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铝型材阳极氧化生产工艺GB/T标准推荐
1:一般要求
(1)铝型材上排时,型材之间应有适当的间距,以保证阳极氧化膜均匀;
(2)卧式生产线铝型材上排时应有一定的倾斜度,倾斜度宜控制在5°左右;
(3)在经过每一次处理(如预处理、阳极氧化处理、着色处理、封孔处理和电泳涂漆处理)之后都至少应进行水洗一次;有些处理步骤应进行几次水洗,如碱洗处理、阳极氧化处理和电解着色处理之后至少应进行两次水洗;有些水洗工序应采用去离子水进行,如在电泳涂漆之前,宜采用在20℃下测得电导率小于或等于30μm/cm的去离子水中清洗干净;有条件的情况下,水洗槽中的水应进行过滤;
(4)宜考虑水洗槽中水的循环利用;
(5)在阳极氧化处理前,预处理完成的铝型材在水洗槽内的停留时间不宜大于30min;
(6)阳极氧化处理完成后应及时进入水洗槽进行水洗,水洗干净后应及时进入着色槽进行着色处理,以确保着色颜色的均匀性;
(7)卧式生产线铝型材吊进、吊出槽液时应斜进、斜出,倾斜度宜控制在30°左右;
(8)对含镍盐着色处理后及含镍封孔处理后的水洗槽应设置专用排水管,汇集后对废水中的Ni^2+进行单独处理;
(9)阳极氧化与阳极氧化电泳涂漆典型工艺见下表所示:
序号
|
工序
|
处理时间
|
槽液成分
|
温度
|
备注
|
||
1
|
脱脂
|
根据表面要求确定
|
按脱脂剂供应商要求规定
|
室温
|
可用阳极氧化的废酸
|
||
2
|
水洗1
|
0.5min~2min
|
自来水
|
室温
|
pH>2
|
||
3
|
水洗2
|
0.5min~2min
|
自来水
|
室温
|
pH>4
|
||
4
|
碱洗
|
根据表面要求确定
|
30g/L~60g/L氢氧化钠
|
40℃~60℃
|
—
|
||
5
|
水洗1
|
0.5min~2min
|
自来水
|
室温
|
—
|
||
6
|
水洗2
|
0.5min~2min
|
自来水
|
室温
|
—
|
||
7
|
去灰
|
2min~5min
|
130g/L~225g/L硫酸
|
室温
|
可用阳极氧化的废酸
|
||
1min~5min
|
5g/L~20g/L硝酸 130g/L~225g/L硫酸 |
室温
|
—
|
||||
8
|
水洗1
|
0.5min~2min
|
自来水
|
室温
|
—
|
||
9
|
水洗2
|
0.5min~2min
|
自来水
|
室温
|
pH>4
|
||
10
|
阳极氧化
|
按膜厚而定,一般20min~60min
|
130g/L~200g/L硫酸,铝离子浓度为5g/L~20g/L
|
20℃±2℃
|
阳极氧化电压:10V~20V;电流密度:100A/㎡~200A/㎡
|
||
11
|
水洗1
|
0.5min~2min
|
自来水
|
室温
|
—
|
||
12
|
水洗2
|
0.5min~2min
|
自来水
|
室温
|
pH>4
|
||
13
|
中和
|
3min~5min
|
20g/L的碳酸氢钠
|
室温
|
专为染色而设,如电解着色,可取消工序
|
||
14
|
水洗
|
0.5min~2min
|
自来水
|
室温
|
—
|
||
15
|
着色
|
染色
|
按颜色而定,一般1min~10min
|
10g/L~20g/L染金黄色用草酸铁铵或草酸铁钠,或按供应商技术要求确定
|
40℃~55℃
|
pH值4.0~5.5
|
|
电解着色
|
按颜色深度而定
|
150g/L±5g/L硫酸镍,40g/L±5g/L硼酸
|
25℃~3℃
|
pH值3.8~4.2
|
|||
50g/L±5g/L硫酸镍30g/L±5g/L硼酸
|
25℃~3℃
|
pH值3.8~4.2
|
|||||
16
|
水洗1
|
0.5min~2min
|
自来水
|
室温
|
—
|
||
17
|
水洗2
|
0.5min~2min
|
去离子水
|
室温
|
—
|
||
18
|
封孔
|
热封孔
|
沸水封孔
|
按2min/μm~3min/μm计算
|
去离子水
|
96℃以上
|
pH值5~8
|
高温水蒸气封孔
|
10min~15min
|
去离子水
|
100℃~110℃
|
水蒸气压力81 060Pa~101 325 Pa
|
|||
中温封孔
|
按封孔剂供应商的技术要求确定
|
按封孔剂供应商技术要求确定
|
40℃~80℃
|
—
|
|||
冷封孔
|
按0.8min/μm~1.2min/μm计算
|
镍离子浓度为0.8g/L~2.0g/L,氟离子浓度为0.3g/L~0.8g/L
|
18℃~32℃
|
pH值5.5~6.5
|
|||
19
|
冷封孔后处理
|
按0.8min/μm~1.2min/μm计算
|
去离子水
|
60℃~80℃
|
冷封孔后处理前应先彻底清洗铝型材附着的冷封孔溶液
|
||
按0.8min/μm~1.2min/μm计算
|
硫酸镍浓度为5g/L~10g/L
|
不低于60℃
|
|||||
20
|
热水洗1
|
3min~6min
|
去离子水
|
70℃~80℃
|
pH值4~6
|
||
21
|
纯水洗2
|
2min~4min
|
去离子水
|
室温
|
pH值5~6
|
||
22
|
电泳涂漆
|
2min~4min
|
丙烯酸系电泳涂料固体分3%~12%
|
18℃~25℃
|
pH值7.0~8.5,极间距离,500mm~700mm,极比0.5~1.0
|
||
23
|
水洗1
|
0.5min~3min
|
去离子水
|
室温
|
—
|
||
24
|
水洗2
|
0.5min~3min
|
去离子水
|
室温
|
—
|
||
25
|
滴干
|
按电泳涂料供应商要求确定
|
|||||
26
|
固化
|
按电泳涂料供应商要求确定
|
2:阳极氧化预处理
(1)脱脂
①阳极氧化处理前都应进行脱脂处理,脱脂处理的目的是去除铝型材表面的油污,以保证碱洗后的铝型材表面效果均匀,并减少油污对碱洗槽液的污染,从而提高阳极氧化质量;
②脱脂处理可选择适宜的脱脂剂(如硫酸溶液)进行;
③脱脂处理可采用喷淋法或浸渍法;
④槽液浓度应符合脱脂剂供应商提供的技术要求;脱脂处理典型工艺如上表1所示:
(2)碱洗
①碱洗处理的目的是去除铝型材表面自然氧化膜和进一步除掉油污;碱洗是阳极氧化前影响表面质量的关键性工序;
②碱洗处理典型工艺如上表1所示:
(3)去灰
①去灰处理的目的是除掉碱洗后残留在铝型材表面的黑灰;
②去灰溶液采用酸性溶液,一般采用硫酸溶液或硝酸-硫酸混合溶液;
③去灰溶液采用出光剂时,不宜含氟离子、六价铬离子及其他有害重金属离子;
④去灰处理典型工艺见上述表格1:
3:阳极氧化处理
(1)总则
主要采用硫酸阳极氧化处理,其他阳极氧化处理(如铬酸阳极氧化处理、硫酸-草酸阳极氧化处理等)也可使用;阳极氧化处理典型工艺见上述表格1;
(2)阳极氧化槽液成分;
硫酸阳极氧化处理槽中硫酸浓度和铝离子浓度对槽液的导电性、阳极氧化膜的耐蚀性和耐磨性以及封孔质量等都有影响,所以应注意控制硫酸浓度和铝离子浓度;
(3)阳极氧化槽液温度
阳极氧化槽液温度过高,阳极氧化膜的硬度、耐蚀性和耐磨性差,阳极氧化膜槽液温度过低阳极氧化膜的透明度和染色性差,易引起着色不均;阳极氧化槽液温度范围应根据阳极氧化槽液类型、铝型材类型、阳极氧化条件以及阳极氧化膜的性能要求等因素确定;
(4)阳极氧化电压
阳极氧化电压应根据铝型材类型、阳极氧化槽液类型、阳极氧化槽液浓度、阳极氧化槽液温度以及搅拌强弱等因素确定;
(5)阳极氧化电流密度
恒电流直流阳极氧化是最普通、最常用的方法;电流密度应根据铝型材类型、阳极氧化槽液类型、阳极氧化槽液浓度、阳极氧化槽液温度、电源波形以及搅拌强弱等因素确定;
(6)阳极氧化时间
原则上在电流密度恒定时,在一定范围内,阳极氧化膜的厚度与阳极氧化时间成正比;在恒电流密度阳极氧化时,就是简单地用阳极氧化时间来控制阳极氧化膜的厚度,因此阳极氧化时间应根据所需生产的阳极氧化膜厚度来确定;
4:着色
(1)铝型材阳极氧化着色的方法有电解着色和染色等;电解着色阳极氧化膜封孔性能、耐腐蚀性和耐候性能都比较好,操作成本也比较低,已广泛应用于建筑铝型材阳极氧化膜的着色工艺;其他着色工艺也可使用,但其产品质量应符合GB/T 5237.2或GB/T 5237.3的规定;由于采用的着色工艺不同,其着色工艺参数也不同,着色槽的槽液成分、槽液温度和着色时间等工艺参数应按供应商提供的技术要求来确定;着色处理典型工艺请见上述表格1;
(2)电解着色处理工艺宜采用配有镍回收装置的单镍盐着色处理工艺;
5:封孔
(1)总则
①多孔型阳极氧化膜的封孔是保证铝型材耐腐蚀性、耐候性、耐磨性,从而获得持久的使用性能的关键工序;常用的封孔处理方法有热封孔、冷封孔和中温封孔等;封孔处理典型工艺请参见上述表格1;
②封孔工艺宜从含镍含氟的冷封孔工艺或中温封孔工艺逐步发展成为无镍无氟的冷封孔工艺或中温封孔工艺,也可发展成为热封孔工艺;
(2)热封孔
阳极氧化膜的热封孔主要有沸水封孔及高温水蒸气封孔两大类,其封孔原理都是热-水合封孔;沸水封孔对水质要求非常高,通常情况下,沸水封孔中各种杂质的容许含量如下表2所示;
杂质
|
AI^3+
|
Ca^2+
|
Fe^2+或Fe^3+
|
Mg^2+
|
Sn^2+
|
CI^-
|
F^-
|
NO3^-
|
PO4^3-
|
SO4^2-
|
SiO2
|
C2H2O4
|
最大容许含量
|
100
|
1000
|
60
|
1000
|
400
|
1000
|
14
|
1000
|
7
|
450
|
17
|
1000
|
(1)中温封孔
目前常用的中温封孔工艺是无氟含镍的封孔工艺,其封孔温度低于沸水封孔温度,而高于冷封孔温度;经中温封孔处理后阳极氧化膜的抗热裂性或柔韧性通常略优于冷封孔,对AA15级以上(包括AA15级)的阳极氧化膜,采用中温封孔较冷封孔更容易保证封孔质量,但中温封孔的陈化时间通常比冷封孔更长;
(2)冷封孔
冷封孔工艺一般是以氟化镍为主要成分的封孔工艺,通常情况下,冷封孔槽液的杂质容许含量如下表3所示;冷封孔之后通过一定的陈化时间才能达到封孔质量标准,陈化时间和陈化效果与环境温度、环境湿度有明显关系,通常可采用冷封孔后处理来快速达到预期的陈化效果;
杂质
|
最大容许含量
|
Na^+、K^+
|
300
|
AI^3+
|
250
|
NH4^+
|
1500
|
PO4^3-
|
5
|
SO4^2-
|
4000
|
6:电泳涂装
(1)总则
应重点控制好槽液固体分、pH值、电泳温度、电导率、电泳电压、电泳时间、极间距离和阳阴极面积之比(极比)等工艺参数,而这些工艺参数与电泳涂漆设备、电泳涂料有很大关系,电泳涂漆铝型材生产企业应根据电泳涂漆设备的性能和电泳涂料的性质选择合适的电泳涂漆生产工艺;电泳涂漆处理典型工艺请见表1所示;
(2)槽液固体分
槽液固体分是电泳涂漆处理中重要的工艺参数之一,它与电泳涂层的质量密切相关;固体分过低,可导致漆膜变薄,易产生针孔;固体分过高,可导致漆膜厚度不均;
(3)pH值
电泳液的pH值是确保电泳树脂的水溶性以获得高质量电泳涂层的重要参数;pH值过低,电泳树脂的水溶性差;pH值过高,水的电解加剧而析出大量气泡,导致泳透率下降;
(4)电泳温度
在电泳涂漆处理过程中,由于有直流电压施加于槽液中,使槽液温度有上升的趋势,当槽液温度过高时,将会影响漆膜质量;
(5)电泳电压
电泳电压是由电泳树脂本身的分子量和结构特性决定的,当电泳电压过低,成膜速度缓慢,甚至无法成膜;电泳电压与槽液的固体分、温度、pH值、导电率、极间距离、铝型材的表面特性等因素有关,因此应在特定的电泳液体系中,根据铝型材的表面状况经常调整电泳电压,使其保持在最佳范围;
(6)电泳时间
电泳时间应根据所需形成的漆膜厚度来确定,当电泳时间过短时漆膜厚度偏低,当电泳时间过长时将可能导致漆膜变粗糙;
(7)极间距离和阳阴极面积之比(极比)
极间距离太小,沉积在铝型材各部位的漆膜厚度不均匀;极间距离太大,电沉积效率降低;阳阴极面积之比(极比)应选择适当,当阳极面积过大时,易产生异常电沉积,漆膜变粗糙;
(8)精制处理
在生产过程中,电泳槽液会逐渐受到杂质离子的污染,为了有效去除杂质离子,需要进行精制处理;其原理是用离子交换树脂法把杂质离子去除,并对槽液pH值进行调整;
7:回收处理
在丙烯酸系的阳极电泳涂装过程中,通常采用RO法(即反渗透法)回收装置对漆液进行回收处理,以降低漆液的损耗、稳定槽液成分,并减少环境污染;
8:固化
(1)电泳涂漆铝型材在涂漆之后应进行固化,固化条件应根据电泳涂料供应商提供的技术要求来确定,应确保漆膜固化完全;
(2)固化炉应保持清洁;
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