一種鋁帶材連續陽極氧化工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鋁陽極氧化生產技術領域，具體涉及一種鋁帶材連續陽極氧化工藝。
【背景技術】
[0002]鋁材是有色金屬中使用最大，應用面最廣的金屬材料之一，它具有一系列有力的物理、化學和加工性能，其用途廣泛；高尖端的科技產品、高檔的建筑裝飾材料、交通運輸、航空航天、燈具照明和電子產品等。
[0003]根據鋁材的用途不同，有些性能還不夠理想，如硬度、耐磨、耐蝕等表面性能，這些性能可以通過陽極氧化對其表面加工處理，擴大鋁材應用范圍和延長使用壽命，起著重大意義。
[0004]以鋁卷為陽極置于電解質溶液中，利用電解作用，使其表面形成氧化鋁薄膜的過程，稱為鋁的陽極氧化處理。其裝置中陰極為在電解溶液中化學穩定性高的材料，如鉛、不銹鋼、鋁等。鋁陽極氧化的原理實質上就是水電解的原理。當電流通過時，在陰極上，放出氫氣；在陽極上，析出的氧不僅是分子態的氧，還包括原子氧(O)和離子氧，通常在反應中以分子氧表示。作為陽極的鋁被其上析出的氧所氧化，形成無水的氧化鋁膜，生成的氧并不是全部與鋁作用，一部分以氣態的形式析出。
[0005]陽極氧化膜由兩層組成，多孔的厚的外層是在具有介電性質的致密的內層上成長起來的，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成一個蜂窩六棱體，稱為晶胞，整個膜層是又無數個這樣的晶胞組成。阻擋層是由無水的氧化鋁所組成，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離子。當電解液為硫酸時，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，它們都與陽極氧化條件密切相關。
[0006]目前鋁合金陽極氧化工藝技術，特別是鋁合金帶材連續陽極氧化生產技術的氧化槽都是簡單的從單件龍門式陽極氧化工藝衍生出來的，槽體鉛板使用整塊鉛板，循環攪拌采用無油空壓機空氣攪拌，沒有大型的儲備槽，槽液冷卻采用盤管直接在氧化工作槽中冷卻，盤管一般設置在工作槽的底部，而且氧化槽槽液為140~180g/L的硫酸槽，陰陽極電壓為14~18V，氧化槽溫度為20~22°C，氧化時間5~10min。此工藝存在著嚴重的缺陷，盤管冷卻的方式工作槽溫度會極端不均，局部溫差有可能達到3攝氏度，會造成氧化膜的不均勻，產品彩虹嚴重。氧化時間過長，生產效率低，造成氧化生產線的速度慢或者氧化槽的設備加長。整塊鉛板的陰極板方式，由于連續帶材氧化的陽極面積比較大，寬度都是Im以上，導電過程會形成邊緣極化，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到2μ以上。空氣攪拌會有大量的空氣溶解在電解液中，加上電解產生的氫氣，會在通電兩端有空氣電阻，電源加載在陰陽極的電壓升高，能源浪費。氧化槽液沒有進行改進，會造成鋁離子溶解過多，基材腐蝕嚴重，氧化工藝技術缺陷嚴重。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是為了解決上述問題，為了改進現有氧化工藝的不足，并克服現有存在的設備氧化槽技術鋁材為人工操作費時費工的缺陷，提供一種鋁帶材連續陽極氧化工
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[0008]為了達到上述發明目的，本發明采用以下技術方案:
一種鋁帶材連續陽極氧化工藝，包括前處理、陽極氧化和后處理，所述陽極氧化采用的陽極氧化槽為一體結構，所述陽極氧化槽包括上方的工作槽和下方的儲備槽，工作槽內設有陰極網格鉛板，儲備槽通過電解液栗和工作槽相連，工作槽內設有回流至儲備槽的溢流
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[0009]作為優選方案，所述儲備槽內設有冷卻系統，工作槽內設有設有噴淋裝置。
[0010]作為優選方案，所述儲備槽的體積為工作槽的3-5倍，儲備槽的冷卻系統的冷卻方式為換熱毛細管。
[0011]作為優選方案，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量濃度為15-20%的硝酸中3-5min ;退鍍為在pH為11-12的氫氧化鈉溶液中3_5min，并同時加以50-80Khz的超聲處理；脫膜為在質量濃度為10-30%的硝酸溶液中1-3分鐘。
[0012]作為優選方案，所述陽極氧化包括以下步驟:將前處理后的鋁帶材進入陽極氧化槽中，鋁帶材鋁材在陽極氧化槽電解液中作為陽極連接到氧化電源的正極，氧化槽陰極連接到氧化極板上，在外加電壓下通過電流以維持電化學氧化反應，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，氧化時間為5-10分鐘。
[0013]作為優選方案，所述陽極氧化的溫度為23-25°C。
[0014]作為優選方案，所述電解液還包括l_3g/L的硫酸鋅。
[0015]作為優選方案，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，封孔劑按重量份數計包括以下組分:納米二氧化鈦3_5份，環氧樹脂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]作為優選方案，封孔液的濃度為3-10g/L。
[0017]作為優選方案，所述封孔時間為5-10分鐘。
[0018]本發明采用了上述技術方案的鋁合金帶材連續陽極氧化工藝技術，增加了儲備槽，通過回流管路和循環栗將工作槽和儲備槽內的槽液實現了循環流動，而且栗入的電解液從網格狀的鉛板中噴出，不需要無油空壓機的空氣攪拌，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。冷卻方式在儲備槽中進行，儲備槽溫度均勻，栗入工作槽的槽液從不同循環栗出口溫度相同，工作槽的溫度同樣均勻，氧化膜也均勻。改進電解液配方和電解電流，電解液溫度，能快速進行氧化，提高生產效率，獲得更大的產值。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]本發明與現有技術相比，有益效果是:
1.網狀鉛板的比表面積是普通鉛板的1.5-2倍，特別是在連續陽極氧化過程中，陽極板面積比較大，網狀鉛板可以防止氧化過程中產生極化而造成氧化膜的不均勻。氧化槽標準的陰陽極面積比，陰極板的面積要為陽極的1.5倍。使用網狀鉛板不需要大幅的加寬氧化槽的寬度來滿足這個比例。
[0020]2.噴淋循環為，槽液從鉛板的網狀空中噴出，能夠在高效率的沖刷陰極板表面形成的氫氣。而常規氧化過程中，用無油空壓機充氣攪拌或者直接用噴淋管沖刷鉛板。空氣攪拌方法缺陷是氧化電源要增加克服空氣在槽液中形成的極化電壓，直接沖刷陰極板槽液在點解槽中形成漩渦，不能有效的把點解形成的空氣沖出點解區域。氫氣如果在鉛板表面附著過多，會在槽液中形成一個空氣極化壓，降低了電能的效率。改變后的循環，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備槽中，冷卻儲備槽中的槽液后，再由循環栗打入電解槽。常規的冷卻分布在點解槽中，此缺陷是冷卻管進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。而通過先冷卻，然后再由循環