铝边框产品制程工艺培训教材--氧化电泳

1、三。氧化电泳三。氧化电泳 工艺流程工艺流程 上夹除油水洗水洗碱蚀水洗水洗中和水洗水洗阳极氧化水洗水洗电解着色水洗水洗封孔水洗水洗纯水洗热纯水洗纯水洗EDRO1RO2凉干烘烤下夹包装氧氧化化料料电电泳泳料料MD P1三。氧化电泳三。氧化电泳 上夹上夹 顾名思义，将型材捆绑在料架上。 MD P2三。氧化电泳三。氧化电泳 上夹上夹 要求/规范： 1.导电杆导电部位打磨光滑，无漆膜，保持导电良好。 2.上夹型材间距均匀，且按规定间距（型材截面宽度）防止阴阳面。 3.上夹型材保持倾斜度（5-10度），利于泻水及防止气泡产生。 4.铝丝捆绑松紧程度，保持导电良好。 5.铝丝捆绑型材距端头距离2 2#3MD

2、 P5三。氧化电泳三。氧化电泳 碱蚀碱蚀将型材放入碱性溶液中除去型材表面的锈蚀产物或氧化膜的过程称为碱蚀. 主要成分有NaOH、碱蚀添加剂等。 工艺要求： 1.槽液： 氢氧化钠浓度:405g/lAL3+浓度：3060g/l 温度:455 添加剂比例NaOH:碱蚀剂为5:1 2.工艺时间：普通料：2-5min大料：F01,F02,F10,为7-10min，喷砂料：10min MD P6三。氧化电泳三。氧化电泳 碱蚀碱蚀 化学反应原理： 铝材浸入热的氢氧化钠溶液中，就会发生非常剧烈的化学反应，铝材迅速地普遍溶解，同时释放出氢气。其化学反应方程式如下：铝表面在空气中形成的氧化膜，先与氢氧化钠反应生成

3、偏铝酸钠和水，其化学反应方程式如下：在强碱性的水溶液中，偏铝酸钠会发生如下的水解反应：偏铝酸钠水解反应极易在生产过程进行中或生产结束后突然发生，生成大量的白色氢氧化铝沉淀。一旦氢氧化铝沉淀生成，很容易产生很硬的结垢，极难除去。MD P7三。氧化电泳三。氧化电泳 碱蚀碱蚀 规律： 1.游离氢氧化钠含量 *氢氧化钠含量越高，铝的碱浸蚀速度越快。 *游离氢氧化钠含量越高抑制其发生氢氧化铝沉淀的可能性越大。添加葡萄糖酸盐的碱浸蚀槽液，游离氢氧化钠的含量可控制在70g/l 左右，而加长寿碱添加剂的碱浸蚀槽液，游离氢氧化钠的含量控制在100g/l范围内。 * 游离氢氧化钠才能对碱浸蚀反应、对抑制偏铝酸钠水

4、解反应起有效的作用。 2.温度 *温度的变化对铝材的碱浸蚀速度影响非常大。 *局部温度升高，会导致铝材局部碱浸蚀速度升高，引起局部不均匀浸蚀。 *槽液温度过高，会造成反应速度过快难以控制其碱浸蚀程度均匀性。通常，槽液温度每升高10，浸蚀反应速度提高到原来的2倍。生产中局部温度过高会产生碱流痕的缺陷。MD P8三。氧化电泳 碱蚀 *碱浸蚀槽液的温度不允许超过70 。若超过70 ，铝的碱浸蚀反应很剧烈，产生氢气太多，若通风不好，氢气不能尽快排除，氢气累积到一定量达到爆炸极限，就有可能发生爆炸的危险. *温度亦不能过低，低于30 ，会加速产生氢氧化铝沉淀或结垢，所以在不进行生产操作时，槽液应该保温，

5、 3. AL3+含量 *随碱浸蚀槽液中溶铝量的升高，铝的浸蚀速度随之减慢。 4.碱蚀添加剂 为了解决结垢问题和延长槽液的使用期，往往需要在碱浸蚀槽液中添加一些添加剂，其主要成分为络合剂，一方面，能有效地络合铝离子，使它以络合物的形式在槽液中存在，从而抑制了偏铝酸钠水解反应的进行，另一方面，有利于消除或显著降低金属间化合物的择优浸蚀。MD P9三。氧化电泳三。氧化电泳 碱蚀碱蚀 5.水洗2道 *从碱槽出浴后，空停不易久，应快速进入清洗， *如发现清洗不净，说明碱液发粘，须清理槽底脚，清洗不净，对电泳易出现挂花现象。 *PH值控制：1#12 2#2 ， 2#3， MD P13三。氧化电泳三。氧化电

6、泳 阳极氧化阳极氧化 定义： 铝阳极氧化的定义按照国家标准是：一种电解氧化过程，在该过程中铝或铝合金的表面通常转化为一层氧化膜，这层膜具有防护性、装饰性以及一些其他的功能特性。 铝在电解槽液中应该作为阳极连接到外电源的正极，电解槽液的阴极连接到外电源的负极，在外加电压下通过电流以维持电化学氧化反应。铝在这种阳极氧化过程中同时存在氧化膜形成和溶解的两个对立的反应，最终的表面状态视上述两个反应速度的相对大小决定的。M P14三。氧化电泳三。氧化电泳 阳极氧化阳极氧化 种类： *按最终用途分为建筑用铝阳极氧化、装饰用铝阳极氧化、腐蚀保护用铝阳极氧化、电绝缘用铝阳极氧化和工程用铝阳极氧化（如硬质阳极氧

7、化）等 *从阳极氧化工艺控制出发，有定电压阳极氧化或定电流（密度）阳极氧化两类。 *从电源波形特征考虑可以分为直流（DC）阳极氧化、交流（AC）阳极氧化、交直流叠加（DC/AC）阳极氧化、脉冲（PC）阳极氧化和周期换向（PR）阳极氧化等。 *按阳极氧化膜有两大类，壁垒型阳极氧化膜和多孔型阳极氧化膜。MD P15三。氧化电泳三。氧化电泳 阳极氧化阳极氧化 反应机理： 铝在硫酸溶液中阳极氧化，金属铝的氧化膜形成过程和氧化膜溶解过程是相互对立而又密切关联的。 铝阳极同时发生形成氧化铝膜和氧化铝溶解两个反应过程 成膜过程： 膜溶解过程： 阴极上发生水的分解析出氢气：在硫酸溶液中，实际上并不是单纯的氧化

8、物形成和溶解反应，阴离子SO42-参与了铝的阳极反应过程，最终生成含硫酸根的阳极氧化膜，大致成为Al2o3.Al(OH)x(SO4)yMD P16三。氧化电泳三。氧化电泳 阳极氧化阳极氧化 MD P17三。氧化电泳三。氧化电泳 阳极氧化阳极氧化上述情形可以看出在阳极氧化过程中，阳极氧化膜的生成不仅受到硫酸溶液溶解能力较大的影响，而且受到其他一些因素的影响，如氧化物水解能力和氧化物生成过程中释放大量热量等。当氧化膜厚度超过一定值之后，铝阳极的过热现象比较突出，从而加速了氧化膜的化学溶解。由于膜溶解速度的加快，氧化膜生成速度与溶解速度之间发生新的平衡，阻止了阳极氧化膜的继续生长。MD P18三。氧

9、化电泳三。氧化电泳 阳极氧化阳极氧化 氧化膜结构 多孔型阳极氧化膜由两部分组成，即阻挡层和多孔层。 阻挡层为致密膜层，其厚度只决定于外加阳极氧化电压，它与阳极氧化的时间没有关系，不会随阳极氧化时间的延长而加厚。阻挡层厚度除以相应的阳极氧化电压称之为“成膜率“，这个参数依导电介质不同而不同，通常取1.4nm/V。 阻挡层厚度计算：成膜率*氧化电压 MD P19三。氧化电泳三。氧化电泳 阳极氧化阳极氧化 多孔层是由中间有圆孔的六角形柱组成。 膜孔结构与介质环境及外加电压有关系。MD P20三。氧化电泳三。氧化电泳 阳极氧化阳极氧化 多孔型阳极氧化膜的微孔形成 假定铝在硫酸溶液中定电压阳极氧化，其电

10、流密度与氧化时间的关系曲线如图3-1-11（a)所示，经过阳极氧化酌开始阶段以后电流密度进入恒定的区域，即多孔型阳极氧化膜稳定生长的区域。图3-1-11(a)所示曲线的物理化学意义可以将曲线分为4 个区域，即区域ABCD,并从氧化膜的结构变化加以图解说明见图3-1-11(b)。在区域A中，铝表面的阳极氧化膜厚度迅速增加到由外加电压决定的薄的壁垒型膜（即多孔型氧化膜的阻挡层）的厚度，此区域中氧化膜存在均匀溶解。在区域B 中，随着阻挡层的厚度增加，氧化膜的表面发生局部溶解，开始出现许多细孔，表面变得不均匀规则。MD P21三。氧化电泳三。氧化电泳 阳极氧化阳极氧化 多孔型阳极氧化膜的微孔形成 当表

11、面变得不均匀时，电流密度分布也变得不均匀，此时在低谷处电流密度增加，而在高脊处电流密度降低，出现“局部”电化学溶解的条件。在区域C中，由于电化学溶解（场致溶解）使得一部分低谷继续生长成为微孔，而另一部分低谷停止生长，这样就开始趋向形成均匀的六角结构单元胞的多孔型阳极氧化膜，从而进入区域D的多孔型阳极氧化膜稳定生长的阶段。在区域D中，微孔的数目恒定而微孔的深度随时间而增加，也就是阳极氧化膜厚度随时间增加。多孔型阳极氧化膜的厚度是与通过的电流和时间的乘积（即通过的电量）成正比的。在恒电流密度阳极氧化的情形，多孔型阳极氧化膜的厚度（即微孔的深度）自然只是与阳极氧化时间成正比。 MD P21三。氧化电

12、泳三。氧化电泳 阳极氧化阳极氧化 MD P22三。氧化电泳三。氧化电泳 阳极氧化阳极氧化 多孔氧化膜厚度 与通过电流密度和阳极氧化时间的乘积（即通过的电量）成正比，因此阳极氧化膜的厚度可以由下式表示： =KIt I、t分别表示阳极电流密度A/dm2和阳极氧化时间min，K 是比例常数，视电解溶液和操作参数而变化，在建筑用铝合金的硫酸阳极氧化时K一般取0.25-0.32。 述公式并不表示阳极氧化膜的厚度会随着时间延长而无限制增长。MD P23三。氧化电泳三。氧化电泳 阳极氧化阳极氧化 我司工艺要求： 1.定电压：17V 2.槽液 硫酸浓度:1555g/l AL3+浓度:2 2#3MD P79三。

13、氧化电泳三。氧化电泳 电解着色电解着色 金黄着色槽： 各成分的作用 高锰酸钾：着色主盐，其浓度对着色有较大影响，浓度低，上色速度慢；浓度太高时，带负电荷的高锰酸根受阴极排斥力大，难以吸附，反而色调变浅。另外，带出损失严重亦不经济。着金黄色最佳浓度为10-15 克- 升。 AR级硫酸：起导电和促进着色反应等作用。硫酸浓度过低，不着色或着色不均匀；浓度过高，再溶解。 金黄添加剂：在锰盐液中起提高着色速度和防止膜层剥落等作用.MD P80三。氧化电泳三。氧化电泳 电解着色电解着色 金黄着色槽： 工艺控制 电压：电压过低，（3-4V）无阴极电流，无法上色；10-14 伏虽电流升高，色调反而变浅，这是由

14、于电场排斥力增强和大量析氢防碍带负电荷的高锰酸根离子的吸附和还原之故，由此继续升高电压只能得浅金黄色。19V以上，有着色不均匀或剥落的特征。 着色液温度：锰盐可在10-60度下进行着色。随温度升高，溶液电导提高，反应电流增大，色调加深。温度升高，也会加快高锰酸钾的自催化氧化还原反应。一般范围在20-30度。MD P81三。氧化电泳三。氧化电泳 电解着色电解着色 金黄着色槽： 着色时间（S）：浸泡1min，电压上升至工作电压后着色400S以内。 着色的对极和极距：锰盐着色可用不锈钢和炭精作对极，不锈钢最好用最耐硫酸腐蚀的牌号，防止腐蚀出来的铁等金属加速锰盐的还原消耗。炭精是最可靠的对极，要用高密

15、度的炭精板或棒，结构疏松的炭精会由于气体的冲击造成碳素污染着色液。MD P82三。氧化电泳三。氧化电泳 封孔封孔 铝阳极氧化之后对于阳极氧化膜进行的化学或物理处理过程，以降低阳极氧化膜的孔隙率和吸附能力。 铝阳极氧化膜的封孔方法很多，从封孔原理来分主要有水合反应、无机物充填或有机物充填三大类。MD P83三。氧化电泳三。氧化电泳 封孔封孔MD P84三。氧化电泳三。氧化电泳 封孔封孔 冷封孔反应机理及化学反应式 MD P85AlAl2 2O O3 3+3H+3H2 2O+12FO+12F- -=2AlF=2AlF6 63-3-+6OH+6OH- -AlFAlF6 63-3-+Al+Al2 2O

16、 O3 3+3H+3H2 2O=AlO=Al3 3（OHOH）3 3F F6 6+3OH+3OH- -AlAl2 2O O3 3+2H+2H2 2O+NiFO+NiF2 2. .HF NiALHF NiAL2 2（OHOH）5 5F F6 6三。氧化电泳三。氧化电泳 封孔封孔MD P86三。氧化电泳三。氧化电泳 封孔封孔 槽液组成成分及工艺控制 乙酸镍（镍离子）：0.8-1.0 g/l 封孔剂（F离子）：0.35-0.55 g/l 去离子水： PH值：6.80.2 温度：25-30 时间：12-18min 视氧化膜厚而定MD P87三。氧化电泳三。氧化电泳 封孔封孔 各成分作用 乙酸镍：主要封

17、孔物质。 封孔剂：有助于Ni的吸收，掩蔽杂质离子影响，调节PH值等，F离子 常温封孔槽应尽可能采用去离子水配置，水中CaMg离子过高，会生成氟化物沉淀，从而消耗溶液成分，增加成本并缩短槽液寿命。 PH值： 温度： 时间：12-18min，MD P88三。氧化电泳三。氧化电泳 封孔封孔 封孔速度一般经验规律为1um/min。但并不是绝对。 冷封孔后，必须放置24H后（陈化处理），方可进行磷铬酸失重测试MD P89三。氧化电泳三。氧化电泳 封孔封孔 冷封孔后热水陈化处理效果/工艺MD P90三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳（电泳（PRINCILE OF DLEETRODEPOSITON） 反应原理M

18、D P91电镀（ELECTOPLATING） 电泳涂装（ELECTRODPOSETIORPAGE 三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳（电泳（PRINCILE OF DLEETRODEPOSITON） 反应原理 阳极电泳用水溶性树脂是一种高酸价的强酸盐，在水中溶解后以分子和离子平衡壮态存於直流的电场中，通电后，由于两极的电位差，离子定向移动，阴离子沉积在阳极表面，而阳离子在阴极表面获得电子还原成胺，它是一个电化学反应，包括，电泳，电解，电沉积子和电渗四个同时进行的通程。 MD P92三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳（电泳（PRINCILE OF DLEETRODEPOSITON） 反应原理 1.电泳

19、：在直流电压作用下，分散在介质中的带电胶体粒子在电场作用下向与其所带电荷相反的电极方面移动。 2.电沉积：阴离子树脂放出电子沉积在阳极的表面形成不溶于水的漆膜。 3.电渗：电泳的逆过程，当阴离子树脂在阳极上，吸附在阳极上的介质在内渗力的作用下，从阳极穿过沉积的漆膜进入漆液 。 4.电解：电流通过漆液时，水便产生电解，阴极产生氢气，阳极放出氧气。 MD P93三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳（电泳（PRINCILE OF DLEETRODEPOSITON） 反应原理MD P94工件阴极板+-H2O2H+RCOOHO-AH电源三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳（电泳（PRINCILE OF DLEETR

20、ODEPOSITON） 反应原理 电极反应主要如下： 阳极： 2H 2O-4H +O2 +4e AL-AL 3+3e RCOO+H -RCOOH 主要产物,不溶于水之树脂 3RCOO +AL 3 -(RCOO)3 AL 阴极：AH -A+H 2H -H2 A+H2O-AH +OH MD P95三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳电泳 电泳前处理 热纯水洗 ：要求电导率1000Scm，温度7080。PH46，处理3-5min，尤其是银白涂漆材或氧化中电压较大的型材，应在此槽中处理较长的时间， 纯水洗 ：要求电导率800Scm，室温PH68，处理24min即可，。 MD P96三。氧化电泳三。氧化电泳

21、电泳电泳 电泳槽液管理 固体份：5%-6% 温 度:18-22 PH 值 :1#:7.4-7.8 ，2#7.6-8.0 电导率:1#:800-1100，2#:550-900 酸 值:1#:45-60，2#:42-48 胺 值:1#:20-30，2#:17-23 胺克分子比:0.68-0.75 异丙醇:1.5%-3.5% 乙二醇单丁醚:0.5%-1.5% SO42-:20 ppm Cl- 5 ppm 电压:90-120V 时间:参照工艺参数表MD P97三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳电泳 第一道水洗 （RO1）槽液管理：1#线：固体份：1% 电导率：250Scm PH值：7.8-8.2 时 间：

22、3-5min 异丙醇：0.3% 乙二醇单丁醚：0.1%MD P982#线：固体份：1% 电导率：250Scm PH值：8.0-8.3 时 间：3-5min 异丙醇：0.3% 乙二醇单丁醚：0.1%三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳电泳 第二道水洗 （RO2）槽液管理：1#线： 固体份：0.3% 电导率： 100Scm PH值：8.1-8.5 时间：2-3 minMD P992#线： 固体份：0.3% 电导率： 100Scm PH值：8.0-8.5 时间：2-3 min三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳电泳 涂装设备 1.电泳槽：槽体内一般用硬聚氯乙烯塑料或环氧玻璃钢衬里，不得使用软PVC，其增塑剂会导

23、致火山口等缺陷。 2.溢流槽：其作用是控制电泳槽内漆液高度，排除液体表面的泡沫，其容量通常取电泳槽容量的15。 3.搅拌循环系统 ：其主要作用是保证漆液成份和浓度均匀，其循环泵的流量应保证能使整个电泳槽的漆液在1h内循环46次，在气温较高或连续生产时，因温度上升故在循环系统中有冷却装置，在冬季，若槽液温度降到10以下，必须先升温，再进行生产，可通过热交器升温或直接把加热管通到溢流槽中，后一种方法必须保证加热管不会喷漏，升温和冷却所用的热交器一般用湍流促进型，形式有板框式和管式（一般用板框式）。MD P100三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳电泳 涂装设备 4.电极：极板通常采用316不锈钢，阴阳面

24、积一般取面积比为1：1 ， 极罩：主要用于收集阴极上反应所生成的H2，半透膜或1工业帆布用环氧粘结剂制成袋 ，还可调节槽内的PH值，具有一部分除杂质离子的作用。 5.电源 要求其纹波因素6 。恒定电压控制，如果大于6%，将使电泳漆膜出现针孔，橘皮，膜厚不均等现象。 6.生产装置：一般要求的纯度达到1M以上 严格控制SO42-与Cl-的含量。 MD P101三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳电泳 7.漆料精制设备：目的是除去由于前道流程流入的硫酸根、氯离子等水溶性离子。 包含精制 和再生两个操作过程。 8.漆液回收设备 电泳涂装过程中，电泳槽内的涂料在水洗槽会带出，造成损失，亦造成污染，利用该装置进

25、行回收重新使用。 反渗透RO：将溶液净化或浓缩，即实现有机物与无机物的分离，工作压力40KG左右，约等于50倍的渗透压，膜孔较小。 MD P102EDRO1RO2RO水洗液透过液溢流溢流浓缩 三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳电泳 生产环境影响： 酸雾酸雾的影响：腐蚀斑痕，这要求铝生产企业在生产线设计时最好电泳车间与氧化车间隔离良好，否则很难在生产过程中解决。 灰尘灰尘的影响：由于各种原因，电泳车间灰尘较多，从而导致电泳后型材上表面麻点现象。 油污油污：因铝材表面在电泳前油污未处理干净或天车油污掉进电泳槽，从而使主槽受到污染，电泳后铝材表面出现火山口等现象。MD P103三。氧化电泳三。氧化电泳

26、电泳电泳 几种常见缺陷： MD P104电泳缺陷原因分析及对策电泳缺陷原因分析及对策序号缺陷原因分析对策1漆膜硬度低烘烤不充分涂料本身树脂分子量低2电泳气泡/泡沫电解过程气泡产生溢流增加循环量电泳时型材底部气泡未溢出增大入槽角度铝材入槽带入入槽速度减慢3漆流痕晾干时间短，型材未干进入烤炉。 延长凉干时间三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳电泳MD P105电泳缺陷原因分析及对策电泳缺陷原因分析及对策4光泽度低涂膜薄增加膜厚涂膜过厚，且有密着小气泡降低电压，缩短电泳时间着色时间过长，表面起粉缩短着色时间烘烤过度降低烘烤温度及时间纯水纯度不够，杂质离子多进行过滤槽液温度低提高温度PH值过高，漆膜再溶解进

27、行离子交换三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳电泳MD P106电泳缺陷原因分析及对策电泳缺陷原因分析及对策5针孔涂料黏度高树脂多，溶剂少杂质离子含量大离子交换电导度大槽液固体份低槽液温度低或电压低消泡袋破裂更换阶梯针孔，带电入槽入槽后先浸泡1min工件表面附着气泡入槽角度及速度增加循环量三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳电泳MD P107电泳缺陷原因分析及对策电泳缺陷原因分析及对策6火山口烘烤升温急剧漆膜过厚降低电压，缩短电泳时间，降低液温被涂物异物（油、灰尘）附着电泳前工件清洁槽液异物污染油、杂质等混入漆液，过滤漆液或IR交换漆液RO 异物污染加强清洗液过滤补给涂料不良或溶解不良补加新液应搅拌充分并过滤后入槽烘干时异物附着避免油水类三。氧化电泳三。氧化电泳 电泳电泳MD P108电泳缺陷原因分析及对策电泳缺陷原因分析及