李強 張洪亮 潘永峰 張益軍

氧化槽壓縮空氣攪拌系統(tǒng)對氧化膜厚均勻性的影響

李強 張洪亮 潘永峰 張益軍

某廠氧化車間對原先氧化槽進行了改進，加裝了壓縮空氣攪拌系統(tǒng)，有效改善了槽液循環(huán)力度，使槽液溫度更加均勻。本文通過對改進前后單排型材上下氧化膜厚度的跟蹤記錄，對比分析了改造前后氧化膜厚均勻性的改善。

空氣攪拌；槽液溫度；氧化膜厚

陽極氧化槽槽液溫度是型材陽極氧化過程中影響氧化膜厚度、氧化膜結(jié)構(gòu)和孔徑的一個重要因素。氧化膜生成時產(chǎn)生大量的熱量，由此導(dǎo)致槽液升溫很快。以某廠氧化電泳車間陽極氧化槽體積，按理論計算，陽極氧化面積為150m2、膜厚為AA15級的鋁合金型材，槽液溫度升高3.5℃左右。而型材陽極氧化工藝標(biāo)準(zhǔn)要求：型材氧化過程中，槽液溫度必須控制在18～23℃范圍內(nèi)。溫度過低，則陰陽極間電壓增大，氧化膜成膜幔，型材陽極氧化效率不高，氧化膜孔細，從而電源單耗增加，著色效果亦受影響；溫度過高，則型材氧化膜生成輸送，膜孔隙率增大，氧化膜成膜快，易出現(xiàn)爆膜和封孔不良。由此可見，氧化槽槽液溫度保持，對于陽極氧化型材質(zhì)量至關(guān)重要。

1.傳統(tǒng)槽液循環(huán)制冷系統(tǒng)的局限性

陽極氧化過程中為使產(chǎn)生于膜層表面的熱量快速擴散，防止局部過熱及槽液整體升溫過高，常規(guī)工藝采取一定的強制制冷措施。現(xiàn)在車間內(nèi)槽液冷卻循環(huán)系統(tǒng)由冷卻塔、冰機、冷水池、涼水塔和板式交換器等組成，槽液面溫度較高的槽液由溢流口經(jīng)管道泵進入熱交換器冷卻后從槽底再泵入槽內(nèi)。整個氧化槽槽液溫度將一直呈現(xiàn)上高下低，且此現(xiàn)象因槽液循環(huán)量不足和兩端槽液循環(huán)偏差等而更為嚴(yán)重。上下及兩端槽液溫差大，將導(dǎo)致整掛型材氧化膜上下、前后膜厚不一致，也易造成著色型材上下及兩端色差。而此類現(xiàn)象隨陽極氧化膜的增厚越顯嚴(yán)重。

某廠氧化車間氧化槽體積大，三排型材一起下槽，在生產(chǎn)AA15級及以上膜厚的型材時因型材陽極氧化面積大，氧化時間長，槽液循環(huán)能力和冰機降溫能力有限等制約因素，造成氧化槽液上下溫差大，進而使同排型材氧化膜厚上下差距較大，嚴(yán)重時一掛型材最上面幾支料的膜厚會比下面的高出6～7μm，氧化膜過厚過高易引起爆膜和封孔不良等問題，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2.對氧化槽加裝空氣攪拌系統(tǒng)的改造

車間為解決型材氧化膜厚上下差距大、高膜料生產(chǎn)過程中槽溫升高過快等問題，大膽嘗試，從改善槽液冷卻循環(huán)入手。在槽液制冷循環(huán)量一定的現(xiàn)狀下，為穩(wěn)定槽液溫度，減小上下溫差，對每個陽極氧化槽內(nèi)壓縮空氣攪拌系統(tǒng)進行改造。改造方面如下：

（1）將原有壓縮空氣管道移至兩相鄰陰極板之間。

（2）加密每根壓縮空氣管道上曝氣孔數(shù)量。

（3）每個氧化槽支管道上加裝閥門控制。

車間內(nèi)原有壓縮空氣攪拌存在以下諸多弊端：

（1）曝氣管位置位于兩相對陰極板之間，用于攪拌氣泡上浮路徑全部在陽極氧化陰、陽極之間（型材與陰極板之間）。由于氣泡的加入，使得陽極氧化電壓增大甚至出現(xiàn)浮動。增加耗電。

（2）氣泡上浮路徑行經(jīng)型材，使得質(zhì)量較輕型材易被浮動活在氧化槽內(nèi)晃動，造成導(dǎo)電大梁與銅座接觸不良，易發(fā)生燒料現(xiàn)象。

（3）原來，車間內(nèi)只有3#、4#槽安裝有出氣管道，且無控制出氣量的閥門，不能隨氧化不同膜厚的型材而對出氣量進行調(diào)整。

經(jīng)大膽改造后的氧化槽出氣管，有效的解決了上述弊端，壓縮空氣經(jīng)兩相鄰極板聚攏，極少能進入陰陽極之間擾亂氧化電壓；不再直吹型材，避免了型材晃動；可根據(jù)型材氧化膜厚度及表面積的不同調(diào)整出氣量，以在最大程度上維持槽液的穩(wěn)定性，使得高膜（15μm以上）型材的批量生產(chǎn)成為可能。

表1 加裝空氣攪拌前單排型材實測氧化膜厚

表2 加裝空氣攪拌后單排型材實測氧化膜厚

3.改造前后單排型材氧化膜厚數(shù)據(jù)對比

跟蹤記錄了單排型材上、中、下氧化膜厚度，對比分析了加裝空氣攪拌系統(tǒng)前后單排型材上下氧化膜厚的差距。通過表1和表2的數(shù)據(jù)對比，可以看出改造前后單排型材氧化膜厚都呈現(xiàn)上邊高、下邊低的規(guī)律；在做氧化膜厚為10μm左右的型材時，改造前后上下膜厚差都在1～2μm之間，改造前后沒有明顯變化；但是在做膜厚為15μm以上的型材時，改造前上下膜厚差都在3μm以上，有時差距能到6、7μm，表現(xiàn)為最上面幾支型材膜厚特別高，遠超出要求的膜厚，這樣很容易完成因膜厚過高引起的氧化膜爆膜破裂和封孔失重不合格問題，而加裝空氣攪拌后型材上下膜厚差都在3μm以下，最上面幾支型材也沒有出現(xiàn)膜厚過高的問題，整排型材膜厚更加均勻。

4.結(jié)論

氧化槽加裝空氣攪拌后，槽液溫度更顯均勻，槽液冷卻效果明顯提高，經(jīng)多次跟蹤實驗，氧化膜厚上下差距過大的問題得到明顯改善。氧化膜厚度得到很好的控制，可有效避免因膜厚過高引起的氧化膜上下膜厚差距大、高膜型材爆膜及封孔不良等現(xiàn)象。

(作者單位：山東華建鋁業(yè)集團有限公司）

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1671-3362（2015）12-0064-02