鋁型材鏡面電解拋光工藝與生產(chǎn)實(shí)踐詳解
發(fā)布者：www.dgy6h.cn 發(fā)布時(shí)間：2011/11/11 閱讀：1930次
鋁型材鏡面電解拋光工藝與生產(chǎn)實(shí)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(xiàn)出高鏡面反射性能，它適用于室內(nèi)裝飾、工業(yè)及科技領(lǐng)域有特殊光亮表面的鋁材。
生產(chǎn)鏡面鋁型材，鋁加工企業(yè)一般采用鋁型材先經(jīng)過(guò)機(jī)械拋光，然后采用三酸化學(xué)拋光、電化學(xué)拋光二種方法。傳統(tǒng)的三酸化學(xué)拋光，由于含有硝酸，生產(chǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的黃色NO2氣體，毒性大，嚴(yán)重污染環(huán)境；改進(jìn)型三酸化學(xué)拋光，也會(huì)產(chǎn)生大量的白色煙霧，對(duì)環(huán)境污染也十分大。近年推出的二酸化學(xué)拋光，由于不加硝酸不會(huì)產(chǎn)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(xué)拋光。傳統(tǒng)的電化學(xué)拋光要加入鉻離子，嚴(yán)重污染環(huán)境，所采用的拋光工藝，電流密度要達(dá)到20～30A/dm2，浪費(fèi)能源。現(xiàn)在，我司使用以磷酸為主、并加入拋光劑的電化學(xué)拋光工藝，無(wú)煙霧，無(wú)毒性，節(jié)約能源，電流密度低，無(wú)排放，槽液能長(zhǎng)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(xué)陽(yáng)極溶解原理對(duì)金屬表面進(jìn)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(yáng)極置于拋光液中，與直流電負(fù)極相連的不銹鋼為陰極，形成一電場(chǎng)，其反應(yīng)過(guò)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(chǎng)分布呈現(xiàn)非均勻性，尖峰處電力線集中而形成較大電流密度，電化學(xué)反應(yīng)速度較快，金屬溶解速度也較快，在凹谷處，電化學(xué)反應(yīng)速度則相對(duì)較慢，另外在電化學(xué)反應(yīng)中，陽(yáng)極表面現(xiàn)象還會(huì)形成一層由溶解了的陽(yáng)極金屬和電解液組成的粘膜，其導(dǎo)電率較低，粘膜容易聚集在凹谷處，阻礙了凹谷處陽(yáng)極溶解的進(jìn)行，使陽(yáng)極表面幾何高點(diǎn)處金屬迅速溶解，幾何低點(diǎn)處的金屬溶解緩慢，鋁合金型材表面凸凹部分發(fā)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(chǎn)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(guān)的，通常，電壓升高，電流密度隨之增大，但這一現(xiàn)象只會(huì)繼續(xù)到一個(gè)臨界點(diǎn)，一旦達(dá)到這一點(diǎn)，電流密度將急速下降，電壓仍相應(yīng)升高，超過(guò)這一點(diǎn)，電壓和電流密度又穩(wěn)步升高。電拋光只有在電流密度比臨界點(diǎn)高時(shí)才會(huì)發(fā)生，低于這一點(diǎn)則會(huì)產(chǎn)生化學(xué)浸蝕，出現(xiàn)點(diǎn)腐蝕，拋光不亮。電拋光對(duì)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(hào)，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(jī)械拋光獲得的亮度，它無(wú)刻痕，不變形，無(wú)方向性且顯露出鋁金屬的本色。
2.2 槽液組成見(jiàn)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(yáng)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(shí)間長(zhǎng)，高于75%，槽液黏度高，帶出量大，造成浪費(fèi)。
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(shí)間長(zhǎng)。
2.4.3 硫酸濃度的控制
新配槽液，由于槽液無(wú)鋁離子，槽液導(dǎo)電能力強(qiáng)，暫可不加入硫酸，隨著鋁離子濃度的升高，再適當(dāng)加入硫酸，其濃度控 制在2～4%之間，加入數(shù)量要少量多次，逐步提高到工藝范圍內(nèi)。硫酸濃度偏高，型材拋光時(shí)易起砂。硫酸濃度適當(dāng)，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(chǎn)生氣體條紋或點(diǎn)狀腐蝕。電解拋光時(shí)，型材表面產(chǎn)生的熱量不易擴(kuò)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(xiàn)電灼傷，呈現(xiàn)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(lái)控制，控制電壓從高到低再逐步降低。一般分級(jí)、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(xué)反應(yīng)和酸作用下的酸浸蝕反應(yīng)到平衡狀態(tài)時(shí)，拋光效果為狀態(tài)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(guò)高會(huì)降低光亮度及增加槽液的比重；且需適當(dāng)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(méi)有徹底清洗，容易帶入下道工序，形成交叉污染，影響生產(chǎn)，特別對(duì)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(yīng)注意控制，中和時(shí)間在2～8分鐘，溫度：常溫。
3.酸性電解拋光工藝設(shè)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(diào)，電流在1.5KA～2.0KA之間。
3.2 攪拌設(shè)備：無(wú)油壓縮空氣攪拌，每平方米液面攪拌空氣量0.22～0.45 m3 /min。空氣壓力按每米槽液深（0.15～0.5）×105Pa 。
3.3 溫度控制設(shè)備：自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度高低，即升溫、冷卻。保證槽液溫度恒定在一定范圍內(nèi)。采用蒸汽加熱，自來(lái)水冷卻。拋光槽體槽壁要用環(huán)氧板作為絕緣的方式，此裝置易操作，又安全。
4.生產(chǎn)實(shí)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(duì)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(duì)白光的反射率隨之降低，其光亮度也隨之降低。
