鋁合金先進焊接工藝

鋁合金先進焊接工藝時刻：2008-10-1709:04:12

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一、鋁合金焊接的特點鋁合金由于重量輕、比強度高、耐腐蝕性能好、無磁性、成形性好及低溫性能好等特點而被廣泛地應用于各種焊接結構產品中，采納鋁合金代替鋼板材料焊接，結構重量可減輕50%以上。鋁合金焊接有幾大難點：①鋁合金焊接接頭軟化嚴峻，強度系數(shù)低，這也是阻礙鋁合金應用的最大障礙；②鋁合金表面易產生難熔的氧化膜(Al2O3其熔點為2060℃)，這就需要采納大功率密度的焊接工藝；③鋁合金焊接容易產動氣孔；④鋁合金焊接易產生熱裂紋；⑤線膨脹系數(shù)大，易產生焊接變形；⑥因此，鋁合金的焊接要求采納能量密度大、焊接熱輸入小、焊接速度高的高效焊接方法。二、鋁合金的先進焊接工藝針對鋁合金焊接的難點，近些年來提出了幾種新工藝，在交通、航天、航空等行業(yè)得到了一定應用，幾種新工藝能夠專門好地解決鋁合金焊接的難點，焊后接頭性能良好，并能夠對往常焊接性不行或不可焊的鋁合金進行焊接。1.鋁合金的攪拌摩擦焊接攪拌摩擦焊FSW(FrictionStirWelding)是由英國焊接研究所TWI(TheWeldingInstitute)1991年提出的新的固態(tài)塑性連接工藝。其工作原理是用一種專門形式的攪拌頭插入工件待焊部位，通過攪拌頭高速旋轉與工件間的攪拌摩擦，摩擦產生熱使該部位金屬處于熱塑性狀態(tài)，并在攪拌頭的壓力作用下從其前端向后部塑性流淌，從而使焊件壓焊在一起。由于攪拌摩擦焊過程中不存在金屬的熔化，是一種固態(tài)連接過程，故焊接時不存在熔焊的各種缺陷，能夠焊接用熔焊方法難以焊接的有色金屬材料，如鋁及高強鋁合金、銅合金、鈦合金以及異種材料、復合材料焊接等。目前攪拌摩擦焊在鋁合金的焊接方面研究應用較多。差不多成功地進行了攪拌摩擦焊接的鋁合金包括2000系列(Al-Cu)、5000系列(Al-Mg)、6000系列(Al-Mg-Si)、7000系列(Al-Zn)、8000系列(Al-Li)等。國外差不多進入工業(yè)化生產時期，在挪威差不多應用此技術焊接快艇上長為20m的結構件，美國洛克希德·馬丁航空航天公司用該項技術焊接了鋁合金儲存液氧的低溫容器火箭結構件。鋁合金攪拌摩擦焊焊縫是通過塑性變形和動態(tài)再結晶而形成，焊縫區(qū)晶粒細化，無熔焊的樹枝晶，組織細密，熱阻礙區(qū)較熔化焊時窄，無合金元素燒損、裂紋和氣孔等缺陷，綜合性能良好。與傳統(tǒng)熔焊方法相比，它無飛濺、煙塵，不需要添加焊絲和愛護氣體，接頭性能良好。由因此固相焊接工藝，加熱溫度低，焊接熱阻礙區(qū)顯微組織變化小，如亞穩(wěn)固相差不多保持不變，這關于熱處理強化鋁合金及沉淀強化鋁合金專門有利。焊后的殘余應力和變形專門小，關于薄板鋁合金焊后差不多不變形。與一般摩擦焊相比，它可不受軸類零件的限制，可焊接直焊縫、角焊縫。傳統(tǒng)焊接工藝焊接鋁合金要求對表面進行去除氧化膜，并在48h內進行加工，而攪拌摩擦焊工藝只要在焊前去除油污即可，并對裝配要求不高。同時攪拌摩擦焊比熔化焊節(jié)約能源、污染小。攪拌摩擦焊鋁合金也存在一定的缺點：①鋁合金攪拌摩擦焊接時速度低于熔化焊；②焊件夾持要求高，焊接過程中對焊件要求加一定的壓力，反面要求有墊板；③焊后端頭形成一個攪拌頭殘留的孔洞，一樣需要補焊上或機械切除；④攪拌頭適應性差，不同厚度鋁合金板材要求不同結構的攪拌頭，且攪拌頭磨損快；⑤工藝還不成熟，目前限于結構簡單的構件，如平直的結構、圓形結構。攪拌摩擦焊工藝參數(shù)簡單，要緊有攪拌頭的旋轉速度、攪拌頭的移動速度、對焊件的壓力及攪拌頭的尺寸等。2.鋁合金的激光焊接鋁及鋁合金激光焊接技術(LaserWelding)是近十幾年來進展起來的一項新技術，與傳統(tǒng)焊接工藝相比，它具有功能強、可靠性高、無需真空條件及效率高等特點。其功率密度大、熱輸入總量低、同等熱輸入量熔深大、熱阻礙區(qū)小、焊接變形小、速度高、易于工業(yè)自動化等優(yōu)點，專門對熱處理鋁合金有較大的應用優(yōu)勢?？商岣呒庸に俣炔O大地降低熱輸入，從而可提高生產效率，改善焊接質量。在焊接高強度大厚度鋁合金時，傳統(tǒng)的焊接方法全然不可能單道焊透，而激光深熔焊時形成大深度的匙孔，發(fā)生匙孔效應，則能夠得到實現(xiàn)。激光焊接鋁合金有以下優(yōu)點：①能量密度高，熱輸入低，熱變形量小，熔化區(qū)和熱阻礙區(qū)窄而熔深大；②冷卻速度高而得到微細焊縫組織，接頭性能良好；③與接觸焊相比，激光焊不用電極，因此減少了工時和成本；④不需要電子束焊時的真空氣氛，且愛護氣和壓力可選擇，被焊工件的形狀不受電磁阻礙，不產生X射線；⑤可對密閉透亮物體內部金屬材料進行焊接；⑥激光可用光導纖維進行遠距離的傳輸，從而使工藝適應性好，配合運算機和機械手，可實現(xiàn)焊接過程的自動化與周密操縱?，F(xiàn)在應用的激光器要緊是CO2和YAG激光器，CO2激光器功率大，關于要求大功率的厚板焊接比較適合。但鋁合金表面對CO2激光束的吸取率比較小，在焊接過程中造成大量的能量缺失。YAG激光一樣功率比較小，鋁合金表面對YAG激光束的吸取率相對CO2激光較大，可用光導纖維傳導，適應性強，工藝安排簡單等。在焊接大厚度鋁合金時，傳統(tǒng)的焊接方法全然不可能單道焊透，而激光深熔焊時形成大深度的匙孔，發(fā)生匙孔效應，則能夠得到實現(xiàn)。鋁及鋁合金的激光焊接難點在于鋁及鋁合金對輻射能的吸取專門弱，對CO2激光束(波長為10.6μm)表面初始吸取率1.7%；對YAG激光束(波長為1.06μm)吸取率接近5%。鋁型材的表面處理三大方式的優(yōu)劣分析時刻：2008-10-1709:04:56

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鋁型材的表面處理方式大體存在著陽極氧化、電泳涂裝及粉末噴涂三種處理方式，每一種方式都各有優(yōu)勢，占有相當?shù)氖袌龇蓊~。

粉末噴涂存在著以下幾點顯著優(yōu)勢：

1、工藝較為簡單，要緊得益于生產過程中要緊設備的自動精度的提高，對一些要緊的技術參數(shù)差不多能夠實現(xiàn)微電腦操縱，有效地降低工藝操作難度，同時輔助設備大為減少；2、成品率高，一樣情形下，假如各項措施得當，可最大限度地操縱不合格品的產生；

3、能耗明顯降低，在一般的陽極氧化、電泳涂裝的生產過程中，水、電的消耗是相當大的，專門是在氧化工序。整流機的輸出電流可達到8000~11000A之間，電壓在15~17.5V之間，再加上機器本身的熱耗，需要不停地用循環(huán)水進行降溫，噸電耗往往在1000度左右，同時輔助設施的減少也能夠降低一些電耗；

4、對水、大氣的污染程度降低，片堿、硫酸及其它液體有機溶劑的不再使用，減少水及大氣污染，也有效地提高鋁型材與作為環(huán)保產品的塑鋼型材的競爭實力，相應地減少了一些生產成本；

5、工人的勞動強度明顯降低，由于采納自動化流水線作業(yè)，上料方式以及夾具的使用方式差不多得到明顯簡化，提高了生產效率，也降低了勞動強度；

6、對毛料的表面質量要求標準有明顯降低，粉末涂層同時能夠完全覆蓋型材表面的擠壓紋，掩蓋一部分鋁型材表面的瑕疵，提高鋁型材成品的表面質量；

7、涂膜的一些物理指標較其他表面處理膜有明顯提高，如硬度、耐磨性、耐酸性，可有效地延長鋁型材的使用壽命。

粉末噴涂采納的是粉末涂料，工藝上采納的是靜電噴涂，利用磨擦噴槍的作用，在加速風的阻礙下，使粉末顆粒噴出槍體時攜帶正電荷，與帶負電荷的型材接觸，產生靜電吸附，然后通過高溫固化。也增強了涂料的吸附強度，防止漆膜脫落。

從工藝本身來看，具有相當高的科技成分，調配顏色各異的涂料，產生不同色系的裝飾成效，更加符合室內裝飾的需要，也是與鋁型材在建筑業(yè)的應用向室內進展的趨勢相一致的。專門是噴涂型材與隔熱斷橋的聯(lián)合使用，使其更具有更時尚的潮流，使粉末噴涂型材具有了更大的進展空間，也是其他處理方式生產出來的型材所無法替代的鋁材焊接的標準時刻：2008-10-1709:05:30

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焊接方法：幾乎各種焊接方法都能夠用于焊接鋁及鋁合金，然而鋁及鋁合金對各種焊接方法的適應性不同，各種焊接方法有其各自的應用場合。氣焊和焊條電弧焊方法，設備簡單、操作方便。氣焊可用于對焊接質量要求不高的鋁薄板及鑄件的補焊。焊條電弧焊可用于鋁合金鑄件的補焊。惰性氣體愛護焊(TIG或MIG)方法是應用最廣泛的鋁及鋁合金焊接方法。鋁及鋁合金薄板可采納鎢極交流氬弧焊或鎢極脈沖氬弧焊。鋁及鋁合金厚板可采納鎢極氦弧焊、氬氦混合鎢極氣體愛護焊、熔化極氣體愛護焊、脈沖熔化極氣體愛護焊。熔化極氣體愛護焊、脈沖熔化極氣體愛護焊應用越來越廣泛(氬氣或氬/氦混合氣)

焊前預備

1、焊前清理：鋁及鋁合金焊接時，焊前應嚴格清除工件焊口及焊絲表面的氧化膜和油污;

1)化學清洗化學清洗效率高，質量穩(wěn)固，適用于清理焊絲及尺寸不大、成批生產的工件。可用浸洗法和擦洗法兩種?？捎帽?、汽油、煤油等有機溶劑表面去油，用40℃～70℃的5%～10%NaOH溶液堿洗3

min～7

min(純鋁時刻稍長但不超過20

min)，流淌清水沖洗，接著用室溫至60℃的30%HNO3溶液酸洗1

min～3

min，流淌清水沖洗，風干或低溫干燥。

2)機械清理:在工件尺寸較大、生產周期較長、多層焊或化學清洗后又沾污時，常采納機械清理。先用丙酮、汽油等有機溶劑擦試表面以除油，隨后直截了當用直徑為0.15

mm～0.2

mm的銅絲刷或不銹鋼絲刷子刷，刷到露出金屬光澤為止。一樣不宜用砂輪或一般砂紙打磨，以免砂粒留在金屬表面，焊接時進入熔池產生夾渣等缺陷。另外也可用刮刀、銼刀等清理待焊表面。

清理后如存放時刻過長(如超過24

h)應當重新處理。

2、墊板:鋁合金在高溫時強度專門低，液態(tài)鋁的流淌性能好，在焊接時焊縫金屬容易產生下塌現(xiàn)象。為了保證焊透而又不致塌陷，焊接經常采納墊板來托住熔池及鄰近金屬。墊板可采納石墨板、不銹鋼板、碳素鋼板、銅板或銅棒等。墊板表面開一個圓弧形槽，以保證焊縫反面成型。也能夠不加墊板單面焊雙面成型，但要求焊接操作熟練或采取對電弧施焊能量嚴格自動反饋操縱等先進工藝措施。

3、焊前預熱:薄、小鋁件一樣不用預熱，厚度10

mm～15

mm時可進行焊前預熱，依照不同類型的鋁合金預熱溫度可為100℃～200℃，可用氧一乙炔焰、電爐或噴燈等加熱。預熱可使焊件減小變形、減少氣孔等缺陷。

焊后處理

(1)焊后清理焊后留在焊縫及鄰近的殘存焊劑和焊渣等會破壞鋁表面的鈍化膜，有時還會腐蝕鋁件，應清理潔凈。形狀簡單、要求一樣的工件能夠用熱水沖刷或蒸氣吹刷等簡單方法清理。要求高而形狀復雜的鋁件，在熱水中用硬毛刷刷洗后，再在鋁合金擠壓材涂層生產工藝－電粉末噴涂時刻：2008-10-1709:06:08

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20世紀60年代，電粉末噴涂在歐洲第一開發(fā)成功，共工藝流程大致是：鋁材表面預處理同時干燥之后入噴粉室，在強電場中通過粉末噴槍，將帶負電荷的樹脂粉末平均噴涂到鋁材表面，并能夠這到一定厚度，最后進入固化爐加熱固化。

（1）預處理。表面預處理是噴涂質量的關鍵，其中化學轉化處理更加重要。預處理可采取浸槽式，也可用噴淋式。浸槽式可在原氧化生產線上增加槽體實現(xiàn)，具有投資少的優(yōu)點。噴涂式大都采納立式，具有占地面積小，藥品消耗少，人為阻礙小等優(yōu)點。

預處理工藝如下：

常規(guī)工藝流程：預脫脂－脫脂－水洗－水洗－表調（酸洗去氧化物）－水洗－水洗－化學轉化－水洗－純水洗－烘干。

新工藝流程：脫脂酸洗－水洗－化學轉化－水洗－純水洗－烘干。

目前采納新工藝流程較多，將脫脂與酸洗合二為一，流程簡便成效也好。化學轉化膜要緊有3種：鉻化膜、磷鉻化膜和無鉻膜。鉻化膜最為常用，無鉻膜雖有環(huán)保優(yōu)勢，但質量差異較大，目前還處于起步時期。

預處理時就注意的事項：

1）純水槽的電導率應小于100μs/cm,如這到小于30μs/cm則更好。

2）膜厚一樣要求在20～1200mg/m2，盡可能操縱在400～600mh/m2。生產中定期用“重量法”測定，在線檢測時，用顏色深淺能夠方便鑒別。

3）化學轉后需要烘干才能進行噴粉，鉻化膜烘干溫度小于60℃，磷鉻化膜小于85℃。為了加快干燥，能夠短時刻熱水洗，但熱水溫度應小于

4）預處理后盡快進行噴粉，存放時刻不能超過16h。

5）烘干后的表面不許有起粉現(xiàn)象，生產過程中能夠用橡皮擦試，檢查化學轉化膜是否牢固。

（2）

靜電粉末噴涂。靜電粉末噴涂在化學預處理后進行，其要緊工藝參數(shù)是：靜電電壓：40～1000Kv,供粉氣壓：（0.2～0.4）x105Pa,流化氣壓：（0.01～0.1）x105Pa,粉末粒度：0.088mm，粉末電阻率：1010～1014Ω．m,工件與噴嘴間距：150～300mm，環(huán)境溫度：0～40℃，相對濕度小于85％，固化溫度：180～200

靜電粉末噴涂應注意的事項：

1）防止粉末受潮。

2）噴涂前用氣槍吹去鋁材表面的灰塵。對不易上粉的凹槽，可先用手動噴槍補噴。

3）換色時應清理潔凈噴房，以免串色。

4）固化室溫差就小于5℃鋁合金擠壓材涂層生產工藝－電泳涂漆時刻：2008-10-1709:06:56

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鋁合金擠壓涂層生產有電泳涂漆、浸漬

涂漆、靜電噴涂等方法，要緊為電泳涂漆和靜電粉末噴涂。

電泳涂漆也能夠視為個一種有機聚合特封孔，它是將陽極氧化的鋁材放在水溶性丙為烯酸漆的電滬槽中，鋁材作為陽極，在直流電壓90～150V下電泳，使得氧化膜表面沉積一層不溶性漆膜，再在170～200℃

（1）電源波動因數(shù)必須不大于6％，電壓波動使得漆膜產生針孔、桔皮或失光。

（2）陽極氧化溫度過低，在固化時漆膜容易發(fā)生裂紋。

（3）導電梁在電泳之前必須沖洗潔凈，而且幸免滴水污染電泳槽。

（4）電泳后的兩個水洗槽以及熱水槽應配置循環(huán)過濾系統(tǒng)。

（5）電泳后兩個水洗槽的固體分數(shù)分別操縱在小于1.5％和小于0.5％，以免顯現(xiàn)花斑、流掛、失光等缺陷。

（6）漆回收應采納陽極電泳專用RO膜（反滲透膜）。

（7）固化爐溫度操縱在±5℃

（8）電解著色鋁材電泳層固化時假如退色，可考慮適當降低固化工。

（9）固化爐定期清理，車間注意防塵。擠壓材陽極氧化著色工藝—封孔處理時刻：2008-10-1709:07:42

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鋁的陽極氧化膜有大量孔洞，其表面吸附性專門強，手觸摸有黏手的感受。為提高氧化膜的防污染和抗腐蝕性能，封孔是必不可少的步驟。鋁材陽極氧化膜的封孔要緊有熱封孔和冷封孔兩種，目前我國差不多上使用冷封孔。隨著膜厚增加和封孔質量提高。每噸鋁型材的冷封孔劑消耗從0.8~1.2kg增加到1.5~2.0kg。氟化鎳是目前冷封孔劑的要緊成分，因此氟化鎳質量決定了冷封孔劑質量。氟化鎳中鐵、鋅、銅等雜質，在新配槽液中阻礙不明顯，但生產一段時刻后，封孔質量就專門難保證。

冷封孔的pH值

往常認為以5.5~6.5為宜，實際上還應依照冷封孔劑的配方特點確定。新配槽液pH值一樣在5.3~7.0都能夠成功，但關于用氟化銨或氟化氫銨調劑氟離子的舊槽，由于銨離子的阻礙，pH值應操縱在6.5~7.1最佳?，F(xiàn)在封孔速度快，氟消耗少，也不顯現(xiàn)“白頭”現(xiàn)象。封孔槽中銨離子比鈉離子不易起粉，但封孔速度較慢。為保證封孔質量，工藝操作要點如下：

（1）陽極氧化溫度一樣小于23℃

（2）陽極氧化之后應及時水洗，停留在氧化槽中會阻礙以后的封孔。洗不潔凈易造成竄液污染，增加封孔槽的氟消耗。

（3）脫落在封孔槽中的鋁材和鋁絲應及時取出，不然會加快pH上升和氟的消耗。

（4）用氟化銨調氟的封孔槽，每立方米通過20t鋁材后，應倒槽清底一次。

（5）用氫氟酸調氟的封孔槽，添加之后應通過5~10min才生產，最好以10%稀溶液的形式加入。

（6）為提高封孔質量并加快干燥速度，冷封孔后，舉薦55±5℃擠壓材陽極氧化著色工藝—著色處理時刻：2008-10-1709:08:18

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鋁合金擠壓材的著色方法有電解著色、化學染色和自然顯色（整體著色）等3種。建筑鋁門窗要緊采納電解著色，化學染色用于室內裝飾和工藝品，自然顯色在早期使用過，目前國內外已差不多不用那個技術。在電解著色過程中，電化學還原生成的金屬（也可能是氧化物）微粒沉積在氧化膜微孔的底部，顏色并不是沉積物的顏色，而是沉積的微粒對人射光散射的結果。化學染色是無機或有機染料吸附在氧化膜微孔的頂部，顏色確實是染料本身的顏色。電解著色成本低，而且具有專門好的耐候性等使用性能?；瘜W染色的色彩豐富多彩，但室外使用容易變色。

（1）香檳色。在電解著色鋁型材中，香檳色等淺色系占了大約一半。早期采納錫鹽或錫鎳鹽，最近兩年來單鎳鹽以其色調穩(wěn)固漸占上風。

香檳色地顏色深淺和色調方面差別較大，這不僅是由鎳鹽與錫鹽不同引起的，而且與合金狀態(tài)、電源設備、工藝參數(shù)、槽液成分和工廠生產水質等許多因素有關。因此不同廠家專門難生產出完全相同的香檳色和仿不銹鋼色。生產香檳色產品的工藝操作要點如下：

1）合理綁料，一樣凹槽向上，裝飾面向上或對著電極。綁料斜度不夠會引起上下面色差和下表面氣泡。電極間距不夠會引起直立平面色差。綁料時電接觸不良會造成一掛料上型材之間的色差和綁料處退色。

2）著色槽中超過掛料區(qū)的對電極，應撤除或用塑料板遮擋，以免周邊顏色加深。

3）料掛入著色槽時，先不通電，浸泡1~2min，有利于著色微粒進入孔底沉積，使顏色平均不容易退色。

4）著香檳色等淺色系時，電壓上升速度宜快（5~10s）。由于淺色系總著色時刻較短，電壓上升段的低電壓時刻過長，會造成型材凹槽顏色太淺。

5）著淺色由電壓不應低于著古銅色電壓。著色電壓低，顏色分散性差，同時容易退色。

6）游離硫酸濃度應高一些，以提高槽液導電性，使顏色分散性更好。著淺色時盡管硫酸度高，但由于時刻專門短，不致腐蝕氧化膜的表面。

7）著色終止斷電后，應迅速水洗，轉移速度慢，會顯現(xiàn)型材的深色或淺色帶。

8）在錫鹽著色的添加劑中，絡合劑不同，顏色的底色不同。

9）注意冷封孔關于淺色系顏色的阻礙。

（2）金黃色（以錳酸鉀為主鹽）。錳酸鹽著金黃色生產操縱比較容易，假如隨后進行電泳，則生產難度大一些。

錳酸鹽著色生產的工藝操作要點如下：

1）錳酸鉀為強氧化劑，槽液本身消耗較快。槽液中游離硫酸濃度高，金黃色更加光亮，然而本身消耗也更大。

2）錳酸鉀著金黃色的質量，與陽極氧化和封孔的工藝操縱關系極大。膜厚要在12~15μm膜太薄，顏色發(fā)紅不鮮艷。封孔質量不行光照后退色。

3）著色的電極面積之比宜大于1：1。極板松動、破舊和電極比小都會阻礙著深色或引起表面“小白點”和掛料中間“白圈”。

4）生產一般金黃色時，能夠采取氧化膜擴孔方法加深顏色，如在氧化槽中浸泡2~4min，酸性水先槽中浸泡10~20min，或著色槽中浸泡3~5min。只是現(xiàn)在要嚴格保證封孔質量。

5）生產電泳金黃色時，不能采納擴孔法加深顏色。相反要適當降低氧化槽和著槽的溫度，加快轉移速度，甚至還要適當降低電泳層的固化溫度，以幸免著色小白點，固化退色等缺陷。

（3）“鈦金”色（以硒酸鹽為主鹽）。這也是一種金黃色，但與錳酸鹽的金黃色有較大差異，比較接近于黃金色調，因此也稱“K金”色。我國一樣稱為“鈦金”色，實際上全然與鈦無關，國外也有玫瑰金之稱。電泳鈦金色在固化時也有退色問題，因此固化爐溫差要求在±5℃擠壓材陽極氧化著色工藝—陽極氧化處理時刻：2008-10-1709:08:54

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（1）差不多過程。表面預處理后難免顯現(xiàn)型材松動，在進入氧化槽前一樣要再緊料一次，以確保導電良好。導電不良會引起電解著色的許多問題，如色淺、色差等。鋁合金擠壓材陽極氧化一樣用直流硫酸陽極氧化，陽極是特加工的鋁型材，陰極用擠壓的鋁板或6063板。為了增加剛性，可將陰極斷面制成齒狀或波浪狀，小廠也可用鉛板。小零件的陽極氧化能夠用交流電，陰陽兩極都用面積相同的待處理鋁零件，處理時刻應比直流氧化延長1倍以上。

（2）工藝條件與膜厚。硫酸陽極氧化得到的是多孔膜，氧化開始瞬時生成類似阻擋層的薄膜，膜在硫酸中溶解顯現(xiàn)孔洞，孔洞延長使膜生長。膜的厚度與通過電量成正比，也確實是與電流密度和氧化時刻成正比。氧化膜厚度按公式δ=kIt運算，其中δ為氧化膜厚度(μm),I為電流密度（A/dm2）,t為電解時刻（min），k為系數(shù)，一樣取0.3,實際上k值是由試驗確定的，它與工藝參數(shù)緊密相關，在同樣工藝下，厚膜與薄膜也不同。此外，氧化膜厚度也不可能隨陽極氧化時刻無限增加，而是有一個與工藝條件有關的極限氧化膜厚度。在生產厚膜時，一樣適當降低硫酸濃度和溫度，提高電流密度，并采取空氣攪拌。

（3）陽極氧化處理的工藝操作要點：

1）硫酸陽極氧化一樣選恒流，依照陽極氧化總面積和電流密度運算出總電流，對有型腔的鋁材，氧化面積應運算大約100~300mm一段的內表面面積。

2）需要電解著色處理的，每一掛料應是一種規(guī)格，以幸免色差。

3）導電梁與導電座之間接觸良好，接觸溫升小于30℃

4）單根導電梁，如載流大于8000A時，建議考慮兩端導電。

5）陰極使用極板套氣袋可減少酸氣析出，但應加大槽液循環(huán)量，最好每小時循環(huán)3次以上。槽液循環(huán)在槽底使冷酸液平均輸入槽內?？諝鈹嚢杩蛇m當降低循環(huán)量，但攪拌一定要平均平穩(wěn)，以免綁料松動。

6）氧化終止應及時水洗，停電后留在氧化槽時刻過長（長于2min）,將阻礙著色與封孔質量。

7）陰極板使用壽命與氧化狀態(tài)有關，氧化槽開開停停，陰極板最容易損壞。應及時更換損壞的陰極板，以免陰陽極面積比例失調。

8）陽極氧化電壓上升應取軟啟動，電壓上升時刻一樣為10~15s。擠壓材陽極氧化著色工藝—表面預處理時刻：2008-10-1709:09:35

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鋁合金擠壓材陽極氧化生產工藝的差別要緊表現(xiàn)在表面預處理上，其工藝流程一樣為：裝料→表面預處理→陽極氧化→兩次水洗→著色→兩次水洗→封孔→卸料。

鋁合金擠壓材在壓力加工和熱處理過程中表面黏附的油脂、污物和天然氧化物，在陽極氧化之前必須清理潔凈，使其露出潔凈的鋁基體。傳統(tǒng)的化學預處理工藝流程為：脫脂→水洗

→堿洗→兩次水洗→中和→水洗。近年來我國預處理工藝有了較大變化。

（1）脫脂。除了通過化學或電解拋光的擠壓材外，陽極氧化過程中脫脂是必不可少的。假如沒有脫脂或脫脂不夠，堿洗后會顯現(xiàn)班狀腐蝕而造成廢品。脫脂方法大致分為堿性脫脂和酸性脫脂兩大類。堿性脫脂能去除重油污，對下面堿洗沒有竄液污染，但槽液需要加溫，操縱不行易造成鋁材報廢；酸性脫脂用硫酸，也可用氧化槽排放的硫酸，材質較差的情形，硫酸中加入10~20/L硝酸，以防止鋁材顯現(xiàn)黑班。酸性脫脂實際上并不能完全去除油污，只起到表面潤濕和“松化”，保證堿洗過程平均腐蝕。酸性脫脂成本低，操縱方便，已被大多數(shù)工廠同意。堿性脫脂槽液一樣含有碳酸鹽、磷酸鹽和表面活性劑。所謂“三合一”清洗指脫脂、堿洗與中和3道工序一次完成，比較適合于品質要求不高的產品。其要緊成分是氫氟酸、絡合劑、緩蝕劑和乳化劑等。

（2）磨砂。磨吵（也叫砂面）擠壓材表面沒有明顯擠壓痕，近年來專門受歡迎。擠壓材砂面處理要緊是3種方法：一是堿性砂面；二是機械噴砂；三是酸性砂面。

長壽堿洗添加劑一樣含終合劑、緩蝕劑、分散劑等。為提高金屬鋁的光亮度，能夠加入少量硝酸鈉或亞硝酸鈉，為提高磨砂速度，可加入少量氟化鈉。絡合劑山梨醇的抗沉淀成效優(yōu)于葡萄糖酸鈉。酸性砂面處理要緊在于高濃度氟離子的腐蝕，同時配有氧化劑和緩蝕劑等。

（3）中和。鋁合金擠壓材堿洗后，表面掛灰（堿腐蝕產物）不能溶于堿溶液，也不能水洗潔凈。而6063合金然150~250g/L硫酸溶液中能夠洗凈，中和工序也常稱除灰或出光。關于掛灰難溶于硫酸的其他鋁合金，可在硫酸中和槽中添加約50g/L硝酸，或在150~300g/L硝酸溶液中除灰。硝酸中和液應幸免帶入氧化槽，以免阻礙陽極氧化。即使采納硫酸中和，也不要直截了當入陽極氧化槽，因為中和槽里有較多雜質離子（如鐵），以減輕竄液污染。

表面預處理中顯現(xiàn)的“雪花狀”班點，一樣由原材料引起，在熔煉過程中過多摻入報廢型材，如超過30%就會顯現(xiàn)，這是由于報廢型材表面氧化膜在熔煉時分散引起的，也可能與雜質（如鋅）富集有關。克服雪花班的措施，一是報廢型材在熔煉時操縱在10%以下；二是熔鑄時熔體約有25min靜置時刻；三是硫酸脫脂或中和槽內添加50g/L硝酸。鋁塑板剝離的緣故時刻：2008-10-1709:10:19

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鋁塑復合板是一種新型裝飾材料，因其裝飾性強、色彩豐富、經久耐用、質輕、易于加工等特點，在國內外得到迅猛進展和廣泛應用。

鋁塑復合板的生產在外行人看來專門簡單，但實際上它是一種技術含量高的新產品，因而鋁塑板產品的質量操縱上就有一定技術難度。這一期講座要緊談一談阻礙鋁塑復合板180°剝離強度的因素。

鋁箔本身質量問題。這盡管是一個比較隱藏的問題，但差不多在鋁塑板的質量中表達出來。一方面是鋁材的熱處理工藝問題，另一方面有的鋁板和生產者在使用回收的廢鋁時質量操縱不嚴。這就要求鋁塑板的生產者在對材料生產者進行各方面的評判，確定合格分承包方后建立業(yè)務往來以確保材料質量。

鋁板的前處理問題。鋁板的清洗與化層質量直截了當關系到鋁塑板的復合質量。鋁板第一要通過清洗除去表面油污雜質等，使表面形成一層致密的化學層，以便于高分子膜產生專門好的粘結。但有的廠家在前處理過程中對處理液的溫度、濃度、處理時刻、處理液的更新等操縱不嚴，阻礙清洗質量。更有甚者個別新生產廠家對鋁板不進行任何前處理而直截了當使用。所有這些必將導致復合質量差、180°剝離強度偏低或不穩(wěn)固。

蕊材的選用問題。因為高分子膜與ＰＥ的粘結與其他塑料相比較成效最佳且價格適中，無毒、易加工。因此蕊材選用ＰＥ。有些小生產廠家為了降低成本選用粘結成效差且燃燒時會產生致命毒氣的PVC，或選用PE回收料或選用PE原料與下角料混合。如此會因為PE的型號、老化程度等的不同而導致復合溫度的不同，最終表面為復合質量不穩(wěn)固。

高分子膜的選用問題。高分子膜是一種具有專門性能的粘結材料，它阻礙復合質量的要緊因素。高分子膜具有兩面性，三層共擠而成。一面是與金屬粘結，另一面是與PE粘結，中間一層是PE基材，兩面的性質完全不同。兩面的材料價格相差懸殊。與鋁板店結的材料需要進口，價格昂貴。而與PE融合面的材料國內就能生產，因此有的高分子膜生產廠家就此大做文章，大量使用ＰＥ融合料以偷工減料牟取暴利。高分子膜的使用具有方向性，正反面不能掉換。高分子膜是一種自解膜，熔化不完全會導致假性復合。早期強度較高、時刻一長，因風化阻礙會使強度降低，甚至鼓泡或開膠等現(xiàn)象。

高硅鋁合金快速凝固的成分和性能時刻：2008-10-1709:11:10

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狀態(tài)凝固工藝σb/MPaσ0.2/Mpaδ/%a/μm．(m.k)-1Al-12Si-1.1Ni熱擠離心霧化33325313

Al-12Si-7.5Fe熱擠氣體霧化3252608.5

Al-20Si-7.5Fe熱擠氣體霧化3802602

Al-25Si-3.5Cu-0.5Mg熱擠多級霧化376

17.4x10-6Al-20Si-5Fe-1.9Ni熱擠氣體霧化414

1

Al-17Si-6Fe-4.5Cu-0.5Mg熱擠噴射沉積550460117.0x10-6Al-20Si-3Cu-1Mg-0.5Fe熱擠+T6氣體霧化535

Al-25Si-2.5Cu-1Mg-0.5Mn鍛造氣體霧化490

1.216.0x10-6氧化鋁的國際標準及國家標準時刻：2008-10-1709:11:52

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:國家的標準普遍采納傳統(tǒng)的化學分析方法來分析氧化鋁的成分品位，方法繁瑣，按分析周期，嚴格按照GB／T15000.1－15000.5－1994和YS／T409－1998標準的規(guī)定，通過制樣、混樣、定值、平均性實驗、正態(tài)分布試驗、穩(wěn)固性考證、生產分析使用考核等復雜過程，再通過鑒定委員會一致評判，樣品成分設計合理，符合YZ／T272－1998《氧化鋁》產品標準化學成分要求，才能算國家合格產品。小號字體

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國家的標準普遍采納傳統(tǒng)的化學分析方法來分析氧化鋁的成分品位，方法繁瑣，按分析周期，嚴格按照GB／T15000.1－15000.5－1994和YS／T409－1998標準的規(guī)定，通過制樣、混樣、定值、平均性實驗、正態(tài)分布試驗、穩(wěn)固性考證、生產分析使用考核等復雜過程，再通過鑒定委員會一致評判，樣品成分設計合理，符合YZ／T272－1998《氧化鋁》產品標準化學成分要求，才能算國家合格產品。

國際標準普遍采納X－射線熒光光譜分析，所用標準樣品需采納高純氧化物配制，配制程序復雜，對分析成分較多的氧化鋁樣品則嚴格按照國際標準化組織(ISO)、JB/T4281-1999標準和ISO5182-1999(E)國際標準規(guī)定，通過制樣、混樣、定值、平均性實驗、正態(tài)分布試驗、穩(wěn)固性考證、生產分析使用考核等復雜過程，符合X－射線熒光光譜分析的標準；平均性和穩(wěn)固性好，定值結果準確可靠。專門是在樣品合成過程中依照氧化鋁比表面積較大，通過具有吸附性能的實際而采納的氧化鋁吸附試驗，才能達到國際標準。鋁電解自動操縱系統(tǒng)設計開發(fā)的新視角時刻：2008-10-1709:14:30

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簡介:本文比較了國內與國外現(xiàn)時期最先進的鋁電解操縱系統(tǒng)在設計思想、系統(tǒng)結構和功能上的不同，從用戶的角度提出了鋁電解自動操縱系統(tǒng)設計開發(fā)中能夠應用的一些新觀點，如平臺式框架、高度模塊化結構、效應自動熄滅與波動偵測與處理等。小號字體

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大號字體摘要：本文比較了國內與國外現(xiàn)時期最先進的鋁電解操縱系統(tǒng)在設計思想、系統(tǒng)結構和功能上的不同，從用戶的角度提出了鋁電解自動操縱系統(tǒng)設計開發(fā)中能夠應用的一些新觀點，如平臺式框架、高度模塊化結構、效應自動熄滅與波動偵測與處理等。關鍵詞：ELAS鋁電解自動操縱系統(tǒng)平臺式模塊化網絡效應波動配置文件數(shù)據(jù)分析作者：鐘向明張泳美

湖北丹江鋁業(yè)有限責任公司三期技改工程114.5KA大型預焙槽的鋁電解操縱系統(tǒng)是從德國聯(lián)合鋁業(yè)公司引進的ELAS(electrolysisautomationsystem)。該系統(tǒng)投入運行已一年多，實現(xiàn)了全系列100臺槽92.5%以上的電效，14350以下的交耗，證明是一套穩(wěn)固優(yōu)良的操縱系統(tǒng)。本文結合實際應用的體會，將ELAS系統(tǒng)與國內典型的鋁電解操縱系統(tǒng)進行對比分析，針對軟件、硬件以及其間的結合，提出系統(tǒng)設計和開發(fā)的幾點新意見。一、平臺式的系統(tǒng)框架提供平臺式操縱系統(tǒng)框架設計，通過參數(shù)和配置文檔的設置滿足特定用戶的不同需要，如此的思想關于降低系統(tǒng)開發(fā)成本，提高系統(tǒng)穩(wěn)固性安全性，豐富系統(tǒng)操縱手段與功能等等差不多上專門有必要的。國內操縱系統(tǒng)通常是單一生產線對應單一的應用系統(tǒng)，即為特定的生產槽系列設計開發(fā)一套特定的操縱系統(tǒng)軟硬件供用戶使用，系統(tǒng)的專用性專門強。這種系統(tǒng)的優(yōu)點是：界面的免愛護性較好，設計直截了當針對實際問題，能滿足用戶的差不多要求和特定需要。但如此的系統(tǒng)也存在一些問題，如設計成本高，開發(fā)周期長；系統(tǒng)開放性低，用戶調整困難，難以適應實際生產中千變萬化的不同槽況；部分槽控硬件為非標產品等等。

ELAS系統(tǒng)的設計使得統(tǒng)一的系統(tǒng)框架可適用于不同的應用環(huán)境，如不同的系列電流，同系列不同的槽電壓或下料量等。這就如同WINDOWSWORD一樣，為用戶提供了功能齊全與可再開發(fā)的統(tǒng)一平臺。

模塊化的設計思想使系統(tǒng)的可塑性、靈活性強，關于不同的應用環(huán)境只需要進行少量的修改與調整。這種系統(tǒng)的優(yōu)點在于：設計成本低，開發(fā)周期極短；定型的硬件產品，降低非標開支；更大范疇的適應生產調整，為工藝技術和電解操作與治理人員提供了寬敞的自由空間。這套系統(tǒng)并不是專門為我廠設計的，而德方設計人員只用了24人.就在現(xiàn)場完成了軟件修改、硬件測試以及系統(tǒng)聯(lián)調、技術培訓工作。二、模塊化設計高度模塊化的電解操縱系統(tǒng)結構是用戶降低愛護成本、提高經濟技術指標的有效方法。國內的操縱系統(tǒng)只是一樣性的應用了模塊化思想。雖實現(xiàn)了操縱功能模塊化，但可調的參數(shù)較少，不便于用戶進行工藝調整，且模塊間是相互銜接性強，難以進行隨意的單模塊修改而不阻礙整體軟件的運行。過程操縱級（槽控機）與治理級之間是非模塊式組合，治理級對系統(tǒng)可操縱槽數(shù)與操縱過程是不可變的。ELAS系統(tǒng)采納了完全模塊化的設計結構，其操縱槽數(shù)量、單槽運行的操縱模塊數(shù)量及內容、模塊內參數(shù)設置差不多上開放的。如此的系統(tǒng)具有以下明顯的特點：1、實現(xiàn)了操縱功能模塊化，并給用戶提供了大量的可調參數(shù)。槽控機上就有66個僅供查看的不可變參數(shù)，146個可調整的可變參數(shù)。通過參數(shù)的調整，用戶可把握工藝調整的主動權，對工藝過程實現(xiàn)極其細膩的適應和不同程度的試驗。如我們可通過修改氧化鋁基礎加料時刻間隔、過加料比例及欠加料比例等參數(shù)調劑氧化鋁加料狀況，使每臺電解槽保持良好狀態(tài)。2、過程操縱級和治理級之間是模塊化結構，分離與結合差不多上自由的。過程操縱級或治理級的軟件更新可不能阻礙對方的正常運行。還可通過治理級進行程序下載來方便地實現(xiàn)過程操縱級的軟件升級與更新，軟件升級與更新可只對某一臺操縱器進行，這可不能阻礙其他操縱器或治理級的運行，那個特點便于進行工藝實驗與系統(tǒng)優(yōu)化。通過如此的方式，我們實現(xiàn)了遠程軟件升級一次，并將使該系統(tǒng)保持與國際最新水平的同步更新。3、操縱模塊容易增減。由于模塊之間獨立性強，耦合性弱，便于操縱模塊的添加與刪除，同時也提高了系統(tǒng)的安全性、適用性。三、用戶界面理想的用戶界面既要能滿足操作和治理人員現(xiàn)時期的需要，還要能方便的實現(xiàn)他們不斷提出來的新要求。國內操縱系統(tǒng)的界面多是依照用戶的需求設計，一旦設計完成后，便已定型，用戶難以進行修改。ELAS系統(tǒng)的界面設計開放，對用于槽況分析的各種表格、圖表及報表等，用戶可依照需要修改相應的配置文件實現(xiàn)對表格、圖表及報表的修改，還可通過生成新的配置文件實現(xiàn)新表格、圖表及報表的添加。四、網絡互連方便的網絡互連關于工業(yè)操縱系統(tǒng)的作用與INTERNET關于辦公用戶的作用是同等重要的。國內操縱系統(tǒng)由于多采納專用的操縱協(xié)議，因此當系統(tǒng)與外部網絡互連時通常需要附加的設計。ELAS系統(tǒng)中支持DECnet協(xié)議和TCP/IP協(xié)議。上位機與操縱器之間通信協(xié)議采納DECnet協(xié)議，系統(tǒng)采納標準的TCP/IP協(xié)議與外部網絡通信，因此，系統(tǒng)可通過標準的交換機與外部網絡相連，也可通過路由器設立防火墻，在設備及線路條件滿足的情形下，專門方便的實現(xiàn)了局域監(jiān)視和全球范疇的遠程監(jiān)視與診斷。五、光纖網絡的應用

ELAS系統(tǒng)的SINECH1網的傳輸介質是同軸電纜，它的敷設過程及愛護都比較苦惱。由于光纖是利用光而不是電信號來傳輸信息，因此具有傳輸率高、衰減低、頻帶寬、抗電磁干擾能力強的特性。專門是光纖作為操縱網絡傳輸媒介，能夠解決電解車間最棘手的接地問題。

隨著鋁電解操縱系統(tǒng)的進展，要求的通訊量增大，抗干擾能力增強，因此光纖傳輸在鋁電解操縱網絡中的應用將越來越廣泛。六、數(shù)據(jù)的分析層次

對電解槽更廣泛的更多層次的數(shù)據(jù)