擠壓材陽極氧化著色工藝—表面預處理

　　鋁合金擠壓材陽極氧化生產工藝的差別主要表現在發色處理表面預處理上，其工藝流程一般為：裝料→表面預處理→陽極氧化→兩次水洗→著色→兩次水洗→封孔→卸料。
　　鋁合金擠壓材在壓力加工和熱處理過程中表面黏附的油脂、污物和天然氧化物，在陽極氧化之前必須清理干淨，使其露出潔淨的鋁基體。傳統的化學預處理工藝流程為：脫脂→水洗 →堿洗→兩次水洗→中和→水洗。近年來我國預處理工藝有了較大變化。
　　（1）脫脂。除了經過化學或電解拋光的擠壓材外，陽極氧化過程中脫脂是必不可少的。如果沒有脫脂或脫脂不夠，堿洗後會出現班狀腐蝕而造成廢品。脫脂方法大致分為堿性脫脂和酸性脫脂兩大類。堿性脫脂能去除重油污，對下面堿洗沒有竄液污染，但槽液需要加溫，控制不好易造成鋁材報廢；酸性脫脂用硫酸，也可用氧化槽排放的硫酸，材質較差的情形，硫酸中加入10~20/L硝酸，以防止鋁材出現黑班。酸性脫脂實際上並不能完全去除油污，只起到表面潤濕和“松化”，保證堿洗過程均勻腐蝕。酸性脫脂成本低，控制方便，已被大多數工廠接受。堿性脫脂槽液一般含有碳酸鹽、磷酸鹽和表面活性劑。所謂“三合一”清洗指脫脂、堿洗與中和3道工序一次完成，比較適合於品質要求不高的產品。其主要成分是氫氟酸、絡合劑、緩蝕劑和乳化劑等。
　　（2）磨砂。磨吵（也叫砂面）擠壓材表面沒有明顯擠壓痕，近年來很受歡迎。擠壓材砂面處理主要是3種方法：一是堿性砂面；二是機械噴砂；三是酸性砂面。
　　長壽堿洗添加劑一般含終合劑、緩蝕劑、分散劑等。為提高金屬鋁的光亮度，可以加入少量硝酸鈉或亞硝酸鈉，為提高磨砂速度，可加入少量氟化鈉。絡合劑山梨醇的抗沉澱效果優於葡萄糖酸鈉。酸性砂面處理主要在於高濃度氟離子的腐蝕，同時配有氧化劑和緩蝕劑等。
　　（3）中和。鋁合金擠壓材堿洗後，表面掛灰（堿腐蝕產物）不能溶於堿溶液，也不能水洗干淨。而6063合金然150~250g/L硫酸溶液中可以洗淨，中和工序也常稱除灰或出光。對於掛灰難溶於硫酸的其他鋁合金，可在硫酸中和槽中添加約50g/L硝酸，或在150~300g/L硝酸溶液中除灰。硝酸中和液應避免帶入氧化槽，以免影響陽極氧化。即使采用硫酸中和，也不要直接入陽極氧化槽，因為中和槽裡有較多雜質離子（如鐵），以減輕竄液污染。
　　表面預處理中出現的“雪花狀”班點，一般由原材料引起，在熔煉過程中過多摻入報廢型材，如超過30%就會出現，這是由於報廢型材表面氧化膜在熔煉時分散引起的，也可能與雜質（如鋅）富集有關。克服雪花班的措施，一是報廢型材在熔煉時控制在10%以下；二是熔鑄時熔體約有25min靜置時間；三是硫酸脫脂或中和槽內添加50g/L硝酸。

陽極氧化技術處理難降解有機廢水

陽極氧化技術是在電解反應器中，選用具有活性的硬陽處理陽極材料，在陽極四周產生羥基自由基。按照作用機理的不同，可分為直接氧化和間接氧化兩類。在直接氧陽極處理化過程中，有機物首先吸附到電極表面，然後通過陽極氧化反應而使其降解；間接氧化是通過電極反應產生的強氧化劑如次氯酸、Feton試劑、金屬氧化還原電對等參與降解反應。圖1分別顯示了直接和間接兩種方式氧化的機理。

該技術的主要研究重點就是探索綜合性能良好的陽極材料。要求陽極材料不但要有高的析氧過電位，還要在廢水中具有較高的穩定性和抗腐蝕性。早期的如Pt、PbO2、石墨、活性炭等常規電極材料雖有高的析氧過電位，但電極易腐蝕且在使用時輕易鈍化。解決的辦法有兩個，一是對傳統材料進行改性，如使用Ta/PbO2，PbO2/Polyr-role等電極，可以進步電極的電流效率；Wu等用氟樹脂改性PbO2電極，在強酸介質中使用，且效果很好。Tahar用Bi2O5-PbO2陽極降電鍍解氯酚，發現該材料可抑制鋁表面處理氧副反應的發生。

Feng等人用Fe摻雜PbO2電極降解苯醌，不但耐酸性好，而且進步了氧原子的傳遞速率，使苯醌完全礦化。另外一個就是開發新的陽極材料，如用SnO2摻雜半導體電極，發現其具有較高的電流效率，形成有毒氯代化合物的可能性小。對廢水中有機污染物的氧化效率和TOC的往除率都明顯的優於傳統電極，它氧化酚的效率是Pt電極的5倍。

鋁合金陽極氧化前處理工藝對比

整平光亮工藝所謂整平光亮工藝，是繼鋁表面處理拋光、堿蝕、酸蝕之後推出的一項新的表面前處理工藝，是對堿蝕、酸蝕工藝的深刻改造和變革，它既具有酸蝕鋁耗低、去機械紋能力強、起砂快的優點，又具有拋光的亮麗，但卻根本杜絕了拋光NOx污染、酸蝕氟化物污染、堿蝕堿渣污染等弊端，是一項頗具前途、具有革命性的新工藝。
(一)工藝流程整平光亮工藝比酸蝕、堿蝕要簡單得多，甚至比拋光工藝都簡單，主要由下述工序組成：整平光亮→水洗→水洗→氧化。本工藝陽極處理的核心是整平光亮，整平機械紋、起砂、光亮等均由電鍍整平光亮槽完成，整平光亮後即可氧化，省去除油、堿蝕、中和等工序。
(二)型材外觀經過整平光亮技術處理過的型材具有三大特點：1、平整：在硬陽處理整平劑作用下，1～5分鐘內，可完全去掉機械紋，表面特別平整。2、細砂：在起砂劑的作用下，型材表面起了一層均勻細砂，是噴砂和酸蝕技術很難達到的。3、光亮：在光亮劑的作用下，型材表面非常光亮，幾乎可跟拋光材媲美。
(三)適用範圍
1、建築型材：銀白料經整平光亮後，表面非常平整、光亮、砂粒細膩均勻；著色、染色與整平光亮技術的結合，使得型材表面像經過打蠟處理後一樣鮮艷；電泳與整平光亮技術的結合能大幅度提高型材檔次。
2、工業用材：汽車輪轂、自行車圈、自行車架等用鋁合金制成的各類工業用材都可用整發色處理平光亮技術處理，以取代機械拋光，提高生產效率及產品檔次。
3、家用電器：很多家用電器鋁制外殼，都可借助本技術提高外觀質量。燈飾及裝飾用材也可借用本技術。
(四)工藝規範
1、開槽：整平光亮液(開槽液)
2、生產：溫度：95～110℃時間：1～5min
3、添加：當槽液液面不能滿足生產要求時，應及時補充添加液。補充添加液時一定要補充到初始液位。添加後，應充分攪拌槽液，然後開始生產。
4、管理：整平光亮槽管理非常簡單，及時按比例添加即可，溶解與帶出的AL3+可達到平衡，槽液壽命在3年以上。
5、消耗：鋁耗比酸蝕低，與拋光相當；整平光亮劑消耗約為200～250Kg/T。

工藝對比整平光亮技術是在堿蝕、酸蝕、拋光技術基礎上發展起來的，她吸收了前三項技術的優點，同時又避免了其缺點，是-項難得的技術突破。

傳統的前處理工藝分為三種

鋁合金陽極氧化前處理工藝是決定產品外觀質電鍍量的重要環節，型材機械紋的去除、起砂、亞光、增光等多種質量要求均由前處理工藝決定。

（1）堿蝕工藝：由除油→水洗→堿蝕→水洗→水洗→出光→水洗→水洗→氧化組成，即型材經除油後，在堿蝕槽中經堿蝕處理去除機械紋和自然氧化膜、起砂，然後經出光槽除去表面黑灰，即可進行陽極氧化。該工藝的核心工序是堿蝕，型材的表面平整度、起砂的好壞等均由該工序決定。為了達到整平機械紋的目的，一般需堿蝕12～15分鐘，鋁耗達4陽極處理0～50Kg/T，堿耗達50Kg/T。如此高的鋁耗，既浪費資源，又帶來嚴重的環保問題，增加廢水處理成本。該工藝已采用了100多年，全球大部分鋁材廠沿用至今，直到近兩年，才由酸蝕逐漸取代。

（2）酸蝕工藝：由除油鋁表面處理→水洗→酸蝕→水洗→水洗→堿蝕→水洗→水洗→出光→水洗→水洗→氧化組成。型材經除油後先酸蝕，後堿蝕，出光，完成前處理。該工藝的核心工序是酸蝕，去機械紋、起砂等均由酸蝕決定。不同於堿蝕，酸蝕的最大優點是去機械紋能力強、起砂快、鋁耗低，一般3～5分鐘即可完成，鋁耗幾乎是堿蝕的1/8～1/6。從工作效率和節約資源的角度看，酸蝕無疑是堿蝕工藝的一大進步。然而，酸蝕的環保問題更加突出：酸槽的有毒氣體HF的逸出及水洗槽F¯的污染。氟化物一般都有劇毒，處理更加困難。另外，酸蝕處理後，型材外觀發硬陽處理黑發暗，盡管不得已延續了堿蝕和出光，可增亮一些，但仍然很暗，既增加了工序，又損失了光澤，這些問題至今還沒有有效的解決方案。

（3）拋光工藝：由除油→水洗→拋光→水洗→水洗組成，型材經除油後即放入拋光槽，經2～5分鐘拋光後，可形成鏡面，水洗後可直接氧化。該工藝的核心發色處理工序是拋光，去紋、鏡面都在拋光槽完成。拋光具有鋁耗低、型材光亮的優點，但拋光槽的NOx的逸出，造成嚴重的環境污染及操作工的身體傷害，同時，昂貴的化工原料成本等因素也制約了該工藝的推廣。通觀上述三種工藝，雖各有特點，但缺點也比較突出，如堿蝕鋁耗高、堿渣多、工效低；酸蝕氟化物污染、型材發暗；拋光污染嚴重，成本過高等等。這些工藝要麼污染了環境，要麼浪費了鋁資源，要麼降低了鋁材表面質量，亟待進行工藝改進。

如何把陽極氧化處理技術應用到氧化生產線上

　　目前陽極氧化處理工藝生產的鋁型材陽極處理產品約占一半的電鍍建築鋁型材市場。如何把現代技術應用到氧化生產線上，以提高生產效率，促進節能減排是經年來眾多鋁材加工企業關注的核心問題。現代的鋁型材氧化生產線上，信息化技術的應用各有不同，許多都進行了信息化研究。總體來說，這些研究和實施都是局部的。這樣的局部的信息系統就如同一個個信息孤島，相互之間的連接靠人工輸入，很容易出現人為的錯誤，導致生產效率的下降；多數企業的生產控制系統對工序的控制用的是有線傳輸，布線要求高，增加了成本。具研究表明，應用信息化技術和高頻氧化電源可使工業生產效率和節能電費提高10%鋁表面處理，並使排放和污染降低25%。因此，信息化技術和高頻氧化整流機的應用是鋁加工企業能否實現產業結構的轉型關鍵。本文介紹的是信息融合、無線控制與自動包裝和高頻氧化電源技術在立式氧化生產線上的應用。
　　技術特點
　　陽極氧化是鋁型材處理最常用的方法，因此，針對硅整流機與高頻氧化整流機的對比以促進節能減排、提高生產效率具有很好的示範作用。
　　1、整流機的發展概況
　　氧化整流電源是鋁型材氧化工藝必不可少的重要設備，它的硬陽處理性能指標很大程度上決定了陽極氧化工業的生產水平、產品質量和節能效果。
　　早期的直流發電機是氧化行業的第一代電源，到60年代由於大功率的整流管的產生出現了氧化行業的第二代電源——硅整流機，但是這兩代電源都存在著笨重、耗能、輸出指標低以及精度差，控制不便等缺點，以後逐步被第三代整流機——可控硅整流機所取代。可控硅整流機由於精度高、控制方便在70年代以後逐步得到了廣泛的應用。但是可控硅整流機仍是以笨重的高耗材的工頻變壓器為基礎，因此該電源體積大、笨重、高耗材高耗能的缺點依然存在。又由於該電源的電壓和電流的調整是依靠可控硅的開放發色處理角度來控制，因此會產生大量的諧波，從而污染電網，由於可控硅整流器工作頻率在低頻段（50～60Hz），因此不容易被濾波器吸收，這顯然不符合清潔生產的要求。在這種情況下，能克服可控硅整流器許多缺點的第四代整流器——高頻氧化電源應運而生。
　　高頻鋁氧化電源不僅體積小、低耗材、高效率而且精度高，易控制，因此迅速被氧化行業所接受。國際上只要是稍先進的國家基本上已淘汰了可控硅整流機。國內氧化行業對高頻開關電源的應用也越來越普遍。