氧化槽压缩空气搅拌系统对氧化膜厚均匀性的影响

2015-03-07李强张洪亮潘永峰张益军

中国建筑金属结构 2015年12期

关键词：单排封孔压缩空气

李强张洪亮潘永峰张益军

李强张洪亮潘永峰张益军

某厂氧化车间对原先氧化槽进行了改进，加装了压缩空气搅拌系统，有效改善了槽液循环力度，使槽液温度更加均匀。本文通过对改进前后单排型材上下氧化膜厚度的跟踪记录，对比分析了改造前后氧化膜厚均匀性的改善。

空气搅拌；槽液温度；氧化膜厚

阳极氧化槽槽液温度是型材阳极氧化过程中影响氧化膜厚度、氧化膜结构和孔径的一个重要因素。氧化膜生成时产生大量的热量，由此导致槽液升温很快。以某厂氧化电泳车间阳极氧化槽体积，按理论计算，阳极氧化面积为150m2、膜厚为AA15级的铝合金型材，槽液温度升高3.5℃左右。而型材阳极氧化工艺标准要求：型材氧化过程中，槽液温度必须控制在18～23℃范围内。温度过低，则阴阳极间电压增大，氧化膜成膜幔，型材阳极氧化效率不高，氧化膜孔细，从而电源单耗增加，着色效果亦受影响；温度过高，则型材氧化膜生成输送，膜孔隙率增大，氧化膜成膜快，易出现爆膜和封孔不良。由此可见，氧化槽槽液温度保持，对于阳极氧化型材质量至关重要。

1.传统槽液循环制冷系统的局限性

阳极氧化过程中为使产生于膜层表面的热量快速扩散，防止局部过热及槽液整体升温过高，常规工艺采取一定的强制制冷措施。现在车间内槽液冷却循环系统由冷却塔、冰机、冷水池、凉水塔和板式交换器等组成，槽液面温度较高的槽液由溢流口经管道泵进入热交换器冷却后从槽底再泵入槽内。整个氧化槽槽液温度将一直呈现上高下低，且此现象因槽液循环量不足和两端槽液循环偏差等而更为严重。上下及两端槽液温差大，将导致整挂型材氧化膜上下、前后膜厚不一致，也易造成着色型材上下及两端色差。而此类现象随阳极氧化膜的增厚越显严重。

某厂氧化车间氧化槽体积大，三排型材一起下槽，在生产AA15级及以上膜厚的型材时因型材阳极氧化面积大，氧化时间长，槽液循环能力和冰机降温能力有限等制约因素，造成氧化槽液上下温差大，进而使同排型材氧化膜厚上下差距较大，严重时一挂型材最上面几支料的膜厚会比下面的高出6～7μm，氧化膜过厚过高易引起爆膜和封孔不良等问题，影响产品质量。

2.对氧化槽加装空气搅拌系统的改造

车间为解决型材氧化膜厚上下差距大、高膜料生产过程中槽温升高过快等问题，大胆尝试，从改善槽液冷却循环入手。在槽液制冷循环量一定的现状下，为稳定槽液温度，减小上下温差，对每个阳极氧化槽内压缩空气搅拌系统进行改造。改造方面如下：

（1）将原有压缩空气管道移至两相邻阴极板之间。

（2）加密每根压缩空气管道上曝气孔数量。

（3）每个氧化槽支管道上加装阀门控制。

车间内原有压缩空气搅拌存在以下诸多弊端：

（1）曝气管位置位于两相对阴极板之间，用于搅拌气泡上浮路径全部在阳极氧化阴、阳极之间（型材与阴极板之间）。由于气泡的加入，使得阳极氧化电压增大甚至出现浮动。增加耗电。

（2）气泡上浮路径行经型材，使得质量较轻型材易被浮动活在氧化槽内晃动，造成导电大梁与铜座接触不良，易发生烧料现象。

（3）原来，车间内只有3#、4#槽安装有出气管道，且无控制出气量的阀门，不能随氧化不同膜厚的型材而对出气量进行调整。

经大胆改造后的氧化槽出气管，有效的解决了上述弊端，压缩空气经两相邻极板聚拢，极少能进入阴阳极之间扰乱氧化电压；不再直吹型材，避免了型材晃动；可根据型材氧化膜厚度及表面积的不同调整出气量，以在最大程度上维持槽液的稳定性，使得高膜（15μm以上）型材的批量生产成为可能。

表1 加装空气搅拌前单排型材实测氧化膜厚

表2 加装空气搅拌后单排型材实测氧化膜厚

3.改造前后单排型材氧化膜厚数据对比

跟踪记录了单排型材上、中、下氧化膜厚度，对比分析了加装空气搅拌系统前后单排型材上下氧化膜厚的差距。通过表1和表2的数据对比，可以看出改造前后单排型材氧化膜厚都呈现上边高、下边低的规律；在做氧化膜厚为10μm左右的型材时，改造前后上下膜厚差都在1～2μm之间，改造前后没有明显变化；但是在做膜厚为15μm以上的型材时，改造前上下膜厚差都在3μm以上，有时差距能到6、7μm，表现为最上面几支型材膜厚特别高，远超出要求的膜厚，这样很容易完成因膜厚过高引起的氧化膜爆膜破裂和封孔失重不合格问题，而加装空气搅拌后型材上下膜厚差都在3μm以下，最上面几支型材也没有出现膜厚过高的问题，整排型材膜厚更加均匀。