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潍坊鹏佳铝业有限公司

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铝合金挤压型材电解着色与电泳工艺经验漫谈

2021-12-07
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铝合金挤压型材的着色方法有阳极氧化电解着色和电泳工艺,广泛应用于建筑与家居装修与装饰,其市场应用在不断的增长!

生产工艺及管控要点

1、上料工:上料之前先将导电杆弯沟处,导电梁与导电杆接触面用砂皮砂干净,注意导电杆与导电梁配合要紧密,确保充分良好的导电性,

2、上料时注意工件与工件之间的间距,一般色料间距等于工件的水平宽度,间距过小,在阳极氧化和着色过程中会产生屏蔽,导致膜厚不均和颜色不一致。

3、上料时注意工件的倾斜度,不准水平上料,一般主杆比副杆要高10——15cm,支工件要低于液面2——3cm。

4、除油(又称脱脂):是将前到工序生产时留下的油污及灰尘去除,一般我们都采用硫酸。也有采用脱脂剂,碱性的。一般浓度控制在150——160g/L.常温控制。

5、除油后经过两道水洗,工艺要求;pH大于4,水溢流,常温控制。

6、碱洗:碱腐蚀在建筑用铝板和铝型材的阳极氧化中,碱腐蚀是基本和重要的预处理手段。碱腐蚀得到无光缎面的细致腐蚀表面,这是高比例漫反射的结果。铝合金中金属间化合物颗粒在碱腐蚀时的电化学特性。不同的金属间化合物,甚至粒度不同的同一化合物也会有完全不同的电化学特性。铝合金中由于金属间化合物第二相的存在形成表面腐蚀坑的机理有两种:第二相作为阴极(如Al3Fe)使得颗粒周围的铝基体优先溶解;第二相金属间化合物颗粒相对于铝基体是阳极(如Mg2Si)而优先溶解。铝合金中第二相金属间化合物的存在,不论其相对于铝基体是阴极还是阳极,在碱腐蚀时表面都会形成腐蚀坑,从而产生无光的漫散射表面。前者由于第二相周围的铝的局部溶解形成腐蚀坑;后者由于中间化合物的直接溶解而形成腐蚀坑。目的;除去工件表面自然氧化膜,修整工件上轻微的划,碰伤及挤压痕,使工件表面平整光滑,工艺要求;温度50——60摄氏度,时间;色料,1——3分钟,白料3——5分钟,腐蚀砂面,10——15分钟(根据砂面大小来定)。槽液浓度,根据铝离子浓度调整游离碱浓度。工件出碱洗槽必须在一分钟内完成。如转移时间过长会造成工件表面起挂痕。

7、碱洗后经过两次水洗,工艺要求,水溢流,常温控制,水洗槽更好温度控制在30摄氏度,

8、中和槽:又称(出光槽),目的;去除碱蚀后留在工件表面的黑灰,因为合金含有铁,铜等元数,碱蚀后就会产生黑灰。工艺要求;常温,时间,1-3分钟。浓度;H2SO4;180-220g/L

9、水洗:常温控制,溢流方式排水。

10、氧化槽:目的,使工件表面生成一层具有保护和装饰的膜,氧化膜是一种很致密多空型的,它每平方厘米上有760亿个孔。工艺要求;202℃,电流,1.5A/dm2,时间;根据膜后来定,膜厚=时间电流密度系数。氧化槽应严格控制槽液温度,温度过高生成的膜疏松,以起白霜,温度过低生成膜的速度很慢,但膜很致密,所以要严格控制槽液的温度,这对后面的着色有关键性的影响。

11、氧化后经过两到水洗,常温控制,PH>4,

12、着色槽;此槽可以做香槟,仿钢。古铜,珍珠黑等颜色,主要成分,硫酸亚锡。硫酸镍,硫酸。添加剂。日常管理方法,根据生产消耗添加,少量多次,注意添加水时阀门不能开的太大,防止二价锡水解,此槽液位应比氧化液位要低。电压一般控制在14-16伏。温度,仿钢;16℃;香摈,古铜,珍珠黑;18-25℃香槟色。在电解着色铝型材中,香槟色等浅色系占了大约一半。早期采用锡盐或锡镍盐,最近两年来单镍盐以其色调稳定渐占上风。香槟色地颜色深浅和色调方面差别较大,这不仅是由镍盐与锡盐不同引起的,而且与合金状态、电源设备、工艺参数、槽液成分和工厂生产水质等许多因素有关。因此不同厂家很难生产出完全相同的香槟色和仿不锈钢色。生产香槟色产品的工艺操作要点如下:

1)合理绑料,一般凹槽向上,装饰面向上或对着电极。绑料斜度不够会引起上下面色差和下表面气泡。电极间距不够会引起直立平面色差。绑料时电接触不良会造成一挂料上型材之间的色差和绑料处退色。

2)着色槽中超过挂料区的对电极,应撤除或用塑料板遮挡,以免周边颜色加深。

3)料挂入着色槽时,先不通电,浸泡1~2min,有利于着色微粒进入孔底沉积,使颜色均匀不容易退色。

4)着香槟色等浅色系时,电压上升速度宜快(5~10s)。由于浅色系总着色时间较短,电压上升段的低电压时间过长,会造成型材凹槽颜色太浅。

5)着浅色由电压不应低于着古铜色电压。着色电压低,颜色分散性差,并且容易退色。

6)游离硫酸浓度应高一些,以提高槽液导电性,使颜色分散性更好。着浅色时虽然硫酸度高,但由于时间很短,不致腐蚀氧化膜的表面。

7)着色结束断电后,应迅速水洗,转移速度慢,会出现型材的深色或浅色带。

8)在锡盐着色的添加剂中,络合剂不同,颜色的底色不同。

9)注意冷封孔对于浅色系颜色的影响。

13、水洗槽:常温控制,溢流方式排水。

14、电金槽:

第 一种工艺这主要成份:二氧化硒、硫酸铜、硫酸、纯水,生产时控制温度25~28℃,平时加盖保护。金黄色(以锰酸钾为主盐)。锰酸盐着金黄色生产控制比较容易,如果随后进行电泳,则生产难度大一些。

第二种工艺以锰酸盐着色生产的工艺操作要点如下:

1)锰酸钾为强氧化剂,槽液本身消耗较快。槽液中游离硫酸浓度高,金黄色更加光亮,但是本身消耗也更大。

2)锰酸钾着金黄色的质量,与阳极氧化和封孔的工艺控制关系极大。膜厚要在12~15μm膜太薄,颜色发红不鲜艳。封孔质量不好光照后退色。

3)着色的电极面积之比宜大于1:1。极板松动、破损和电极比小都会影响着深色或引起表面“小白点”和挂料中间“白圈”。

4)生产普通金黄色时,可以采取氧化膜扩孔方法加深颜色,如在氧化槽中浸泡2~4min,酸性水先槽中浸泡10~20min,或着色槽中浸泡3~5min。不过此时要严格保证封孔质量。

5)生产电泳金黄色时,不能采用扩孔法加深颜色。相反要适当降低氧化槽和着槽的温度,加快转移速度,甚至还要适当降低电泳层的固化温度,以避免着色小白点,固化退色等缺陷。

15、水洗:常温控制,溢流方式排水。

16、钛金槽:主要成份:高锰酸钾、硫酸。“钛金”色(以硒酸盐为主盐)。这也是一种金黄色,但与锰酸盐的金黄色有较大差异,比较接近于黄金色调,因此也称“K金”色。我国一般称为“钛金”色,实际上根本与钛无关,国外也有玫瑰金之称。电泳钛金色在固化时也有退色问题,因此固化炉温差要求在±5℃以内,温度也应适当降低。

17、水洗:常温控制,溢流方式排水。

18、封孔槽:主要成份:乙酸镍、此槽控制PH、镍离子、温度;25~28℃;时间:1um/1.5分钟。

19、水洗:常温控制,溢流方式排水。

20、共用水洗:常温控制,溢流方式排水,定期清理。

21、转移槽:溢流方式排水,定期清理。

22、纯水洗:控制PH及电导率。

23、热水洗:温度60~70℃,时间3~5分钟。热纯水洗的主要作用是使铝合金材料的阳极氧化膜扩张利于彻底清洗工件,避免预处理工艺中杂质离子尤其是硫酸根离子污染电泳槽液,同时对阳极氧化膜有一定的封闭作用以提高工件的耐腐蚀性能,本工序需要控制的主要参数有温度、电导率、PH值、机械杂质

24、纯水洗:纯水洗目的是继续对工件进行清洗,预防杂质进入电泳槽,同时使工件温度回复到室温、避免工件以高温状态进入电泳槽而加速电泳槽液电化,本工序控制参数主要有电导率,PH值机械杂质。  

25、电泳槽:阳极电泳涂料是要外于20世纪60年代投入工业应用的涂料新品种,成膜物质是带羧基的阴离子聚合物,用碱性物质中和而赋予其离子性和水溶性而分散于水中,常用的中和剂主要为有机胺及无机碱。电泳涂膜的成膜经过电泳、电解、电沉积、电渗四个过程,在铝合金表面形成含水率极低、绝缘性相当高的致密涂膜。阳极电泳涂料的特点为:涂膜均匀、光滑、平整、附着力强、在棱边焊缝凹槽等不规则处都可形成均匀的涂膜、防腐性能好。

电泳涂料的好坏主要取决于涂料的稳定性、涂料的泳透力和库仑效率涂膜的性能这三大方面。  库仑效率:是指电泳涂料在电沉积时消耗单位电量能够沉积析出的涂膜当量,它表征涂料沉积时的电流效率或能量消耗水平,一般阳极电泳涂料的库仑效率为每仑15~20mg。  电泳涂料:按照其树脂种类的不同可分阶段马来化油及马来化油致性阳极电泳涂料,醇来酸阳极电泳涂料,环氧酯阳极电泳涂料、纯酚醛树脂阳极电泳涂料、聚丁烯阳极电泳涂料和丙烯酸阳极涂料等。  丙烯酸阳极电泳涂料:这类涂料的基料是由甲基丙烯酸酯、含羧基丙烯酸酯和丙烯酸单体共聚形成相对分子质量大、相对分子质量分布范围窄的带羟基和羟基的树脂、经挥发性低的胺中和后而具水溶性。用水溶性适宜的氨基树脂作交联剂。在电泳涂装时,能按比例沉积析出。在烘干固化时,丙烯酸的羟基与氨基树脂交联,形成耐候性能和防腐蚀性能优良的电泳涂膜,用于铝合金材料表面的装饰和保护。那么在电泳涂装之前必须对被涂工件进行表面预处理,以除去工件表面油污并形成致密的转化膜以提高涂层的防腐蚀性和结合力,然后进行电泳涂装,在工件表面沉积一层均匀的无缺陷的电泳涂层、经烘烤即可完成电泳涂装过程。  影响电泳涂装的主要因素  在相同预处理工艺条件下,决定电泳涂装质量的关键是控制电泳槽液的参数,其中主要有固成份、PH值、电泳温度、电导率、电泳电压、电泳时间、极间距离和阴阳极面积之比等。槽液固成份是电泳涂装中很重要的工艺参数之一,它与电泳涂层的质量密切相关,一般如果采用低固成份电泳液,则被子涂工件带出的槽液损失小,电渗性较高,水洗用水量少,但固成份太低时会导致涂层变薄、易产生针孔,而固成份过高进,则涂层易产生粗糙、桔皮等到缺陷,因此电泳槽液固成份要保持在合适的范围内。PH值:电泳槽液的PH值是确保电泳树脂的水溶性以获得高质量电泳涂层的生要参数,PH值过低,则电泳树脂的水深性差而使电泳液变得浑浊甚至使用权树脂从电泳液中析出,而无法电泳或者使涂层变得粗糙.  电泳涂装基础知识

影响电泳涂装的主要工艺参数

1、电压

 电泳涂装采用的是定电压法,设备相对简单,易于控制。电压对漆膜的影响很大;电压越高,电泳漆膜越厚,对于难以涂装的部位可相应提高涂装能力,缩短施工时间。但电压过高,会引起漆膜表面粗糙,烘干后易产生“橘皮”现象。电压过低,电解反应慢,漆膜薄而均匀,泳透力差。电压的选择由涂料种类和施工要求等确定。一般情况下,电压与涂料的固体分及漆温成反比,与两极间距成正比。钢铁表面为40~70V,铝和铝合金表面可采用60~100V,镀锌件采用70~85V。

2、电泳时间

 漆膜厚度随着电泳时间的延长而增加,但当漆膜达到一定厚度时,继续延长时间,也不能增加厚度,反而会加剧副反应;反之,电泳时间过短,涂层过薄。电泳时间应根据所用的电压,在保证涂层质量的条件下,越短越好。一般工件电泳时间为1至3分钟,大型工件为3至4分钟。如果被涂物件表面几何形状复杂,可适当提高电压和延长时间。

3、涂料温度

 涂料温度高,成膜速率快,但漆膜外观粗糙,还会引起涂料变质;温度低,电沉积量少,成膜慢,涂膜薄而致密。施工过程中,由于电沉积时部分电能转化成热能,循环系统内机械摩擦产生热量,将导致涂料温度上升。一般漆液温度控制在某些方面15~30℃。

4、涂料的固体分和颜基比

 市售的电泳涂料的固体分一般为50%左右,施工时,需用蒸馏水将涂料固体分控制在10%~15%。固体含量太低,漆膜的遮盖力不好,颜料易沉淀,涂料的稳定性差。固体分过高,粘度提高,会造成漆膜粗糙疏松,附着力差。一般颜基比为1比2左右,高光泽电泳涂料的颜基比可控制在1比4。由于实际操作中,涂料的颜料量会逐渐下降,必须随时添加颜料分高的涂料来调节。

5、涂料的PH值

 电泳涂料的PH值直接影响槽液的稳定性。PH值过高,新沉积的涂膜会再溶解,漆膜变薄,电泳后冲洗会脱膜。PH值过低,工件表面光泽不一致,漆液的稳定性不好,已溶解的树脂会析出,漆膜表面粗糙,附着力降低。一般要求施工过程中,PH值控制在7.5~8.5之间。在施工工程中,由于连续进行电泳,阳离子的铵化合物在涂料中积蓄,导致PH值的上升。可采用补加低PH值的原液,更换阴极罩蒸馏水,用离子交换树脂除去铵离子,采用阳极罩等方法降低PH值。若PH值过低时,可加入乙醇铵来调节。

6、涂料电阻

 被涂物件从前一道工序带入电泳槽的杂质离子等引起涂料电阻值的下降,从而导致漆膜出现粗糙不均和针孔等弊病。在涂装施工中,需对涂料进行净化处理。为了得到高质量涂膜,可采用阴极罩设备,以除去铵及钙、镁等杂质正离子。

7、工件与阴极间距离

距离近,沉积效率高。但距离过近,会使漆膜太厚而产生流挂、橘皮等弊病。一般距离不低于20cm。对大型而形状复杂的工件,当出现外部已沉积很厚涂膜,而内部涂膜仍较薄时,应在距离阴极较远的部位,增加辅助阴极。


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