1 前言
为了获得较好的耐腐蚀性(词条“耐腐蚀性”由行业大百科提供),一般的铝合金(词条“铝合金”由行业大百科提供)阳极氧化膜要经过封孔处理。封孔工艺分为常温封孔(低温封孔)、中温封孔、沸纯水封孔、高温水蒸气封孔等。相对于其他几种封孔工艺,中温封孔具有无氟、封孔速度快、不变色、成本低等优点,在行业中被大规模使用。
根据国家标准GB5237.2-2008的要求,型材封孔完毕120h后封孔失重不得大于30mg/dm2。光伏铝型材膜厚要求较高(≥15?m),经过普通中温封孔处理后,一般要经过120h陈化后才能使封孔失重合格,很难满足交货期要求。特别在干燥天气条件下(本公司仓库12月、1月相对湿度为40-60%),在GB5237.2-2008规定的陈化时间(120h)后封孔失重依然难以保证合格。
为了探究干燥环境下普通中温封孔工艺能否保证封孔质量,本文先通过试验对比了不同封孔剂的封孔效果。为了克服干燥环境的影响,缩短陈化时间,提高封孔质量,本公司对中温封孔工艺进行改进,即增加热纯水洗处理,本文接着通过正交试验确定热纯水洗的最佳条件。
2 试验部分
2.1 试验1
2.1.1 材料:基材为本公司生产的合金牌号为6063的光伏型材,封孔剂分别选取本公司目前使用的封孔剂A和市面上知名品牌的封孔剂HY、封孔剂HH。
2.1.2 工艺流程:除油—水洗—碱蚀—两次水洗—中和—两次水洗—阳极氧化—两次水洗—中温封孔—两次水洗。
2.1.3 关键工序的工艺参数
2.1.3.1 阳极氧化(词条“氧化”由行业大百科提供):游离硫酸170g/L,铝离子13.0g/ L,槽液温度18℃,电流密度1.3A/dm2,氧化膜厚为18?m。
2.1.3.2 中温封孔:镍离子为1.2g/L,PH值为5.7,温度为55℃,时间为1?m/min。
2.1.4 试验方法:将生产线上经过阳极氧化的一根型材,截取长度为5cm的试样18块,分别置于3种不同的封孔溶液中做中温封孔试验。
2.1.5 中温封孔试验
为了客观比较,封孔剂A、HY和HH统一按照2.1.3.2的工艺条件配制成3种封孔溶液。将上述18块型材分成3组,每组6块,分别放入3种不同的封孔液中封孔18min。封孔完成后,自来水洗两次,自然晾干。
2.1.4 封孔失重测试
型材封孔完毕后,将样品存放在本公司仓库中(相对湿度为40-60%)。每组试样分别经过陈化2h、72h、120h后按GB/T8753.2-2005硝酸预浸磷铬酸法测试封孔失重。
2.2 试验2
2.2.1 工艺流程:按2.1.2工艺流程,最后增加一道热纯水洗。
2.2.2 试验方法:将生产线上经过阳极氧化和中温封孔后的型材清洗干净,截取长度为5cm的试样9块,分别置于不同温度的热纯水中,每隔一段时间取出一块。
2.2.3 正交试验:以热纯水处理的温度、时间作为工艺参数,对每一参数选取三个不同的水平,做正交试验,确定热纯水处理的最优参数。封孔完毕2h后做封孔测试。
3 结果与讨论
3.1 不同封孔剂的封孔效果对比
在干燥环境下,经过不同封孔液处理后,在不同的陈化时间测得的封孔失重数据如下表:
表1
通过表1可以看出,在干燥环境下(相对湿度为40%-60%),120h陈化后, 三种封孔液处理过的试样的封孔失重都达不到要求。中温封孔完毕后,型材一般要放置一段时间,利用空气中的水分进行陈化,而干燥环境减缓了陈化的速度。可见,在干燥环境下,普通中温封孔工艺并不能很好地保证高膜厚氧化型材(如光伏氧化型材)的封孔质量。
3.2 热纯水处理的工艺条件
以热纯水处理的温度、时间作为工艺参数,对每一参数选取三个不同的水平,做正交试验。
表2 水平因素表
表3 正交试验及结果
从表1中可以看出,未经热纯水处理的试样,封孔完毕2h后的封孔失重为386-429mg/dm2。而从表3看,经过热纯水处理后,基本不经过陈化,封孔失重也可以大大降低。
通过正交试验可以看出,温度因素选水平3,时间因素选水平3时,得到的试样为试样9,其封孔失重最小,但外观起灰,而且时间长达16min,效率不高。而温度因素选水平2,时间因素选水平2时,得到的试样为试样5,其封孔失重与试样9接近,而且外观不起灰。所以,我们确定热纯水处理选用的最佳工艺参数为:温度70℃,时间12min。
4 结论
4.1 在干燥环境下,普通中温封孔工艺不能很好地保证高膜厚氧化型材(如光伏氧化型材)的封孔质量。
4.2 采取在中温封孔后增加热纯水洗处理的方法,可以加速陈化,提高封孔质量,缩短交货期。
4.3 热纯水处理的最佳工艺参数为:温度70℃,时间12min。
参考文献
[1] 魏庆安.铝型材氧化膜低温封孔后强化陈化过程的研究[J].轻合金加工技术,2004,Vol32,No11:37-38
[2] 高峰,李翠玲,刘传烨,杨俊,兰林,欧阳贵.铝合金阳极氧化膜中温封孔工艺[J].材料保护,2011,Vol44,No.9:38-39
[3]朱祖芳.铝合金阳极氧化与表面处理技术[M].北京:化学工业出版社,2004:226-232