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      鋁件硫酸陽極氧化故障處理

      2015-03-25 15:37:04
      電鍍與環(huán)保 2015年6期
      關(guān)鍵詞:堿液電解液電流密度

      奚 兵

      (常州市荊川里小區(qū)12丙201,江蘇常州213015)

      ·經(jīng) 驗(yàn)·

      鋁件硫酸陽極氧化故障處理

      奚 兵

      (常州市荊川里小區(qū)12丙201,江蘇常州213015)

      0 前言

      硫酸陽極氧化可以獲得多孔、無色透明的陽極氧化膜。該膜不僅具有良好的耐蝕性和耐磨性,還具有吸附色料、涂料的性能。陽極氧化膜的質(zhì)量主要取決于鋁件成分、膜厚、電解液溫度、電流密度、用水水質(zhì),以及陽極氧化后的填充封閉等。本文介紹了硫酸陽極氧化膜常見質(zhì)量問題的產(chǎn)生原因和解決方法。

      1 陽極氧化膜疏松或粉化

      1.1 產(chǎn)生原因

      (1)電解液溫度過高。

      (2)陽極氧化處理時(shí)間過長。

      (3)電流密度過大。

      1.2 解決方法

      (1)調(diào)整電解液溫度。電解液溫度一般控制在18~20℃。若溫度升高,氧化膜的溶解速率加快,使得膜層孔多、疏松、粉化且吸附力差。

      (2)縮短處理時(shí)間。通常陽極氧化處理時(shí)間為30~60 min。若處理時(shí)間延長,膜層增厚,易龜裂或疏松。

      (3)調(diào)整電流密度。開始氧化時(shí),應(yīng)先用較小的電流密度(約2 A/dm2)氧化30 s,然后逐步(階梯式)升至正常工藝參數(shù)。電流密度過大,膜孔內(nèi)熱效應(yīng)加大,加速膜的溶解。氧化過程中,電流密度應(yīng)控制在(±0.05)A/dm2的波動(dòng)范圍內(nèi)。

      2 氧化膜呈彩虹色

      2.1 產(chǎn)生原因

      (1)陽極氧化處理時(shí)間過短。(2)電流密度太小。

      (3)工件氧化時(shí)導(dǎo)電不好。

      2.2 解決方法

      (1)延長處理時(shí)間。適當(dāng)延長處理時(shí)間,一般控制在30~60 min,可滿足要求。

      (2)提高電流密度。適當(dāng)提高電流密度,加快膜的生長速率。當(dāng)電流密度達(dá)到一定值時(shí),成膜速率反而下降。

      (3)檢查夾具。通用夾具應(yīng)有一定的彈性,夾具接觸點(diǎn)部位不應(yīng)有氧化膜存在,每使用一次應(yīng)退膜一次,保證工件與夾具的接觸良好。而夾具掛鉤與氧化槽導(dǎo)電棒接觸處最好用紫銅片。

      3 氧化膜有黑斑或條紋

      3.1 產(chǎn)生原因

      (1)電解液中Cu2+、Fe3+等雜質(zhì)過多。

      (2)氧化膜不連續(xù)而脫落(油未除盡)。

      (3)工件氧化后未能清洗干凈就封閉。

      3.2 解決方法

      (1)去除雜質(zhì)。電解液中的主要雜質(zhì)為Al3+、Cu2+、Fe3+、Cl-、F-、NO-3等。當(dāng)Cu2+的質(zhì)量濃度達(dá)到0.02 g/L時(shí),膜上就會(huì)出現(xiàn)暗色條紋或黑斑。去除過量的Cu2+,可用直流電電解,電流密度0.1~0.2 A/dm2,使金屬銅在陰極上析出。

      (2)徹底除油。堿洗后的工件一定要用熱水清洗,并在硝酸(1∶1)溶液中充分漂洗中和,方可洗盡表面上殘存的堿類油脂,否則氧化膜不可能在該處生成,而變得不連續(xù),甚至脫落。

      (3)加強(qiáng)清洗。將氧化后的工件充分清洗干凈,再進(jìn)行填充封閉處理。

      4 氧化膜粗糙或局部腐蝕

      4.1 產(chǎn)生原因

      (1)電壓和電流密度過高。

      (2)電解液中Cl-過多。

      4.2 解決方法

      (1)降低電壓。陽極氧化初期,電壓對(duì)于氧化膜的生成有很大影響。若一開始電壓過高,就會(huì)使工件棱角擊穿,且使電流密度增大,造成膜層溶解。操作時(shí)應(yīng)將電壓從0 V逐步升高,嚴(yán)禁一步到位,同時(shí)保持氧化過程中的電壓波動(dòng)在1~2 V。

      (2)分析Cl-。電解液中Cl-應(yīng)控制在0.05 g/L以下,當(dāng)其質(zhì)量濃度超過允許值時(shí),會(huì)產(chǎn)生膜層穿孔而造成局部腐蝕。因此,配制電解液用水及清洗工件用水必須是去離子水或蒸餾水。

      5 氧化膜發(fā)暗或灰色

      5.1 產(chǎn)生原因

      (1)工件在氧化槽中不通電的時(shí)間較長。

      (2)氧化過程中有斷電又通電的現(xiàn)象。

      5.2 解決方法

      (1)帶電下槽。盡可能縮短工件在溶液中的停留時(shí)間(指不通電的情況)。工件因不導(dǎo)電而表面未生成氧化膜發(fā)暗。發(fā)灰是受酸浸蝕留下的硅化合物(指含硅鋁件)。

      (2)檢查電機(jī)。日常應(yīng)注意所用電源電機(jī)(直流整流器)是否在良好狀態(tài),且加強(qiáng)保養(yǎng)和維修工作,以保持正常運(yùn)轉(zhuǎn),防止運(yùn)行中發(fā)生斷電現(xiàn)象。

      6 工件局部不易生成氧化膜

      6.1 產(chǎn)生原因

      (1)軋制板材鋁件表面有致密的焦糊物未能去除掉。

      (2)工件堿洗后在硝酸中漂洗不徹底。

      (3)堿洗液中積累過多的鋁雜質(zhì)。

      6.2 解決方法

      (1)打磨表面。工件在氧化前用細(xì)砂紙將表面致密的焦糊物打磨掉,然后進(jìn)入氧化。

      (2)硝酸中和。工件經(jīng)堿洗后應(yīng)在硝酸(1∶1)溶液中充分漂洗出光,以中和堿液且使工件表面光潔。

      (3)更換堿液。由于舊堿液中大量Al3+導(dǎo)致溶液黏度增大,這種狀態(tài)的堿液很難將工件表面的油污洗脫下來,部分油脂阻擋了氧化膜的生成。

      7 工件孔眼及周圍較難生成氧化膜

      7.1 產(chǎn)生原因

      (1)工件除油后清洗不干凈,孔內(nèi)殘留堿液。

      (2)工件的孔眼周圍存在黃油。

      7.2 解決方法

      (1)用熱水洗。工件經(jīng)堿洗后,采用熱脹冷縮清洗法,能有效地將工件孔眼中的堿液去除。

      (2)汽油洗刷。黃油主要來自機(jī)械攻螺孔時(shí)所用的潤滑油。對(duì)此,必須在工件堿洗之前,先用有機(jī)溶劑或汽油刷洗一遍,然后進(jìn)行堿洗處理。另外,在堿液中應(yīng)加入適量的乳化劑,有助于去除黃油。

      8 氧化膜色澤不均勻

      8.1 產(chǎn)生原因

      (1)工件在氧化槽內(nèi)擺動(dòng)幅度過大。

      (2)包鋁件在加工時(shí)部分包鋁層被切削掉。

      8.2 解決方法

      (1)停止擺動(dòng)。大面積工件在氧化時(shí)的擺動(dòng)幅度要小,否則,工件邊沿和中心部位與溶液的接觸、更新、交換有很大區(qū)別,導(dǎo)致生成的氧化膜色彩不一致。可以靜置氧化,但必須注意溶液溫度不能過低,否則容易出現(xiàn)地圖狀花斑。

      (2)說明原委。由于外層包鋁屬優(yōu)質(zhì)鋁被切削掉,而被包的內(nèi)層是雜鋁,兩者的材質(zhì)差異較大,所以經(jīng)氧化后便出現(xiàn)了不同顏色。這一現(xiàn)象應(yīng)與客戶說清楚,以免引起誤解,即使進(jìn)行返修也得不到好的要求,甚至更差。

      9 填充封閉后氧化膜色淡發(fā)白

      9.1 產(chǎn)生原因

      (1)氧化膜太薄。

      (2)填充封閉處理時(shí)間短。

      (3)填充封閉溫度低。

      9.2 解決方法

      (1)增厚膜層。延長氧化時(shí)間,以滿足膜層厚度要求(一般為5~20μm)。

      (2)延長時(shí)間。填充時(shí)間不少于12~15 min,即可滿足產(chǎn)品要求。時(shí)間過長,容易出現(xiàn)粉化。

      (3)采用高溫。氧化膜填充封閉在115~120℃下進(jìn)行,水蒸氣壓力控制在71~101 k Pa,要嚴(yán)格防止水蒸氣在表面冷凝。采用重鉻酸鹽填充是各種封閉法中氧化膜性能較好的一種方法。具體工藝配方為:重鉻酸鉀50~70 g/L,在90~95℃下封閉30 min,p H值6~7。

      10 結(jié)語

      鋁及鋁合金硫酸陽極氧化生產(chǎn)中,操作者可根據(jù)上述所列的氧化膜缺陷及其原因進(jìn)行調(diào)整,一般都能得到滿意的效果。

      TQ 153 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):1000-4742(2015)06-0046-02

      2013-12-16

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