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    鋁型材鏡面電解拋光工藝與生產實踐詳解

    發布者:www.discoverymanagementsolutions.com  發布時間:2011/11/11  閱讀:1487
    鋁型材鏡面電解拋光工藝與生產實踐詳解
    電解拋光能夠賦予型材表面高光亮度的效果,并呈現出高鏡面反射性能,它適用于室內裝飾、工業及科技領域有特殊光亮表面的鋁材。
      生產鏡面鋁型材,鋁加工企業一般采用鋁型材先經過機械拋光,然后采用三酸化學拋光、電化學拋光二種方法。傳統的三酸化學拋光,由于含有硝酸,生產時會產生大量的黃色NO2氣體,毒性大,嚴重污染環境;改進型三酸化學拋光,也會產生大量的白色煙霧,對環境污染也十分大。近年推出的二酸化學拋光,由于不加硝酸不會產生有毒氣體,但拋光后的鋁型材表面光亮度稍差,不如三酸拋光或電化學拋光。傳統的電化學拋光要加入鉻離子,嚴重污染環境,所采用的拋光工藝,電流密度要達到20~30A/dm2,浪費能源,F在,我司使用以磷酸為主、并加入拋光劑的電化學拋光工藝,無煙霧,無毒性,節約能源,電流密度低,無排放,槽液能長期使用。
      1.電解拋光工藝原理
      1.1工藝原理
      電解拋光是利用電化學陽極溶解原理對金屬表面進行光整加工的一種工藝方法。將與直流電源正極相連的鋁型材作為陽極置于拋光液中,與直流電負極相連的不銹鋼為陰極,形成一電場,其反應過程如下:
      Al→Al3+ + 3e 4OHˉ- 4 e→ 2H2 O + O2 ↑ 2 H+ + 2e→ H2 ↑
      型材表面上留有擠壓造成的尖峰狀凸起和凹谷,使微觀電場分布呈現非均勻性,尖峰處電力線集中而形成較大電流密度,電化學反應速度較快,金屬溶解速度也較快,在凹谷處,電化學反應速度則相對較慢,另外在電化學反應中,陽極表面現象還會形成一層由溶解了的陽極金屬和電解液組成的粘膜,其導電率較低,粘膜容易聚集在凹谷處,阻礙了凹谷處陽極溶解的進行,使陽極表面幾何高點處金屬迅速溶解,幾何低點處的金屬溶解緩慢,鋁合金型材表面凸凹部分發生不同程度的溶解,最終使鋁型材表面變的光滑又有光澤。
      2.電解拋光生產工藝
      2.1 電解拋光工藝
      為獲得良好的拋光效果,電流密度和電壓是緊密相關的,通常,電壓升高,電流密度隨之增大,但這一現象只會繼續到一個臨界點,一旦達到這一點,電流密度將急速下降,電壓仍相應升高,超過這一點,電壓和電流密度又穩步升高。電拋光只有在電流密度比臨界點高時才會發生,低于這一點則會產生化學浸蝕,出現點腐蝕,拋光不亮。電拋光對型材表面溶解極少,一般在2.5~6.5μm之間,型材表面深劃痕,沖壓記號,及非金屬夾雜物往往比電拋光失去的厚度深,電拋光獲得的表面亮度不同機械拋光獲得的亮度,它無刻痕,不變形,無方向性且顯露出鋁金屬的本色。
      2.2 槽液組成見表1
     
      2.3 工藝流程如下:
      除蠟→水洗→水洗→電解拋光→熱水洗→水洗→中和→水洗→水洗→陽極氧化……
      2.4 電解拋光槽液的控制
      2.4.1 磷酸濃度的控制
      濃度控制在65~75%之間,低于65%,光亮度差,拋光時間長,高于75%,槽液黏度高,帶出量大,造成浪費。
      2.4.2 拋光劑濃度的控制:
      濃度控制在6~13%之間,低于6%,光亮度差,拋光時間長。
      2.4.3 硫酸濃度的控制
      新配槽液,由于槽液無鋁離子,槽液導電能力強,暫可不加入硫酸,隨著鋁離子濃度的升高,再適當加入硫酸,其濃度控 制在2~4%之間,加入數量要少量多次,逐步提高到工藝范圍內。硫酸濃度偏高,型材拋光時易起砂。硫酸濃度適當,可增加型材表面拋光的清晰度,增加光亮。
      2.4.4 槽液比重的控制
      一般控制在1.64~1.68之間最佳,比重高、黏度大,氣泡很難從型材表面逸出,容易產生氣體條紋或點狀腐蝕。電解拋光時,型材表面產生的熱量不易擴散到槽液中去,使型材表面局部溫度太高,易使型材表面形成“熱蝕”,即型材表面出現電灼傷,呈現出“霧狀”,光澤被“霧狀”物覆蓋,表面光亮度差。

    2.4.5 拋光電壓、電流密度的控制
      拋光電壓由型材形狀及面積來控制,控制電壓從高到低再逐步降低。一般分級、分段操作。比如 36V、5分鐘;24V、4分鐘;18V、2分鐘;12V、2分鐘。
      2.4.6 槽液溫度的控制
      一般控制在60~70℃之間。使其在電流作用的電化學反應和酸作用下的酸浸蝕反應到平衡狀態時,拋光效果為狀態最佳,型材光亮度好。
      2.4.7 鋁離子的控制
      正常維持在35g/L左右。過高會降低光亮度及增加槽液的比重;且需適當控制槽液的帶出量,以維持正常的槽液成分。
      2.4.8 型材拋光后水洗的控制
      拋光后第一道水洗一定要用熱水洗,溫度控制在40~45℃之間。由于拋光槽液黏度大,型材帶出量大,黏附在型材表面的槽液較難清洗掉,如沒有徹底清洗,容易帶入下道工序,形成交叉污染,影響生產,特別對封孔槽液影響較大。
      2.4.9 中和的控制
      由于拋光型材采用的是6463合金,銅含量比較高,通常在0.15~0.25%之間,應注意控制,中和時間在2~8分鐘,溫度:常溫。
      3.酸性電解拋光工藝設備
      3.1 拋光電源:低壓直流電源。由硅二極管整流器提供電流。電壓在0~36V可調,電流在1.5KA~2.0KA之間。
      3.2 攪拌設備:無油壓縮空氣攪拌,每平方米液面攪拌空氣量0.22~0.45 m3 /min?諝鈮毫Π疵棵撞垡荷睿0.15~0.5)×105Pa 。
      3.3 溫度控制設備:自動調節溫度高低,即升溫、冷卻。保證槽液溫度恒定在一定范圍內。采用蒸汽加熱,自來水冷卻。拋光槽體槽壁要用環氧板作為絕緣的方式,此裝置易操作,又安全。
      4.生產實踐中的缺陷及解決方法表2
      表2
      附注:鏡面鋁型材一定要用高純度的精鋁錠(Al99.99%)。型材純度不同對白光的反射率如表3:
      表3
      由表3可知,隨著鋁錠純度降低,它對白光的反射率隨之降低,其光亮度也隨之降低。
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