太阳能铝型材阳极氧化手艺 难点阐明

　金属或合金的电化学氧化。将金属或合金的制件作为阳极，采取 电解的方式 使其外面 构成 氧化物薄膜。金属氧化物薄膜改变了外面 状况 和机能 ，如外面 着色，提高耐侵蚀 性 、加强 耐磨性及硬度，回护金属外面 等。例如铝阳极氧化，将铝及其合金置于响应 电解液(如硫酸、铬酸、草酸等)中作为阳极，在特定前提 和外加电流感化 下，进行电解。阳极的铝或其合金氧化 ，外面 上构成 氧化铝薄层 ，其厚度为5～20微米 ，硬质阳极氧化膜可达60～200微米 。阳极氧化后的铝或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可达250～500公斤 /平方毫米，精良的耐热性 ，硬质阳极氧化膜熔点高达2320K ，优秀 的绝缘性 ，耐击穿电压高达2000V ，加强 了抗侵蚀 机能 ，在ω=0.03NaCl盐雾中经几千小时不侵蚀 。氧化膜薄层中具丰年 夜 量的微孔，可吸附各类 润滑剂，适合制造发念头 气缸或其他耐磨零件；膜微孔吸附能力强可着色成各类 美不雅 艳丽的色采 。有色金属或其合金（如铝、镁及其合金等）都可进行阳极氧化处置，这类 方式 普遍 用于机械零件，飞机汽车部件，细密仪器及无线电器材，日用品和建筑装潢 等方面。

摘要：今朝 世界经济苏醒 仍不清朗，但光伏家产桂林一枝 。本文介绍了光伏家产链中太阳能铝型材在外面 处置进程 中所碰到 的几个主要问题，按照作者多年的研究和出产实践，阐清楚明了 泛起 问题的一些缘由 ，并提出响应 的解决法子。

关头词：太阳能；铝型材；阳极氧化

　　为了知足 不竭增进 的能源需求，太阳能正敏捷 突起 为今朝 可行使 的能源中最可行的选择之一。欧洲今朝 是全球最年夜 的光伏发电市场，估计 到2021年，太阳能电力将知足 欧洲15%的电力需求。太阳能具有可再生和环保等方面的特点，这类 优势让包孕 中国在内的许多国度 将太阳能作为重点成长 的新能源家产。中国年夜 陆光伏产物 主要供给 给欧美市场，国内市场份额很小。近些年 来，由于欧美列国 市场需求的增年夜 ，我国光伏家产获得 了快速的成长 ，比来 5年的年均增进 速度到达 40%以上。在政策进一步加年夜 搀扶 力度的后台下，将来 光伏家产的增进 前景将更加 辽阔 。

　　估计 2021年我国出产的太阳能铝型材总产量高达近50万吨。太阳能铝型材（平常为6063铝合金）分歧 于通俗 的建筑铝型材，不管 是内涵 质量，还是外面 质量，一般都要求更高，稀奇是额外有贴复合膜要求，出产厂家常常 因制品 率不高，或时有泛起 退货现象，致使 出产本钱 难以下降 。本文针对高品质太阳能铝型材在阳极氧化外面 处置进程 中所碰到 的几个主要问题，提出响应 的一些适用 解决法子，供同业 们参考。

1. 存在组织条纹

　　我们看到的挤压坯料外面 条纹一般有二种，一种是由挤压模具定径带外面 粗拙 或粘粒所引发 的挤压痕，这类 缺点 经常 在挤压坯料阶段便可 见，缺点 严重时也有手感，其实很稍微 的挤压痕不影响美不雅 ，经喷砂处置或恰当 耽误 碱洗时候 后也轻易 消弭 ；另外一 种是内涵 组织条纹，在挤压坯料阶段年夜 都不克不及 发现，但只要经短暂碱洗后就显现 ，组织条纹平常贯穿 于工件的全部 壁厚，是以 ，随碱洗时候 越长，常常 外面 条纹越明明。

　　组织条纹一般由焊合不良、金属活动 不平均 和铸棒表皮物三种缘由 引发 。对太阳能铝型材在模具设计时，年夜 都将焊合线移至非装潢 面或角上，是以 ，太阳能铝型材的组织条纹缺点 可认为主要有金属活动 不平均 和铸棒表皮物二种缘由 引发 。

　　1）金属活动 不平均

　　当一个工件外面 的对应另外一 面存在厚度转变 时（见图1），在工件的挤压进程 中就轻易 发生 金属活动 不平均 现象，即a区的流出速度与b区存在必然 差别 ，或遭到 附加拉应力感化 ，或遭到 附加压应力感化 。由于附加

　　应力的存在，使两区对原始晶粒的破裂 情形 与随后的再结晶修复进程 有所分歧 ，继而致使 工件外面 存在显眼的外不雅 差别 ，即泛起 组织条纹，消弭 这类 组织条纹主要从改良模具设计、模具加工和模具调养 着手。但单就挤压坯料而言，即便 是经由 时效热处置后，也常常 很难判定 该挤压材是不是 存在由于金属活动 不平均 所引发 的组织条纹。如在挤压时不实时发现，待年夜 量挤压坯料进入阳极氧化车间才发现，那为时已晚，就会造成不行填补 的经济损掉 。出产厂家对照 行之有用 的一种简单方式 ：将试模根基 及格 的挤压坯料实时送往阳极氧化车间用碱洗法显现实验 ，当肯定 无组织条纹后方进行批量出产为妥。

　　2）铸棒表皮物

　　挤压铸棒的表皮一般存在较多的氧化物，Mg2Si和AIFeSi金属间化合物也常常 偏高［1］，在正常的挤压进程 中，铸棒表皮物根基 上都留在挤压压余内，但在以下 几种情形 下会随挤压流入工件内：

　　a)铸棒温度低于挤压筒温度 相对挤压筒温度，假如 铸棒温度太低，由于发生 的磨擦 力太年夜 ，会改变铸棒表皮物的挤压流型，致使 表皮物经由过程 模型 后流入挤压工件内。表皮物常以线状流入工件，在阳极氧化碱洗进程 中，因表皮物与基体金属存在侵蚀 差别 而泛起 外不雅 条纹。平常挤压筒温度取390～420℃，铸棒加热温度取460～500℃。

b)铸棒外面 油污太多 铸棒外面 存在油污的多与少，必然 水平 会影响铸棒表皮物的挤压流型。油污多会使铸棒表皮与挤压筒内壁磨擦 力下降，在挤压进程 中表皮物的活动 趋于加速 ，因此 轻易 流入工件，构成 外不雅 组织条纹。出产厂家需连结 铸棒外面 清洁，对外面 存在较多油污的铸棒可用一般洗洁精溶液清洗清洁 。

　　c)挤压筒内壁残留物较多 当挤压筒与挤压垫间隙过年夜 ，稀奇是当挤压筒泛起 不正常鼓形现象时，挤压筒内壁会余积较多铸棒表皮物，在这类 情形 下挤压工件上不免 泛起 组织条纹。对应办法 ：查抄挤压筒与挤压垫的合营 尺寸是不是 公道 ；每班1～2次用清算 垫处置挤压筒内壁残留物；一旦发现挤压筒泛起 鼓形，实时改换挤压筒；按期 对挤压轴与挤压筒进行对中调剂 。

2. 外不雅 纷歧 致

　　外不雅 的一致性主要触及 色彩 、细腻度与光泽度三个问题。今朝 我国太阳能铝型材外面 处置工艺名目繁多，一般来讲 随外面 处置工艺分歧 ，分歧 水平 上城市对色彩 、细腻度与光泽度发生 影响。

　　今朝 国内太阳能铝型材的砂面处置都采取 机械喷砂，固然 砂粒年夜 小会直接影响产物 外不雅 的细腻度。国内的机械喷砂机现有喷钢砂与玻璃砂两种，二者 就光泽度而言，用玻璃砂获得 的砂面比钢砂光泽度要好，外不雅 色彩 趋白，而钢砂处置外面 相对趋灰一点，因此 在阳极氧化碱洗时应恰当 耽误 时候 。一般对用玻璃砂处置的铝型材后道碱洗时候 为2～4min，对用钢砂处置的铝型材碱洗时候 为5～8min。钢砂处置的一个最年夜 长处 是轻易 消弭 稍微 的挤压痕，对挤压坯料外面 质量要求相对较低。

　　年夜 多半 太阳能铝型材要求≥15?m阳极氧化膜，如在阳极氧化进程 中采取 通俗 的冷封锁处置，即便 在冷封锁槽液中到场 必然 量的乙酸钴进行色彩 填补 ，也不免 解决封锁后色彩 发绿问题，欧美国度 习惯视铝型材封锁发绿为一种产物 缺点 ，是以 ，国内出产太阳能铝型材厂家纷纭 改用封锁发绿现象相对较轻的中温封锁工艺。在抗热裂性方面，中温封锁工艺也好过 通俗 的冷封锁。

　　即便 是采取 一样 的出产工艺，统一 厂家出产出的分歧 批次太阳能铝型材，也经常 泛起 外不雅 细腻度与光泽度纷歧 致的问题。有关这两个问题发生 的一些缘由 及解决法子归纳以下 ：

　　1）细腻度纷歧 致

　　在微不雅 上，铝合金外面 都是由晶粒和晶界所构成 ［2］，晶粒年夜 小和晶界粗细的改变即引发 外不雅 细腻度的改变，是以 ，外面 细腻度纷歧 致素质 上就是外面 的晶粒年夜 小或晶界粗细纷歧 致。人们常常 青睐那些柔和、细腻的外不雅 ，这就需要相对晶粒小、晶界细的组织构造 。为获得 不变的晶粒小、晶界细的组织构造 ，主要留意 以下 两点：

　　a)不变挤压用铸棒的质量 国度 尺度 对挤压用铸棒晶粒度要求≤2级，铸棒的晶粒度年夜 小无疑对挤压工件的晶粒年夜 小有必然 的遗传性。对证 量要求高的厂家，挤压出产应选用均质铸棒，铸棒经由 平均 化退火处置可消弭 铸棒内部组织偏析和锻造 应力，细化晶粒，改良 铸棒下一步压力加工状况 和终究 产物 的机能 ［3］。

　　但不要时而用均质铸棒，时而又用通俗 铸棒，最好也不要采取 多家出产的铸棒，如许 因挤压铸棒多样化，会致使 挤压坯料组织构造 不不变。

　　b)不变工件的挤压出口温度 挤压出口温度是一个异常 主要 的工艺参数，对铸棒加热温度节制 和对挤压速度节制 ，其实，归根结柢 是对挤压出口温度节制 。挤压出口温度不单影响工件的机械机能 ，也影响着工件随后外面 处置的外不雅 ，当挤压出口温度太高时，工件的粗晶现象就不行避免。单就挤压坯料而言，也难判定 工件是不是 存在粗晶现象，出产厂家可用外面 热电偶温度计对挤压出口温度进行出产现场节制 。

　　2）光泽度纷歧 致

　　光泽度纷歧 致触及 的可能缘由 许多 ，基材成份 有较年夜 差别 无疑会致使 工件光泽度纷歧 致，一般基材的杂质含量越高，工件的光泽度也就越低。对挤压而言，在节制 挤压出口温度的情形 下，一般挤压速度越快，则工件外面 越亮光 ；挤压后的风冷淬火如不足，在引发 再结晶晶粒粗年夜 、强化相Mg2Si富集的同时，也使工件外面 的亮度下降。对阳极氧化而言，碱洗工艺前提 对光泽度影响最年夜 ，一般碱洗速度越快，工件的光泽度越高。是以 ，要连结 工件外面 的光泽度一致，主要需要不变挤压铸棒的合金成份 ，不变挤压速度、风冷淬火前提 ，不变阳极氧化的碱洗速度。

3. 贴复合膜粘胶

　　太阳能铝型材分歧 于通俗 的建筑铝型材，一个附加的产物 要求是每根产物 需要贴复合膜回护，而且 要求所贴复合膜既粘合牢靠 ，又要求待复合膜扯开 后太阳能铝型材外面 不存在粘胶现象。这类 要求对采取 冷封锁工艺的厂家经常 不是问题，与通俗 建筑铝型材比拟 冷封锁工艺前提 仿佛 不要何为 么 转变 ，但对采取 中温封锁工艺的厂家经常 是一个头痛的问题。这主如果 冷封锁与中温封锁二者 工艺的封锁机理分歧 ，二者 需要“陈化”的时候 分歧 。许多 中温封锁工艺利用 厂家采纳耽误 贴膜前的停放时候 来减缓 粘胶问题，这需要车间有足够空间与周转车辆。江苏江阴东华铝材科技材料有限公司不管 是按品质，还是按产量，是国内公认的出产太阳能铝型材龙头企业，今朝 太阳能铝型材月产量高达6000余吨，阳极氧化电泳材约占30%，阳极氧化封锁材约占70%（此中中温封锁材约80%），在唯一 的出产空间内完成如斯 宠年夜 的产量，常常 不许可稍长的停放时候 ，该公司靠强化出产工艺的办理，靠选用优良 的出产原辅材料，较好地解决了贴复合膜粘胶问题。国内典型的中温封锁工艺前提 见表1。

表1 国内典型的中温封锁工艺前提

工艺前提

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

温度

47～54℃

49～52℃

时候

0.8 ～1.2min/?m 随槽液的pH值与槽液温度而变

注：当Ni2+缺少 时补加乙酸镍，JH-200中温封锁剂*一般按乙酸镍加量的1：1添加

*为中国.邃密 化学品团体 有限公司产物 。

为避免 贴复合膜粘胶，主要应留意 以下 几点：

　　1）挤压坯料不克不及 泛起 粗晶或粗晶带组织

　　粗晶组织主如果 由挤压工件的出口温渡过 高和风冷淬火能力不敷 所引发 ，粗晶外面 常常 比细腻外面 更轻易 发生复合膜粘胶现象。

　　2）碱洗时避免 泛起 外面 干贴现象

　　当碱洗槽液与处置铝材之间的回响反映 速渡过 快（由高浓度或高温引发 ），或铝材碱洗后吊起至水洗转移速度太慢，或碱洗槽的槽端吹风机风力过年夜 时，就轻易 泛起 处置铝材外面 干贴现象。一旦泛起 这类 现象，即便 耽误 后道的中和处置时候 ，也没法 洗净处置铝材的外面 ，由此，会泛起 贴复合膜粘胶现象。

　　3）选用适合 的中温封锁剂

　　今朝 国内的中温封锁剂主要组分年夜 致有二类：一类是乙酸镍、乙酸钠与硼酸组分；另外一 类是乙酸镍、有机胺与有机溶剂组分。用于太阳能铝型材的中温封锁剂，不宜工艺规模太小 、封锁速渡过 快，否则 现实 出产操作难以节制 。由于 假如 是封锁质量欠好 ，固然 会贴复合膜粘胶，但当过封锁，特别 是泛起 外面 起灰时，也会泛起 贴复合膜粘胶现象。

　　4）选用粘度适合 的复合膜

　　贴复合膜粘胶问题无疑也与复合膜自己 有关，复合膜出产厂家要与太阳能铝型材厂家调和 ，以肯定 最适合 的复合膜粘度。

PS:

　　所谓铝的阳极氧化是一种电解氧化进程 ，在该进程 中，铝和铝合金的外面 平常转化为一层氧化膜，这层氧化膜具有回护性、装潢 性和 一些其他的功能特征 。从这个界说 动身 的铝的阳极氧化，只包孕 生成阳极氧化膜这一部份 工艺进程