張怡發(fā)，羅士烓，呂春誠，劉紹斌

（廣東堅美鋁型材廠有限公司，廣東·佛山，528231）

1. 前言

在立式氧化生產(chǎn)線生產(chǎn)氧化膜厚為18μm及以上的型材時，在型材鉗口位置的端頭處出現(xiàn)局部溶膜現(xiàn)象，為弄清發(fā)生溶膜的原因，對發(fā)生溶膜現(xiàn)象的部位進(jìn)行溫度的檢測，對溶膜現(xiàn)象的發(fā)生原因進(jìn)行初步探討。

2. 測量部分

2.1 測量條件

2.1.1  同一處理槽，參與測量的鋁合金型材為相同型材，不同的測量批次的型號、支數(shù)、長度等參數(shù)相同。

2.1.2陽極氧化工藝：除油→堿腐蝕→中和→陽極氧化→封孔。陽極氧化槽液成分及工藝參數(shù)：成分為硫酸，濃度為160g/L～180g/L,AL³⁺濃度<20g/L,氧化溫度20±1℃，電流密度1.0~1A/dm ²,電壓13～16V，時間40～43min。

2.2 測量方法

使用紅外測溫槍測量鉗口部位的溫度，測量時間點為11個，測量樣板量為10個。

2.3 測量數(shù)據(jù)

2.3.1  槽內(nèi)表面未增加空氣攪拌的測量數(shù)據(jù)

表1  鉗口位置溫度測量數(shù)據(jù)列表（無空氣攪拌）

2.3.2  鉗口位置溫度變化趨勢線

圖1  鉗口位置溫度變化趨勢線(無空氣攪拌)

2.3.3  型材處理結(jié)果：該排型材成品氧化完成后所有端頭都發(fā)生溶膜現(xiàn)象。

2.3.4  槽內(nèi)表面增加了空氣攪拌的測量數(shù)據(jù)

表2  鉗口位置溫度測量數(shù)據(jù)列表（有空氣攪拌）

2.3.5  鉗口位置溫度變化趨勢線

圖2  鉗口位置溫度變化趨勢線（有空氣攪拌）

2.3.6  型材處理結(jié)果：該排型材成品氧化完成后未發(fā)現(xiàn)有端頭溶膜現(xiàn)象。

2.4 鉗口溫度變化趨勢線對比圖

圖3  鉗口位置溫度變化趨勢線對比圖

2.4.1  通過圖二的鉗口溫度變化趨勢線圖可以看出，不管有沒有在槽面進(jìn)行空氣攪拌，鉗口的溫度的升降趨勢線都是相似的。

2.4.2  鉗口溫度超過28℃以上時，極容易發(fā)生端頭融膜現(xiàn)象。

3. 溶膜現(xiàn)象原因分析

3.1 氧化膜的結(jié)構(gòu)

圖4  氧化膜截面圖（15000倍）

3.2 分析

3.2.1  從上圖片可以看出的指標(biāo)有氧化膜的孔距，孔徑，孔隙率，氧化膜的厚度等氧化膜基本指標(biāo)。相對于上圖氧化膜的孔徑在100nm～200nm之間，氧化膜厚度10微米左右，孔隙率20%左右，孔距300～500nm之間。氧化膜的截面圖表明氧化膜孔基本上是管狀結(jié)構(gòu)，氧化膜發(fā)生溶膜反應(yīng)基本上是在孔的底部發(fā)生的。

3.2.2  采用硫酸作為氧化處理液，使用陽極氧化工藝，在該工藝條件下，溫度對氧化膜結(jié)構(gòu)、孔徑和厚度影響大。氧化膜生成時產(chǎn)生22897J/mol的生成熱，同時電解時通過高電阻的阻擋層和孔內(nèi)電解液產(chǎn)生焦耳熱，由此導(dǎo)致電解液升溫很快，膜溶解加劇。

3.2.3  立式氧化工藝槽高度高，液面的熱交換效率較槽底的熱交換效率低，故鋁型材端頭部分及與液面交接的部分溫度比液面以下的溫度高，更容易產(chǎn)生溶膜現(xiàn)象。

3.2.4  根據(jù)測量結(jié)果可以觀察到，未在液面部分增加空氣攪拌的端頭溫度最高可達(dá)到30℃以上，而槽內(nèi)的槽液溫度僅為20±1℃，溫差可達(dá)到10℃，所以端頭產(chǎn)生溶膜現(xiàn)象。

4. 結(jié)論

端頭融膜的主要原因是氧化過程中的鉗口熱量過高所造成的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊綺琴、方北龍、童葉翔，應(yīng)用電化學(xué)，廣州:中山大學(xué)出版社，2001.1

[2] 吳小源、劉志銘、劉靜安，鋁合金型材表面處理技術(shù)，北京：冶金工業(yè)出版社，2009.4