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一、鋁型材立式氧化生產(chǎn)模式簡(jiǎn)介
鋁型材全自動(dòng)立式陽(yáng)極氧化生產(chǎn)線(上排—槽面處理—下排)通常設(shè)計(jì)為U型工作帶(即上、下排工作區(qū)處在平行位置)，這樣可極大優(yōu)化車間場(chǎng)地，下架后的空梁很便捷傳送至上架，大大提高大梁周轉(zhuǎn)效率。
產(chǎn)品立式氧化自動(dòng)生產(chǎn)順序相對(duì)臥式氧化生產(chǎn)固定，只能按上架順序進(jìn)行生產(chǎn)，故在上架前根據(jù)不同品種產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝進(jìn)行上架順序搭配尤為重要，搭配不好極易造成槽面空槽、浪費(fèi)成本等影響。
操作方面相對(duì)于傳統(tǒng)臥式生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，其上、下排工序操作具有顛覆性改變，臥式線需逐支固定在導(dǎo)電桿上(用鋁線或?qū)Ｓ?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>夾具)，且每排支數(shù)在25~50支(每槽50~100)，而立式生產(chǎn)線(以某鋁廠為例)，其設(shè)計(jì)每排可上架168支，每槽3排共504支，而槽面處理過(guò)程基本一致，產(chǎn)能提升約400%。槽面處理過(guò)程中，槽液帶出量少，化工、水、電、氣等單耗低，連續(xù)性批量生產(chǎn)效率高。
二、立式氧化生產(chǎn)實(shí)踐中引進(jìn)新型工藝改善
立式陽(yáng)極氧化自動(dòng)生產(chǎn)線雖在生產(chǎn)效率、能耗、產(chǎn)品質(zhì)量等方面都有顯著提高，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)實(shí)踐和總結(jié)，在各方面還能更進(jìn)一步進(jìn)行改進(jìn)與提升。下面將結(jié)合一些實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，在以下幾方面進(jìn)行簡(jiǎn)要探討。
2.1、上排掛具改善及效果
隨著市場(chǎng)需求增大，在達(dá)到原設(shè)備（詞條“設(shè)備”由行業(yè)大百科提供）生產(chǎn)瓶頸后，則需尋求新的工藝、設(shè)備改進(jìn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。鑒于此，有企業(yè)經(jīng)過(guò)反復(fù)嘗試，結(jié)合生產(chǎn)鋁料特征，開(kāi)發(fā)出新的掛具。
如下圖所示：
圖一 立式氧化上架大梁銅掛鉤及掛料圖
即對(duì)銅掛鉤間距進(jìn)行加密，由原來(lái)每個(gè)銅掛鉤板裝14個(gè)銅夾升級(jí)成每個(gè)銅掛鉤板裝15個(gè)和17個(gè)銅夾兩種規(guī)格，這樣一來(lái)在生產(chǎn)相應(yīng)類別的產(chǎn)品時(shí)，可分別提高產(chǎn)能效率7%和21%。
工藝改善成效：
成本方面，一次性投入對(duì)銅掛鉤進(jìn)行更換升級(jí)，可用舊銅掛鉤以舊換新置換，從而減少成本投入，另需補(bǔ)充相應(yīng)數(shù)量銅夾。
操作方面，只需在上架時(shí)多夾相應(yīng)支數(shù)鋁料，通過(guò)加強(qiáng)上架人員工藝操作技能培訓(xùn)，提高上架速率，在其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)中基本無(wú)影響。全面升級(jí)后，日平均產(chǎn)量提升約20%。
2.2、電解氧化槽液循環(huán)改善及效果
鋁陽(yáng)極氧化定義：即通過(guò)一種電解氧化使鋁及鋁合金的表面形成一層具有防護(hù)性、裝飾性以及一些其他功能特性的氧化膜的過(guò)程。從定義上理解，只包括生成陽(yáng)極氧化膜這一工藝過(guò)程，在該過(guò)程中鋁及鋁合金在電解槽液中作為陽(yáng)極連接到外電源的正極，在電流作用下帶負(fù)電的陰離子遷移到陽(yáng)極表面失去電子放電，金屬鋁離子失去電子成為三價(jià)鋁離子，在水中氧離子與之結(jié)合形成鋁氧化物而不發(fā)生溶解。
而該反應(yīng)的最終結(jié)果則取決于居多因素，包括電解質(zhì)、終產(chǎn)物性質(zhì)、工藝操作條件(如電流、電壓、槽液溫度、時(shí)間)等方面。
其中槽液溫度對(duì)膜質(zhì)量和氧化膜硬度（詞條“硬度”由行業(yè)大百科提供）的影響如下圖所示：
圖二 氧化槽液溫度對(duì)膜厚質(zhì)量的影響 圖三 氧化槽液溫度對(duì)氧化膜硬度的影響
據(jù)上圖數(shù)據(jù)曲線可知，隨著溫度升高，膜質(zhì)量與金屬損失比明顯減小，而且隨著槽液溫度升高生成的氧化膜硬度下降，特別是在生產(chǎn)15μm以上的厚膜時(shí)極易出現(xiàn)氧化膜粉化（詞條“粉化”由行業(yè)大百科提供）現(xiàn)象。此外，氧化膜的耐蝕性和耐磨性都隨著氧化槽液溫度的升高而降低。由此可見(jiàn)控制合理的氧化槽液溫度對(duì)氧化膜的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。
為確保氧化膜的質(zhì)量和性能要求恒定，一般需嚴(yán)格控制槽液溫度在18—22℃直接，而在氧化過(guò)程中需保證溫度波動(dòng)在1℃以內(nèi)為最佳。為控制槽液溫度一般都通過(guò)冷凍機(jī)和熱交換器將槽液進(jìn)行冷卻，然后將冷卻后的槽液經(jīng)過(guò)酸泵抽回氧化槽循環(huán)使用，通常返回氧化槽的槽液由1~2根水管從槽底送入，并在水管上鉆一排小孔，從底部噴射攪動(dòng)使整個(gè)槽液處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而控制槽液溫度相對(duì)均衡(如圖四所示)。有時(shí)為增加槽液攪動(dòng)效果，會(huì)在槽底安裝一條氣管，通過(guò)壓縮空氣鼓氣攪拌，從而降低槽液溫度。
圖四傳統(tǒng)鋁陽(yáng)極氧化(立式)槽內(nèi)循環(huán)截面圖
但由于立式氧化槽體較深，依靠槽底一根循環(huán)管噴出槽液對(duì)槽液攪動(dòng)效果不明顯，由其是工件上端溫度隨著電解反應(yīng)發(fā)熱容易造成局部槽液溫度過(guò)高，而若采取空氣攪拌，因槽體較深隨著氣泡上升壓力減小導(dǎo)致頂部槽液翻滾又過(guò)大，極其不利于氧化膜生成。對(duì)此，有企業(yè)經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)研究測(cè)試，最終將原槽液循環(huán)管管徑改小，并分流出多個(gè)小口徑側(cè)管安裝在陰極（詞條“陰極”由行業(yè)大百科提供）板后方，將槽液噴出孔孔徑改小，在保證總出水流量低于循環(huán)泵額定流量的情況下，根據(jù)循環(huán)泵功率選好相應(yīng)出水管大小及鉆孔（詞條“鉆孔”由行業(yè)大百科提供）大小，盡可能多而均勻的增加循環(huán)管上出水孔，并調(diào)整出水方向向上或向下與工件呈45°角從陰極板間隙中噴出(如圖五所示)。
圖五改進(jìn)后鋁陽(yáng)極氧化(立式)槽內(nèi)循環(huán)截面圖
工藝改善成效：
經(jīng)過(guò)上述氧化槽液循環(huán)管改造后，在一定程度上保證了更大范圍內(nèi)槽液溫度的均勻性（詞條“均勻性”由行業(yè)大百科提供），且整體槽液翻滾不會(huì)產(chǎn)生巨浪，有利于均勻穩(wěn)定性成膜，可有效控制膜厚在1~3μm內(nèi)波動(dòng)，同時(shí)大量減少起粉、欠膜等氧化表面缺陷的產(chǎn)生，有效提高成品率。
成本方面，一次性投入對(duì)循環(huán)管進(jìn)行升級(jí)更換，而生產(chǎn)中因膜厚更加穩(wěn)定，可有效降低電單耗10%以上。
工藝操作方面：與原操作一致。
2.3、槽面清洗水循環(huán)使用
鋁型材常見(jiàn)氧化表面處理工藝過(guò)程中，在槽面每經(jīng)過(guò)一道主作用槽處理后，都需經(jīng)過(guò)1~2次水洗，以清除表面雜質(zhì)和防止槽液交叉污染。然而，傳統(tǒng)水洗工藝槽設(shè)計(jì)通常為每個(gè)槽獨(dú)立進(jìn)出水，而為保證水洗效果，必須保持槽內(nèi)水的流動(dòng)性，則需保證一定量的進(jìn)出水流量，而出水全部排放至廢水處理中心，利用率極低，且增加廢水處理難度。
經(jīng)過(guò)不斷嘗試與創(chuàng)新，結(jié)合相應(yīng)化學(xué)藥劑調(diào)整，將原來(lái)多道獨(dú)立進(jìn)出水管道改造串聯(lián)成一道進(jìn)出水，但同樣受藥劑制約，堿蝕槽前后水槽暫不能串聯(lián)(如圖六所示)，此外，將氧化銅座、硅機(jī)等設(shè)備降溫水集中引入到堿蝕后水洗槽。
圖五氧化槽面清洗水循環(huán)使用改善前后示意圖
工藝改善成效：
操作方面：先從后往前逐個(gè)水槽串聯(lián)進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)，合格后再往前增加串聯(lián)水槽數(shù)繼續(xù)試驗(yàn)，直至將所有相同性質(zhì)的水槽進(jìn)行串聯(lián)使用。
成本方面，需對(duì)相應(yīng)水槽槽體進(jìn)行管道串聯(lián)，并用閥門(mén)進(jìn)行控制，通過(guò)一系列改善后，相比改造前后可減少?gòu)U水排放約40%~50%
三、結(jié)束語(yǔ)
隨著生產(chǎn)工藝、設(shè)備的不斷創(chuàng)新發(fā)展，生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本也逐漸改善，導(dǎo)致鋁材市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，為此，提高生產(chǎn)效率、降低能耗、生產(chǎn)綠色環(huán)保型產(chǎn)品成了各生產(chǎn)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)因素。只有在實(shí)際生產(chǎn)中，通過(guò)不斷總結(jié)與技術(shù)創(chuàng)新，才能使企業(yè)立于不敗之地。
參考文獻(xiàn)
【1】朱祖芳，施瑞祥. 鋁的化學(xué)預(yù)處理. 鋁合金陽(yáng)極氧化與表面處理技術(shù)，2010:247-257
