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（一）氧化着色、电泳部分
第一节 基本化学参数
铝系轻金属，密度2.7，原子序13，原子量为26.98。铝是负电性很强的金属，标准电位为－1.66伏，铝对氧有极强的亲和力，在大气中铝表面很快生成一层薄而致密的氧化膜（10－50A），具有一定的保护作用使铝长久地保持银白色的光泽。
铝的化学性质活泼，既可溶于酸，又溶于碱，是典型的两性金属，只有在PH4.45－8.38 范围内才是稳定的，在HP4以下、9以上的溶液中都会发生溶解，出现全面腐蚀。
铝在干燥空气中是稳定的，在潮湿并含有工业气体、燃料气体、盐分和尘埃的大气中则易发生腐蚀。
铝的熔点低产（99.996％的高纯铝为660℃）从200℃起随温度升高而变软，因而不能在高温环境中应用。
铝的硬度低（99.85％的工业纯铝，维氏硬度仅为16.1ＫＧ／mm2）,故容易产生碰、划、擦伤而出现缺陷。
铝耐蚀性优良，富于延伸性，进行压延，挤压，熔铸机加工、切削、冲压成型等加工性好；导电率、导热率高，但铝屈强度低，抗拉强度小，不能适应工业上的各种需求，常在铝中加入铜、镁 、锰、锌、硅、钛、镍等元素制成各种铝合金，铝中加入异种金属元素后能提高其机械强度及弹性系数。
铝型材氧化着色的任务是：去除挤压白材表面的污物（如铝屑、油污等）及天然氧化膜，通过阳极氧化的办法，在其表面形成一层具有装饰作用的保护膜。必要时，还可采用交流电解着色的方法在其表面附着上一层青铜色－古铜色－真黑色的颜色，以增其装饰效果。再进行封孔处理，以提高其防腐蚀能力。
第二节 工艺流程
1．氧化着色材生产工艺
上挂→脱脂→水洗→碱蚀→水洗→水洗→中和→水洗→阳极氧化→纯水洗→纯水洗→高纯水洗→电解着色→水洗→水洗 →封孔→沥水→包装
2．电泳材、消光材生产工艺
上挂→ 脱脂→ 水洗→ 碱蚀→ 水洗→ 水洗→ 中和→ 水洗→阳极氧化→纯水洗→ 纯水洗 →高纯水洗→电解着色→水洗→水洗 →热纯水洗→纯水洗→沥水→电泳→RO1→RO2 →沥水→固化→包装
沥水→消光电泳→RO3→RO4
第二章 预 处 理
以防蚀、装饰等为目的表面处理，在氧化着色处理前必须进行预处理，以清除铝材表面上的杂质、铝屑、油污等，否则就会影响氧化质量，降低装饰效果。预处理包括脱脂处理、碱洗处理、中和处理。
第一节 脱脂处理
脱脂处理也叫除油处理，其目的是除去制品表面的工艺润滑油及其他污物，以保证在碱洗工序中，制品表面腐蚀均匀和碱洗槽的清洁，从而提高氧化制品质量。
脱脂的方法很多，尤其是铝制品属两性金属，可用碱性、中性、酸性溶液脱脂，要根据工件沾附油脂的性质，油污程度选择一种或几种方法并用。
除油效果好坏，关键在槽液管理，槽液使用时间过长，温度过低或处理时间不够，都会引起除油除污不净，直接影响铝材表面质量，造成返工，在实际生产中应引起操作的重视。
第二节 碱洗处理
碱洗处理是建筑型材氧化之前最重要的工序，碱洗处理的主要目的有：
1）：除去脱脂后残存的自然氧化膜。
2）：除去铝型材表面的变质层。
3）：消除挤压留下的轻微条纹、划伤。
4）：进一步除掉表面的脏物。
所以碱洗处理对获得优质氧化着色膜具有决定意义，直接影响铝型材成品外观质量。统计数字表明铝型材氧化着色产品质量事故50％以上是由于碱洗处理不好造成。碱蚀不良，铝型材表面现斑点、花纹、氧化色差等，在铝合金杂质超标时更为严重。碱洗处理槽中，铝以偏铝酸钠形式存在，当AL积累达35 克／升以上时，碱蚀液开始混浊，发生水解。
在碱洗过程，碱与铝基反应，其反应速度显著地受碱浓度和温度的影响，溶存于槽中的氢氧化铝脱水变成硬水铝石，集结槽底、槽壁上，影响生产，发了防止硬铝石的产生，必须添加长寿碱蚀剂，它的作用有：络合作用、增光作用、整平作用、缓蚀作用等。
第三节 中和处理（酸洗处理）
铝合金含有少量Cu、Zn、Si、Mn、Fe等合金元素或杂质，经碱腐蚀后产生氧化物呈挂灰，残留于制品表面。
中和处理的目的是除掉碱洗后残留在铝型材表面上的黑色挂灰，同时也兼有中和碱液，中止碱洗的作用。中和处最好采用氧化性很强的无机酸，如硝酸。
第三章 阳极氧化工艺
所谓阳极氧化就是把铝作为阳极，置于电解质溶液中进行电解，人为地在铝表面形成一层具有装饰性的保护膜。铝型材可采用硫酸、铬酸、草酸、磷酸等酸性电解液。但几乎都是采用硫酸阳极氧化工艺。这种工艺成本低，操作简单，得到的氧化膜呈半透明状态。更重要的是，硫酸阳极氧化为多孔膜，针孔之间呈平行排列，所以吸附性能特别好，不仅适合于有机或无机染色，而且更适合于电解着色。
第一节 铝型材阳极氧化机理
铝在硫酸电解液中的阳极氧化，其电化学过程从某种意义上说就是电解水的过程。阴极上发生氢离子的还原反应，生成氢气析出：
2H++2e→H2↑
阳极上生成氧，进而氧与铝作用形成无水氧化铝薄膜，即
2Al+3 H2O-6e→Al2O3+6 H++热量
Al2O3本身是致密而绝缘的，但是因氧化膜晶体中存在缺陷，所以当硫酸电解液中的H+、SO42-、HSO4- 等离子浸入氧化膜后，使氧化膜发生局部溶解，在制品表面上产生大量针孔，使直流电得以通过，因此，氧化反应继续向纵深发展，氧化膜在厚度增大的同时形成针结构。
第二节 影响硫酸阳极氧化的因素
1）：硫酸浓度对膜厚度的影响：硫酸浓度的变化将对膜层厚度、耐蚀性、耐磨性、染色性和电解电压产生一定的影响。当硫酸浓度低时，由于电解液的溶解作用小，阻挡层变厚，电压升高，此时氧化膜光亮降低，颜色变黑，着色能力下降。当硫酸浓度高时，阻挡层变薄，电压降低，孔壁变薄，膜层孔隙率增大，引起膜层疏松，耐蚀性和耐磨性下降，直接影响封孔质量，但染色性能提高。
2）：AL3＋离子的影响：AL3＋离子浓度对硫酸阳极氧化的影响直接反映在电流密度、电解电压、耐蚀性、耐磨性等方面。随着AL3＋离子浓度的升高，溶液电导率下降，对最压工作方式，就会引起电流密度下降，造成氧化膜变薄，透明度下降，严重过量时，还会出现膜层发黑、起粉和不均匀等现象。固然解液中AL3＋离子浓度不能过量，但完全没有也不行，否则将造成膜层不均匀，耐蚀性、耐磨性、染色性等性能下降，这可难是溶液中无AL3＋离子时，硫酸将表现出时阳极氧化膜较强的溶解作用的缘故。
3）：槽液温度的影响：当电解温度升高时，其导电率升高，电流密度增大，膜的溶解能力增强，阻挡层厚度减少，电压降低，出现与硫酸浓度高的相同影响，膜层的耐蚀性、耐磨性下降，但温度太低，膜层透明下降，染色性变差，氧化膜虽硬，但脆而易裂，在生产中槽液温度变化很大，应经常注意氧化温度。
4）：电流密度的影响：阳极氧化时，电流密度和氧化膜的生长关系极大，在一定的范围内，基本上遵循法拉第定律，膜的生长速度与电流密度成正比。但用提高电流密度的方法来增厚氧化膜是有限的，因在高电流密度下电流效率降低，且膜孔内热效应又加大，这样就加速了膜的溶解。电流密度过高，还易引起工件烧焦。
5）：电解电压的影响：采用控制电压工作方式时，电解电压就是个重要工艺参数。电解电压过高，阻挡层增厚，虽然提高了耐蚀性和耐磨性，但膜孔隙率降低，染色性变差。电解电压过高，电流密度增大，这样将导致部份氧化膜烧焦或形成疏松的膜。此外，电流消耗了增加。当然，电解电压了不能过低，否则电流密度小，因此应选择恰当的解电压。
6)：溶液搅拌的影响:由于铝阳极氧化时的热效应,导致工件表面与附近溶液温度的升高,造成电解液内温度分布不均匀,直接影响膜层厚度的均匀性和耐蚀性,耐磨性,因此必须对电解液进行搅拌。
第四章 电解着色工艺
所谓电解着色就是指铝及其合金经阳极氧化之后,接着在含有金属盐的水溶液中进行交流电解,在阳极氧化膜多孔层的底部电沉积金属,金属氧化物或金属化合物,由于电沉积物时光的散射作用而呈现各种色彩,这种着色方法称为电解着色法或二次电解着色法.
硫酸阳极氧化膜是阻挡层和多孔层的复合体，电解着色就是在氧化膜微孔底部发生金属离子的还原析出而显色的。
电析反应为 Mn++ne=M
铝建筑型材电解着色膜以青铜色系应用最为普及，约占我国铝电解着色产量的９５％以上。青铜色系包括不锈钢色-香槟色－青铜色－深青铜－古铜色－黑色等六色。中国工业上应用的有Ni,Sn和Ni-Sn混合盐等，应用最多的是单锡盐,单镍盐和镍－锡混合盐。
第五章 封孔处理
一、 封孔处理的目的
所谓封孔处理是为改善阳极氧化铝的耐蚀性和物理性能为目的而进行后处理的总称。铝及其合金在硫酸中进行阳极氧化后便形成了由阻挡层和多孔层组成的多孔质氧化膜，其吸附活性大易受腐蚀介质浸蚀，易吸附污物，着色膜的色素体也易流出来。
封孔处理的目的在于：
防止腐蚀介质的浸蚀，提高耐蚀性。
提高阳极氧化膜抗污染的能力。
提高着色膜的稳定性、耐光性和耐气候性。
二、 封孔处理方法的分类：
按封孔机理分类：１、利用水化反应－沸水、水蒸汽
２、利用吸附阻化－无机化合物
３、利用有机质屏蔽－树脂、油脂
常温封孔处理的原理常温封孔的实质是镍离子在氧化膜中以水解的方式进行填充，所以在封孔过程中镍离子填充速度的快慢直接影响封孔速度的快慢。 |
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楼主: 林昕华
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发表于 2011-4-27 19:41
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