太陽能鋁型材陽極氧化手藝 難點闡明

　金屬或合金的電化學氧化。將金屬或合金的制件作為陽極，采取 電解的方式 使其外面 構(gòu)成 氧化物薄膜。金屬氧化物薄膜改變了外面 狀況 和機能 ，如外面 著色，提高耐侵蝕 性 、加強 耐磨性及硬度，回護金屬外面 等。例如鋁陽極氧化，將鋁及其合金置于響應 電解液(如硫酸、鉻酸、草酸等)中作為陽極，在特定前提 和外加電流感化 下，進行電解。陽極的鋁或其合金氧化 ，外面 上構(gòu)成 氧化鋁薄層 ，其厚度為5～20微米 ，硬質(zhì)陽極氧化膜可達60～200微米 。陽極氧化后的鋁或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可達250～500公斤 /平方毫米，精良的耐熱性 ，硬質(zhì)陽極氧化膜熔點高達2320K ，優(yōu)秀 的絕緣性 ，耐擊穿電壓高達2000V ，加強 了抗侵蝕 機能 ，在ω=0.03NaCl鹽霧中經(jīng)幾千小時不侵蝕 。氧化膜薄層中具豐年 夜 量的微孔，可吸附各類 潤滑劑，適合制造發(fā)念頭 氣缸或其他耐磨零件；膜微孔吸附能力強可著色成各類 美不雅 艷麗的色采 。有色金屬或其合金（如鋁、鎂及其合金等）都可進行陽極氧化處置，這類 方式 普遍 用于機械零件，飛機汽車部件，細密儀器及無線電器材，日用品和建筑裝潢 等方面。

摘要：今朝 世界經(jīng)濟蘇醒 仍不清朗，但光伏家產(chǎn)桂林一枝 。本文介紹了光伏家產(chǎn)鏈中太陽能鋁型材在外面 處置進程 中所碰到 的幾個主要問題，按照作者多年的研究和出產(chǎn)實踐，闡清楚明了 泛起 問題的一些緣由 ，并提出響應 的解決法子。

關(guān)頭詞：太陽能；鋁型材；陽極氧化

　　為了知足 不竭增進 的能源需求，太陽能正敏捷 突起 為今朝 可行使 的能源中最可行的選擇之一。歐洲今朝 是全球最年夜 的光伏發(fā)電市場，估計 到2021年，太陽能電力將知足 歐洲15%的電力需求。太陽能具有可再生和環(huán)保等方面的特點，這類 優(yōu)勢讓包孕 中國在內(nèi)的許多國度 將太陽能作為重點成長 的新能源家產(chǎn)。中國年夜 陸光伏產(chǎn)物 主要供給 給歐美市場，國內(nèi)市場份額很小。近些年 來，由于歐美列國 市場需求的增年夜 ，我國光伏家產(chǎn)獲得 了快速的成長 ，比來 5年的年均增進 速度到達 40%以上。在政策進一步加年夜 攙扶 力度的后臺下，將來 光伏家產(chǎn)的增進 前景將更加 遼闊 。

　　估計 2021年我國出產(chǎn)的太陽能鋁型材總產(chǎn)量高達近50萬噸。太陽能鋁型材（平常為6063鋁合金）分歧 于通俗 的建筑鋁型材，不管 是內(nèi)涵 質(zhì)量，還是外面 質(zhì)量，一般都要求更高，稀奇是額外有貼復合膜要求，出產(chǎn)廠家常常 因制品 率不高，或時有泛起 退貨現(xiàn)象，致使 出產(chǎn)本錢 難以下降 。本文針對高品質(zhì)太陽能鋁型材在陽極氧化外面 處置進程 中所碰到 的幾個主要問題，提出響應 的一些適用 解決法子，供同業(yè) 們參考。

1. 存在組織條紋

　　我們看到的擠壓坯料外面 條紋一般有二種，一種是由擠壓模具定徑帶外面 粗拙 或粘粒所引發(fā) 的擠壓痕，這類 缺點 經(jīng)常 在擠壓坯料階段便可 見，缺點 嚴重時也有手感，其實很稍微 的擠壓痕不影響美不雅 ，經(jīng)噴砂處置或恰當 耽誤 堿洗時候 后也輕易 消弭 ；另外一 種是內(nèi)涵 組織條紋，在擠壓坯料階段年夜 都不克不及 發(fā)現(xiàn)，但只要經(jīng)短暫堿洗后就顯現(xiàn) ，組織條紋平常貫穿 于工件的全部 壁厚，是以 ，隨堿洗時候 越長，常常 外面 條紋越明明。

　　組織條紋一般由焊合不良、金屬活動 不平均 和鑄棒表皮物三種緣由 引發(fā) 。對太陽能鋁型材在模具設計時，年夜 都將焊合線移至非裝潢 面或角上，是以 ，太陽能鋁型材的組織條紋缺點 可認為主要有金屬活動 不平均 和鑄棒表皮物二種緣由 引發(fā) 。

　　1）金屬活動 不平均

　　當一個工件外面 的對應另外一 面存在厚度轉(zhuǎn)變 時（見圖1），在工件的擠壓進程 中就輕易 發(fā)生 金屬活動 不平均 現(xiàn)象，即a區(qū)的流出速度與b區(qū)存在必然 差別 ，或遭到 附加拉應力感化 ，或遭到 附加壓應力感化 。由于附加

　　應力的存在，使兩區(qū)對原始晶粒的破裂 情形 與隨后的再結(jié)晶修復進程 有所分歧 ，繼而致使 工件外面 存在顯眼的外不雅 差別 ，即泛起 組織條紋，消弭 這類 組織條紋主要從改良模具設計、模具加工和模具調(diào)養(yǎng) 著手。但單就擠壓坯料而言，即便 是經(jīng)由 時效熱處置后，也常常 很難判定 該擠壓材是不是 存在由于金屬活動 不平均 所引發(fā) 的組織條紋。如在擠壓時不實時發(fā)現(xiàn)，待年夜 量擠壓坯料進入陽極氧化車間才發(fā)現(xiàn)，那為時已晚，就會造成不行填補 的經(jīng)濟損掉 。出產(chǎn)廠家對照 行之有用 的一種簡單方式 ：將試模根基 及格 的擠壓坯料實時送往陽極氧化車間用堿洗法顯現(xiàn)實驗 ，當肯定 無組織條紋后方進行批量出產(chǎn)為妥。

　　2）鑄棒表皮物

　　擠壓鑄棒的表皮一般存在較多的氧化物，Mg2Si和AIFeSi金屬間化合物也常常 偏高［1］，在正常的擠壓進程 中，鑄棒表皮物根基 上都留在擠壓壓余內(nèi)，但在以下 幾種情形 下會隨擠壓流入工件內(nèi)：

　　a)鑄棒溫度低于擠壓筒溫度 相對擠壓筒溫度，假如 鑄棒溫度太低，由于發(fā)生 的磨擦 力太年夜 ，會改變鑄棒表皮物的擠壓流型，致使 表皮物經(jīng)由過程 模型 后流入擠壓工件內(nèi)。表皮物常以線狀流入工件，在陽極氧化堿洗進程 中，因表皮物與基體金屬存在侵蝕 差別 而泛起 外不雅 條紋。平常擠壓筒溫度取390～420℃，鑄棒加熱溫度取460～500℃。

b)鑄棒外面 油污太多 鑄棒外面 存在油污的多與少，必然 水平 會影響鑄棒表皮物的擠壓流型。油污多會使鑄棒表皮與擠壓筒內(nèi)壁磨擦 力下降，在擠壓進程 中表皮物的活動 趨于加速 ，因此 輕易 流入工件，構(gòu)成 外不雅 組織條紋。出產(chǎn)廠家需連結(jié) 鑄棒外面 清潔，對外面 存在較多油污的鑄棒可用一般洗潔精溶液清洗清潔 。

　　c)擠壓筒內(nèi)壁殘留物較多 當擠壓筒與擠壓墊間隙過年夜 ，稀奇是當擠壓筒泛起 不正常鼓形現(xiàn)象時，擠壓筒內(nèi)壁會余積較多鑄棒表皮物，在這類 情形 下擠壓工件上不免 泛起 組織條紋。對應辦法 ：查抄擠壓筒與擠壓墊的合營 尺寸是不是 公道 ；每班1～2次用清算 墊處置擠壓筒內(nèi)壁殘留物；一旦發(fā)現(xiàn)擠壓筒泛起 鼓形，實時改換擠壓筒；按期 對擠壓軸與擠壓筒進行對中調(diào)劑 。

2. 外不雅 紛歧 致

　　外不雅 的一致性主要觸及 色彩 、細膩度與光澤度三個問題。今朝 我國太陽能鋁型材外面 處置工藝名目繁多，一般來講 隨外面 處置工藝分歧 ，分歧 水平 上城市對色彩 、細膩度與光澤度發(fā)生 影響。

　　今朝 國內(nèi)太陽能鋁型材的砂面處置都采取 機械噴砂，固然 砂粒年夜 小會直接影響產(chǎn)物 外不雅 的細膩度。國內(nèi)的機械噴砂機現(xiàn)有噴鋼砂與玻璃砂兩種，二者 就光澤度而言，用玻璃砂獲得 的砂面比鋼砂光澤度要好，外不雅 色彩 趨白，而鋼砂處置外面 相對趨灰一點，因此 在陽極氧化堿洗時應恰當 耽誤 時候 。一般對用玻璃砂處置的鋁型材后道堿洗時候 為2～4min，對用鋼砂處置的鋁型材堿洗時候 為5～8min。鋼砂處置的一個最年夜 長處 是輕易 消弭 稍微 的擠壓痕，對擠壓坯料外面 質(zhì)量要求相對較低。

　　年夜 多半 太陽能鋁型材要求≥15?m陽極氧化膜，如在陽極氧化進程 中采取 通俗 的冷封鎖處置，即便 在冷封鎖槽液中到場 必然 量的乙酸鈷進行色彩 填補 ，也不免 解決封鎖后色彩 發(fā)綠問題，歐美國度 習慣視鋁型材封鎖發(fā)綠為一種產(chǎn)物 缺點 ，是以 ，國內(nèi)出產(chǎn)太陽能鋁型材廠家紛紜 改用封鎖發(fā)綠現(xiàn)象相對較輕的中溫封鎖工藝。在抗熱裂性方面，中溫封鎖工藝也好過 通俗 的冷封鎖。

　　即便 是采取 一樣 的出產(chǎn)工藝，統(tǒng)一 廠家出產(chǎn)出的分歧 批次太陽能鋁型材，也經(jīng)常 泛起 外不雅 細膩度與光澤度紛歧 致的問題。有關(guān)這兩個問題發(fā)生 的一些緣由 及解決法子歸納以下 ：

　　1）細膩度紛歧 致

　　在微不雅 上，鋁合金外面 都是由晶粒和晶界所構(gòu)成 ［2］，晶粒年夜 小和晶界粗細的改變即引發(fā) 外不雅 細膩度的改變，是以 ，外面 細膩度紛歧 致素質(zhì) 上就是外面 的晶粒年夜 小或晶界粗細紛歧 致。人們常常 青睞那些柔和、細膩的外不雅 ，這就需要相對晶粒小、晶界細的組織構(gòu)造 。為獲得 不變的晶粒小、晶界細的組織構(gòu)造 ，主要留意 以下 兩點：

　　a)不變擠壓用鑄棒的質(zhì)量 國度 尺度 對擠壓用鑄棒晶粒度要求≤2級，鑄棒的晶粒度年夜 小無疑對擠壓工件的晶粒年夜 小有必然 的遺傳性。對證 量要求高的廠家，擠壓出產(chǎn)應選用均質(zhì)鑄棒，鑄棒經(jīng)由 平均 化退火處置可消弭 鑄棒內(nèi)部組織偏析和鍛造 應力，細化晶粒，改良 鑄棒下一步壓力加工狀況 和終究 產(chǎn)物 的機能 ［3］。

　　但不要時而用均質(zhì)鑄棒，時而又用通俗 鑄棒，最好也不要采取 多家出產(chǎn)的鑄棒，如許 因擠壓鑄棒多樣化，會致使 擠壓坯料組織構(gòu)造 不不變。

　　b)不變工件的擠壓出口溫度 擠壓出口溫度是一個異常 主要 的工藝參數(shù)，對鑄棒加熱溫度節(jié)制 和對擠壓速度節(jié)制 ，其實，歸根結(jié)柢 是對擠壓出口溫度節(jié)制 。擠壓出口溫度不單影響工件的機械機能 ，也影響著工件隨后外面 處置的外不雅 ，當擠壓出口溫度太高時，工件的粗晶現(xiàn)象就不行避免。單就擠壓坯料而言，也難判定 工件是不是 存在粗晶現(xiàn)象，出產(chǎn)廠家可用外面 熱電偶溫度計對擠壓出口溫度進行出產(chǎn)現(xiàn)場節(jié)制 。

　　2）光澤度紛歧 致

　　光澤度紛歧 致觸及 的可能緣由 許多 ，基材成份 有較年夜 差別 無疑會致使 工件光澤度紛歧 致，一般基材的雜質(zhì)含量越高，工件的光澤度也就越低。對擠壓而言，在節(jié)制 擠壓出口溫度的情形 下，一般擠壓速度越快，則工件外面 越亮光 ；擠壓后的風冷淬火如不足，在引發(fā) 再結(jié)晶晶粒粗年夜 、強化相Mg2Si富集的同時，也使工件外面 的亮度下降。對陽極氧化而言，堿洗工藝前提 對光澤度影響最年夜 ，一般堿洗速度越快，工件的光澤度越高。是以 ，要連結(jié) 工件外面 的光澤度一致，主要需要不變擠壓鑄棒的合金成份 ，不變擠壓速度、風冷淬火前提 ，不變陽極氧化的堿洗速度。

3. 貼復合膜粘膠

　　太陽能鋁型材分歧 于通俗 的建筑鋁型材，一個附加的產(chǎn)物 要求是每根產(chǎn)物 需要貼復合膜回護，而且 要求所貼復合膜既粘合牢靠 ，又要求待復合膜扯開 后太陽能鋁型材外面 不存在粘膠現(xiàn)象。這類 要求對采取 冷封鎖工藝的廠家經(jīng)常 不是問題，與通俗 建筑鋁型材比擬 冷封鎖工藝前提 仿佛 不要何為 么 轉(zhuǎn)變 ，但對采取 中溫封鎖工藝的廠家經(jīng)常 是一個頭痛的問題。這主如果 冷封鎖與中溫封鎖二者 工藝的封鎖機理分歧 ，二者 需要“陳化”的時候 分歧 。許多 中溫封鎖工藝利用 廠家采納耽誤 貼膜前的停放時候 來減緩 粘膠問題，這需要車間有足夠空間與周轉(zhuǎn)車輛。江蘇江陰東華鋁材科技材料有限公司不管 是按品質(zhì)，還是按產(chǎn)量，是國內(nèi)公認的出產(chǎn)太陽能鋁型材龍頭企業(yè)，今朝 太陽能鋁型材月產(chǎn)量高達6000余噸，陽極氧化電泳材約占30%，陽極氧化封鎖材約占70%（此中中溫封鎖材約80%），在唯一 的出產(chǎn)空間內(nèi)完成如斯 寵年夜 的產(chǎn)量，常常 不許可稍長的停放時候 ，該公司靠強化出產(chǎn)工藝的辦理，靠選用優(yōu)良 的出產(chǎn)原輔材料，較好地解決了貼復合膜粘膠問題。國內(nèi)典型的中溫封鎖工藝前提 見表1。

表1 國內(nèi)典型的中溫封鎖工藝前提

工藝前提

一般利用 前提

最好 利用 前提

Ni2+

0.8～1.4g/L

1.0～1.2g/L

pH值

5.8 ～6.5

6.0 ～6.2

溫度

47～54℃

49～52℃

時候

0.8 ～1.2min/?m 隨槽液的pH值與槽液溫度而變

注：當Ni2+缺少 時補加乙酸鎳，JH-200中溫封鎖劑*一般按乙酸鎳加量的1：1添加

*為中國.邃密 化學品團體 有限公司產(chǎn)物 。

為避免 貼復合膜粘膠，主要應留意 以下 幾點：

　　1）擠壓坯料不克不及 泛起 粗晶或粗晶帶組織

　　粗晶組織主如果 由擠壓工件的出口溫渡過 高和風冷淬火能力不敷 所引發(fā) ，粗晶外面 常常 比細膩外面 更輕易 發(fā)生復合膜粘膠現(xiàn)象。

　　2）堿洗時避免 泛起 外面 干貼現(xiàn)象

　　當堿洗槽液與處置鋁材之間的回響反映 速渡過 快（由高濃度或高溫引發(fā) ），或鋁材堿洗后吊起至水洗轉(zhuǎn)移速度太慢，或堿洗槽的槽端吹風機風力過年夜 時，就輕易 泛起 處置鋁材外面 干貼現(xiàn)象。一旦泛起 這類 現(xiàn)象，即便 耽誤 后道的中和處置時候 ，也沒法 洗凈處置鋁材的外面 ，由此，會泛起 貼復合膜粘膠現(xiàn)象。

　　3）選用適合 的中溫封鎖劑

　　今朝 國內(nèi)的中溫封鎖劑主要組分年夜 致有二類：一類是乙酸鎳、乙酸鈉與硼酸組分；另外一 類是乙酸鎳、有機胺與有機溶劑組分。用于太陽能鋁型材的中溫封鎖劑，不宜工藝規(guī)模太小 、封鎖速渡過 快，否則 現(xiàn)實 出產(chǎn)操作難以節(jié)制 。由于 假如 是封鎖質(zhì)量欠好 ，固然 會貼復合膜粘膠，但當過封鎖，特別 是泛起 外面 起灰時，也會泛起 貼復合膜粘膠現(xiàn)象。

　　4）選用粘度適合 的復合膜

　　貼復合膜粘膠問題無疑也與復合膜自己 有關(guān)，復合膜出產(chǎn)廠家要與太陽能鋁型材廠家調(diào)和 ，以肯定 最適合 的復合膜粘度。

PS:

　　所謂鋁的陽極氧化是一種電解氧化進程 ，在該進程 中，鋁和鋁合金的外面 平常轉(zhuǎn)化為一層氧化膜，這層氧化膜具有回護性、裝潢 性和 一些其他的功能特征 。從這個界說 動身 的鋁的陽極氧化，只包孕 生成陽極氧化膜這一部份 工藝進程