鋁件陽極氧化時(shí)封孔工藝優(yōu)化與封孔槽維護(hù)
鋁件常溫封孔質(zhì)量的影響因素有:封孔液中的封孔物質(zhì)鎳鹽、氟離子、封孔添加劑及其含量,這3個(gè)因素是決定鋁件封孔質(zhì)量效果的關(guān)鍵性因素:溶液的PH值、溫度和封孔時(shí)間是影響鋁型材封孔質(zhì)量的重要條件因素;而提高槽液的潔凈度、減小雜質(zhì)的含量是鋁件封孔質(zhì)量的重要保證、經(jīng)過試驗(yàn)表明,保證鋁件常溫封孔質(zhì)量適宜生產(chǎn)工藝條件很重要。
封孔工藝的優(yōu)化
工藝流程一般工業(yè)上均采用如下的生產(chǎn)工藝流程:常溫脫脂→水洗→堿蝕→水洗→水洗→出光→水洗→水洗→陽極氧化→二次水洗→封孔→二次水洗2.2實(shí)驗(yàn)材料與儀器試驗(yàn)用鋁合金材料為6063型材料,所用試劑和藥品均為一般工廠所用,封孔添加劑為筆者試驗(yàn)研究配制而成。
1.硫酸濃度優(yōu)化:生產(chǎn)實(shí)踐表明,當(dāng)其它工藝條件不變時(shí),隨著硫酸濃度的增大,陽極氧化過程中硫酸對氧化膜的溶解作用明顯加強(qiáng),氧化膜孔錐度加大,封孔變得困難,因而封孔時(shí)間需要適當(dāng)延長。一般情況下,硫酸濃度超過185g/L即對厚膜的染斑試驗(yàn)產(chǎn)生明顯影響,但硫酸溶度過低,陽極氧化膜著色性能不佳,故實(shí)際生產(chǎn)中,需要權(quán)衡控制在合理范圍內(nèi)。
2.鎳離子溶度優(yōu)化:封孔是通過鎳離子進(jìn)入氧化膜孔、水解沉淀得以實(shí)現(xiàn)的。鎳氟體系常溫快速封孔的機(jī)理是溶解一沉積反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物(塞孔物質(zhì))主要由Ni(OH)、A1OOH、AlF3組成,是金屬鹽的水解沉積、水化反應(yīng)和形成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜三種作用的綜合結(jié)果。鎳離子填充速度直接影響封孔速度,其含量對封孔質(zhì)量影響很大,鎳離子溶度越高,封孔質(zhì)量越好。但是常溫封孔對坯料擠壓色差掩蓋作用十分有限,含量過高氧化膜底色發(fā)青,色差明顯。故鎳離子濃度控制在1.0~1.3g/L為宜,實(shí)際生產(chǎn)中鎳離子在0.9g/L以上即可保證封孔質(zhì)量。
3.氟離子溶度優(yōu)化:氟離子對氧化膜起電中和作用,膜表面電性轉(zhuǎn)負(fù),有利于鎳離子向孔內(nèi)擴(kuò)散和水解。另一方面,氟離子半徑小,可以吸附在膜孔內(nèi),與孔壁的氧化膜反應(yīng)生成氟鋁絡(luò)合物,從而使孔內(nèi)鋁離子積累和pH升高,有利于Ni向膜孔內(nèi)表面的遷移和水解,生產(chǎn)實(shí)踐表明,氟離子濃度在0.3~0.6g/L為宜,過高易起粉,過低則封孔不良。同時(shí)在封孔過程中,氟離子消耗速度比鎳離子快,故需經(jīng)常補(bǔ)充,但不推薦單獨(dú)添加氟化氨或氟化氫銨,一則易造成槽液老化;二則易引起槽液PH起伏過大;三則添加物易與鎳離子起絡(luò)合反應(yīng)造成實(shí)際補(bǔ)充到槽液中的游離態(tài)氟離子十分有限。
4.PH值優(yōu)化:提高槽液pH值,能有效降低氟離子消耗,促進(jìn)鎳離子的吸收,封孔質(zhì)量提高。但pH值太高時(shí)鎳鹽易水解,槽液渾濁嚴(yán)重,型材表面容易產(chǎn)生白灰,槽液pH值太低時(shí),不足以造成鎳鹽水解,達(dá)不到封孔效果。依生產(chǎn)實(shí)踐,新槽PH一般控制在5.8-6.2封孔效果比較好,老槽PH控制在6.0-6.5為宜。
5.封孔溫度優(yōu)化:溫度太低時(shí),F(xiàn)與氧化膜反應(yīng)弱,不足以引起鎳鹽水解,影響封孔效果,常溫封孔槽冬天一般也需要加溫維持在一定溫度。正常情況下,封孔溫度越高,封孔時(shí)間可以適當(dāng)縮短。老槽或者氟離子含量低于0.3g/L槽,往往需要加熱到30℃以上才能正常封孔。依生產(chǎn)實(shí)踐,當(dāng)封孔溫度低于25℃或高于35℃均會出現(xiàn)封孔不良。
6.封孔時(shí)間優(yōu)化:封孔最開始的部位是氧化膜膜口處,隨時(shí)間增加,逐漸深入膜孔內(nèi)部從而完成封孔,在整個(gè)封孔過程中,前半段時(shí)間封孔速度快,后半段時(shí)間封孔速度慢。依生產(chǎn)實(shí)踐,白料、噴砂料、色料封孔時(shí)間存在較大差異,不能一味根據(jù)膜厚高低按比例分配封孔時(shí)間,尤其是古銅料和黑料,雖然氧化膜膜底會沉積3-8UM著色微粒,但過短的封孔時(shí)間會造成脫色黏膠危險(xiǎn)。封孔時(shí)間稍長即容易起灰,需要車間操作者根據(jù)實(shí)際情況決定封孔時(shí)間。由于現(xiàn)代添加劑的發(fā)展,目前市場上已出現(xiàn)長時(shí)間(30分鐘)封孔不起灰的封孔劑,這對自動(dòng)化生產(chǎn)十分有利。
7.陳化過程優(yōu)化:封孔過程中氧化膜根部未完全封閉,需要陳化一段時(shí)間。正常工藝條件下,封孔后自然陳化1-3天內(nèi)即可達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn),但是自然封孔膜抗熱裂性能不佳,部分厚膜料在外暴曬一段時(shí)間即會出現(xiàn)明顯裂紋。采用熱純水陳化能顯著提高氧化膜熱裂性,熱純水電導(dǎo)率不大于50;溫度60-80℃;時(shí)間1um/min;熱水洗溫度對表面質(zhì)量影響比較明顯,過高的陳化溫度會起灰。
前言:鋁件陽極氧化膜在氧化后為了保證耐蝕性及耐侯性必須進(jìn)行封孔處理。目前大多數(shù)鋁型材廠家使用的是氟化鎳為主體的常溫封孔工藝,該工藝成分簡單,能耗低,雜質(zhì)容許量大,但是槽液使用壽命偏短。除開封孔劑本身成分外,工藝條件、環(huán)境水質(zhì)、日常操作習(xí)慣等因素對封孔質(zhì)量的影響較大。本文依據(jù)生產(chǎn)實(shí)際,對影響型材封孔質(zhì)量的幾個(gè)工藝和操作因素進(jìn)行了探討,為提高產(chǎn)品質(zhì)量延長槽液壽命提供參考。
1.配制封孔槽溶液的水質(zhì)不可以用自來水,要用去離子水,因?yàn)樽詠硭锩婧羞^高的鈣離子,鎂離子,氯離子,等,這些離子都會影響膜層質(zhì)量。
2.每天檢測PH值,使其控制在正常范圍,有變化用氨水或冰醋酸調(diào)整。
3.定期化驗(yàn)鎳的濃度,當(dāng)濃度過低時(shí)需要添加。
4.根據(jù)膜層厚度來確定封閉處理時(shí)間。
5.封孔處理后需要熱水清洗,封孔溶液比較難清洗干凈,長期吸附在鋁表面會對氧化膜影起腐蝕,流動(dòng)水洗后在熱水清洗1分鐘,能潔凈表面。
6.要制定嚴(yán)格的陽極氧化工藝流程。影響封孔質(zhì)量的因素除封孔工藝之外,還有氧化等,遇到問題要全面考慮。
7.定期檢查溶液老化程度。封孔溶液使用一段時(shí)間后,溶液會老化,要不定期檢測封孔質(zhì)量問題,可采用染色實(shí)驗(yàn),明顯上色未不合格,微量上色為合格。
封孔槽維護(hù)
1.型材封孔前必須清洗干凈、控液徹底。在生產(chǎn)過程中如果清洗不干凈或控液不徹底,會不斷帶進(jìn)雜質(zhì)離子,雜質(zhì)離子的積累將影響封閉液的穩(wěn)定性,造成交叉污染,從而導(dǎo)致F離子活性降低,不利于金屬離子進(jìn)入微孔發(fā)生水解反應(yīng)。有條件的車間可以在封孔槽前加一道純水洗,能有效降低雜質(zhì)離子帶入。
2.封孔槽對水質(zhì)比較敏感,槽液補(bǔ)充盡量用純水,不推薦用地下水配槽和作為封孔前清洗槽,水質(zhì)中雜質(zhì)陽離子會極大消耗氟離子,部分車間使用明礬處理過的自來水,也會造成封孔槽氟鎳離子比例失調(diào)。由于水質(zhì)得不到保證,槽液氟離子含量偏低,很多車間采用提高槽溫增加氟離子活性達(dá)到封孔目的,但綜合各項(xiàng)成本,往往高出不少。
3.適當(dāng)?shù)难h(huán)能有效緩解封孔槽老化。常溫封孔對電解著色色澤保持性好,但是氟離子不可避免地與著色膜中的微粒起反應(yīng),如果著色料產(chǎn)量大,封孔槽中會產(chǎn)生土黃紅色膠狀沉淀,嚴(yán)重時(shí)會造成槽液顏色發(fā)黃紅,此時(shí)適當(dāng)降低封孔槽PH然后開啟過濾,能有效降低著色料封孔起灰現(xiàn)象。
4.補(bǔ)加藥劑需要注意的事項(xiàng)。帶攪拌的加藥桶補(bǔ)充效果最好,將封孔劑溶于桶中槽液攪拌均勻即可打入槽內(nèi),待槽液循環(huán)均勻后正常封孔即可。如沒有攪拌桶,則可以將小包封孔劑溶于簡易加藥容器內(nèi),攪拌均勻,然后用小勺均勻撒向槽面,封孔劑在自然沉降過程中溶解。一般而言,補(bǔ)充藥劑半小時(shí)內(nèi)最好不要作業(yè),藥劑溶解的不均勻性會造成同一支料不同部位封孔效果不同。另不建議使用壓縮空氣攪拌槽液,車間的灰塵、油污及固體雜質(zhì)沉淀會因劇烈空氣攪拌造成槽液二次污染。
5.加強(qiáng)槽面巡查,封孔槽中如果有鋁件掉入,必須第一時(shí)間打撈,鋁件會極大消耗槽液中的氟離子造成封孔不良。同時(shí),要及時(shí)撈出槽面油性泡沫,泡沫會包覆加藥過程中未及時(shí)溶解的藥劑顆粒,造成藥品浪費(fèi)。
6.調(diào)整槽液PH:當(dāng)PH低時(shí),建議用稀氨水調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)時(shí)將稀氨水均勻地灑在槽面上,邊灑邊輕輕攪動(dòng)槽面可以有效減少藍(lán)色鎳沉淀。不推薦用片堿調(diào)節(jié),主要是片堿堿性過大,易造成沉淀。如果槽液PH偏離工藝很大,建議多次調(diào)節(jié),PH起伏過大,極易造成封孔不良。
相關(guān)標(biāo)簽:陽極氧化,表面處理,噴砂氧化
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