现雪花点或者白点；成本方面，所进购的三合一清洗剂，成本较高，对于S

6、UNPOWER的基材处理来说有点昂贵。后面改进的碱性除油，它是通过皂化反应来消除油脂与基材表面的结合，从而达到脱脂目的。以硬脂类油为例。其反应方程式为：(C17H35COO)C3H5+3OH-→3C17H35COONa+C3H5(OH)31.1碱蚀脱脂之后，进行碱蚀处理，目的是依靠NaOH与型材反应，进一步对铝合金表面进行清洁与平整。其主要的反应机理如化学式所示：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O(1)Al+NaOH+H2O=NaAlO2+H2↑(2)NaAlO2+2H2O=Al(OH)3+NaOH(3)实际生产中，我们对碱蚀槽温度、浓度、

7、处理时间与出料表面情况的关系进行研究，通过长期的生产及每班次送样化验结果我们得到了一些有意义的数据，见表1，这也许会对我们平时工艺槽的生产维护有益处。表1NaOH浓度40g/L45g/L50g/L55g/L铝离子浓度40g/L40g/L40g/L40g/L温度35℃45℃55℃65℃时间4min4min4min4min腐蚀效果反应慢腐蚀效果差反应适中腐蚀效果较好反应快，腐蚀效果好反应剧烈腐蚀过度，易产生结晶由表中数据可以看出，碱浓度在50±5g/L，温度在50±5℃，铝离子浓度50±5g/L时，生产出来的物料比较好，表面腐蚀程度均匀光滑，这对阳极氧化和

8、电解着色后膜的光泽度有一定的影响。以上三个条件中，稳定其中两个，进行碱蚀试验，得到的结果是：（