氧化槽壓縮空氣攪拌系統(tǒng)對(duì)氧化膜厚均勻性的影響

李強(qiáng) 張洪亮 潘永峰 張益軍

氧化槽壓縮空氣攪拌系統(tǒng)對(duì)氧化膜厚均勻性的影響

李強(qiáng) 張洪亮 潘永峰 張益軍

某廠氧化車間對(duì)原先氧化槽進(jìn)行了改進(jìn)，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(guò)對(duì)改進(jìn)前后單排型材上下氧化膜厚度的跟蹤記錄，對(duì)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(yáng)極氧化槽槽液溫度是型材陽(yáng)極氧化過(guò)程中影響氧化膜厚度、氧化膜結(jié)構(gòu)和孔徑的一個(gè)重要因素。氧化膜生成時(shí)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(yáng)極氧化槽體積，按理論計(jì)算，陽(yáng)極氧化面積為150m2、膜厚為AA15級(jí)的鋁合金型材，槽液溫度升高3.5℃左右。而型材陽(yáng)極氧化工藝標(biāo)準(zhǔn)要求：型材氧化過(guò)程中，槽液溫度必須控制在18～23℃范圍內(nèi)。溫度過(guò)低，則陰陽(yáng)極間電壓增大，氧化膜成膜幔，型材陽(yáng)極氧化效率不高，氧化膜孔細(xì)，從而電源單耗增加，著色效果亦受影響；溫度過(guò)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(jiàn)，氧化槽槽液溫度保持，對(duì)于陽(yáng)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(yáng)極氧化過(guò)程中為使產(chǎn)生于膜層表面的熱量快速擴(kuò)散，防止局部過(guò)熱及槽液整體升溫過(guò)高，常規(guī)工藝采取一定的強(qiáng)制制冷措施?，F(xiàn)在車間內(nèi)槽液冷卻循環(huán)系統(tǒng)由冷卻塔、冰機(jī)、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(jìn)入熱交換器冷卻后從槽底再泵入槽內(nèi)。整個(gè)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(yáng)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(jí)及以上膜厚的型材時(shí)因型材陽(yáng)極氧化面積大，氧化時(shí)間長(zhǎng)，槽液循環(huán)能力和冰機(jī)降溫能力有限等制約因素，造成氧化槽液上下溫差大，進(jìn)而使同排型材氧化膜厚上下差距較大，嚴(yán)重時(shí)一掛型材最上面幾支料的膜厚會(huì)比下面的高出6～7μm，氧化膜過(guò)厚過(guò)高易引起爆膜和封孔不良等問(wèn)題，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2.對(duì)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(guò)程中槽溫升高過(guò)快等問(wèn)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(duì)每個(gè)陽(yáng)極氧化槽內(nèi)壓縮空氣攪拌系統(tǒng)進(jìn)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(gè)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(duì)陰極板之間，用于攪拌氣泡上浮路徑全部在陽(yáng)極氧化陰、陽(yáng)極之間（型材與陰極板之間）。由于氣泡的加入，使得陽(yáng)極氧化電壓增大甚至出現(xiàn)浮動(dòng)。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(dòng)活在氧化槽內(nèi)晃動(dòng)，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(lái)，車間內(nèi)只有3#、4#槽安裝有出氣管道，且無(wú)控制出氣量的閥門，不能隨氧化不同膜厚的型材而對(duì)出氣量進(jìn)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(jìn)入陰陽(yáng)極之間擾亂氧化電壓；不再直吹型材，避免了型材晃動(dòng)；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(shí)測(cè)氧化膜厚

表2 加裝空氣攪拌后單排型材實(shí)測(cè)氧化膜厚

3.改造前后單排型材氧化膜厚數(shù)據(jù)對(duì)比

跟蹤記錄了單排型材上、中、下氧化膜厚度，對(duì)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(guò)表1和表2的數(shù)據(jù)對(duì)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(shí)，改造前后上下膜厚差都在1～2μm之間，改造前后沒(méi)有明顯變化；但是在做膜厚為15μm以上的型材時(shí)，改造前上下膜厚差都在3μm以上，有時(shí)差距能到6、7μm，表現(xiàn)為最上面幾支型材膜厚特別高，遠(yuǎn)超出要求的膜厚，這樣很容易完成因膜厚過(guò)高引起的氧化膜爆膜破裂和封孔失重不合格問(wèn)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(méi)有出現(xiàn)膜厚過(guò)高的問(wèn)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(shí)驗(yàn)，氧化膜厚上下差距過(guò)大的問(wèn)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(guò)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(tuán)有限公司）

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1671-3362（2015）12-0064-02