連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝的製作方法
2023-06-10 15:12:06 1
專利名稱：連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝的製作方法
連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝
技術領域：
本發明涉及一種鋁板吸光塗層氧化工藝，尤其是指一種太陽能熱水器連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝。
背景技術：
根據黑體輻射特徵，小於800K的高溫物體，其熱輻射波長基本在2. 5 μ m以上，因此，選擇性吸光塗層要求在光波長λ 2.5μπι範圍內，有ε接近於零或r接近於1，以最大化吸收可見光，反射遠紅外光。目前，國內太陽能熱水器的鋁板條選擇性吸光塗層的生產工藝主要有塗漆法、電鍍法、真空鍍膜法、陽極氧化與電解著色法。其中陽極氧化與電解著色法是指鋁經過前處理-磷酸陽極氧化-電解著色等工藝處理，在基材表面形成多孔氧化膜，並在電解著色過程中金屬Sn、Ni沉積在氧化膜孔內。膜系的化學成分的濃度或者含量呈現梯度變化，其表層到氧化膜底層的折射率η、消光係數k逐漸增加，利用氧化膜對入射光線的逐層吸收來達到較高的太陽光譜吸收率的。陽極氧化工藝對溫度有嚴格要求，一般要求在20 ^°C，以保證氧化膜質量。同時，改善氧化工藝所採取的措施不能對塗層的選擇吸光性能產生負面影響。1. 1用於選擇吸收太陽光的陽極氧化塗層工藝有以下特點由於原料鋁是卷材，生產時鋁帶不斷被輸送至陽極氧化槽發生電化學反應，而此電化學反應是放熱反應，反應放出大量熱，導致槽液溫度升高，尤其在夏季槽液升溫更為明顯，最高溫度會達到40°C左右，高溫導致氧化膜溶解速度加快，降低了電能效率，即增加了電能成本與生產周期。1)、連續型陽極氧化的氧化槽規格約為0. 25*0. 15*40 (m)，為了降低氧化時間，提高產能，需要儘量壓縮氧化時間，但因為槽液溫度高，實際氧化時間往往在20-30min左右， 氧化時間長，需要改善。2)、H3P04粘度大，流動性差，氧化膜-槽液界面的高溫槽液難以及時遷移並帶走熱量。3)、高溫下生成的氧化膜疏鬆，孔徑大，硬度低，耐蝕性差。4)、氧化槽溫度高，氧化膜容易被槽液溶解，降低了電流效率，浪費電能。1. 2現有陽極氧化的降溫措施為了降低槽液溫度，一般採用制冷機交換作用降低槽液溫度，這種方法往往要求制冷機功率大，製冷費用高，且在連續型陽極氧化中難以保證槽液溫度均勻性，因為經過製冷的槽液重新進入氧化槽，在入口處，溫度低，可以滿足陽極氧化的工藝要求，但距離入口較遠處，溫度仍然很高，經我公司技術人員持續數周測量，不同位置的槽液溫差一般在 2-8°C左右。溫度不均勻導致不同位置氧化膜的膜厚、耐蝕性、硬度等性能差異很大。1. 3寬溫、多步階梯式升壓型陽極氧化工藝為了改善陽極氧化的溫度適用範圍太小這一技術難題，我們對寬溫型陽極氧化工藝進行了大量研究。有機酸或有機酸鹽與某些金屬離子的複合添加劑，在氧化膜-槽液界面吸附，阻擋H+與氧化膜接觸，減少了氧化膜被腐蝕的機率。有機酸可與金屬粒子絡合為較穩定的大分子絡合物，這種絡合物的水解與絡合過稱中，可以消耗氧化膜-槽液界面的H+，降低氧化膜-槽液界面的H+濃度，從而提高氧化膜生成速度。而添加劑的加入使得電解液電阻增大， 因此，需要逐步增大電壓保證足夠電量。目前，我國將有機酸與金屬鹽用於寬溫型陽極氧化的研究很少，且絕大部分為用硫酸做電解液的寬溫型陽極氧化，而用磷酸做電解液的寬溫型陽極氧化報導很少，因此，我們對有機酸與金屬鹽在磷酸陽極氧化中的作用進行了研究，並得到最佳工藝。
發明內容本發明的目的在於克服了上述缺陷，提供一種寬溫、高效的陽極氧化吸光塗層製備工藝。本發明的目的是這樣實現的一種連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝，它依次包括上料、脫脂、第一次水洗、化學拋光、第二次水洗、除灰、第三次水洗、陽極氧化、第四次水洗、電解著色、第五次水洗、封閉和烘乾的步驟，其中陽極氧化包括採用4% -15%的磷酸(H3P04)、0. 08-0. 15mol/L 的草酸(H2C204)、0. 8-1. 5mmol/L 的硫酸高鋪(Ce (S04) 2)的藥劑，升壓方式為分段、每段氧化時間各3-5分鐘，槽液溫度20-40°C的環境進行電解著色；上述方法中，所述分壓分段方式包括11V、13V、15V、17V四段；上述方法中，所述藥劑包括5%的磷酸(H3P04)、0.08mol/L的草酸(H2C204)、
0.8mmol/L 的硫酸高鈰(Ce (S04) 2)；上述方法中，所述藥劑包括9 %的磷酸(H3P04)、0. lmol/L的草酸(H2C204)、 lmmol/L 的硫酸高鈰(Ce (S04) 2)；上述方法中，所述藥劑包括12%的磷酸(H3P04)、0. 12mol/L的草酸(H2C204)、
1.2mmol/L 的硫酸高鈰(Ce (S04) 2)；上述方法中，所述上料包括將鋁卷材用叉車運輸至氧化設備對應的固定座上，用扳手擰緊螺絲，保證導電良好，並用鉚釘固定鋁卷材至氧化槽內的輸送鋁帶上的步驟；上述方法中，所述第一次水洗包括洗淨產品表面殘留脫脂液的步驟；上述方法中，所述化學拋光包括去除產品表面自然氧化膜的步驟；上述方法中，所述第二次水洗包括洗淨產品表面殘留脫拋光液的步驟；上述方法中，所述除灰包括去除產品表面拋光灰的步驟。相比於常見的鋁板吸光塗層氧化工藝，本發明的有益效果在於在陽極氧化步驟中加入了 COO-的有機酸與含Ce4+的金屬鹽作為複合添加劑，含添加劑A的氧化產品膜厚度最高從而在氧化膜-氧化槽槽液界面吸附、絡合H+，不僅可降低槽液對氧化膜的溶解，還能提高氧化膜生成速度。經相同電壓、槽液濃度等條件下，逐步升高槽液溫度，從^°C、30°C、 32°C、34°C，進行無添加劑、0. 6mol/LA添加劑、0. 6mol/L B添加劑的氧化試驗，結果證明隨著槽液溫度升高。
下面結合附圖詳述本發明的具體結構圖1為本發明的工藝流程圖
具體實施方式下面結合附圖對本發明具體實施例進行詳細闡述。如圖1所示，本發明涉及一種連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝，它依次包括步驟A)、上料，將鋁卷材用叉車運輸至氧化設備對應的固定座上，用扳手擰緊螺絲，保證導電良好，並用鉚釘固定鋁卷材至氧化槽內的輸送鋁帶上。B)、脫脂，開啟牽引機，將鋁卷材開始進入脫脂槽。C)、第一次水洗，洗淨產品表面殘留脫脂液。D)、化學拋光，去除產品表面自然氧化膜。E)、第二次水洗，洗淨產品表面殘留脫拋光液。F)、除灰，去除產品表面拋光灰。G)、第三次水洗，去除產品表面黏附的除灰液。H)、陽極氧化，採用 4% -15%的磷酸(H3P04)、0. 08-0. 15mol/L 的草酸(H2C204)、 0. 8-1. 5mmol/L的硫酸高鈰(Ce (S04) 2)的藥劑，升壓方式為1IV、13V、15V、17V四段、每段氧化時間各3-5分鐘，槽液溫度20-40°C的環境進行電解著色。I)、第四次水洗，去除產品表面黏附的氧化槽液。J)、電解著色。K)、第五次水洗，去除產品表面黏附的電解著色槽液。L)、封閉。M)、烘乾。具體實施例1 前處理、電解著色等步驟按正常工藝進行，陽極氧化採用5 %的磷酸(H3P04)、 0.08mol/L的草酸(H2C204)、0. 8mmol/L的硫酸高鈰(Ce (S04) 2)配比的藥劑，升壓方式為 11V、13V、15V、17V，氧化時間為16min，槽液溫度為35°C。最終用渦流式膜厚計測試膜厚為
3.5 μ m，用太陽光吸收率檢測儀測試，塗層平均吸收率為0. 93。具體實施例2 前處理、電解著色等步驟按正常工藝進行，陽極氧化採用9 %的磷酸(H3P04)、 0. lmol/L的草酸(H2C204)、lmmol/L的硫酸高鈰(Ce (S04) 2)配比的藥劑，升壓方式為 11V、13V、15V、17V，氧化時間為16min，槽液溫度為35°C。最終用渦流式膜厚計測試膜厚為
4.9 μ m，用太陽光吸收率檢測儀測試，塗層平均吸收率為0. 95。具體實施例3 前處理、電解著色等步驟按正常工藝進行，陽極氧化採用12%的磷酸(H3P04)、 0. 12mol/L的草酸(H2C204)、1. 2mmol/L的硫酸高鈰(Ce (S04) 2)配比的藥劑，升壓方式為 11V、13V、15V、17V，氧化時間為16min，槽液溫度為35°C。最終用渦流式膜厚計測試膜厚為 4. 2 μ m，用太陽光吸收率檢測儀測試，塗層平均吸收率為0. 93。需要指出的是，本發明不限於上述實施方式，任何熟悉本專業的技術人員在基於本發明技術方案內對上述實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬於本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝，其特徵在於它依次包括上料、脫月旨、第一次水洗、化學拋光、第二次水洗、除灰、第三次水洗、陽極氧化、第四次水洗、電解著色、第五次水洗、封閉和烘乾的步驟，其中陽極氧化包括採用4% -15%的磷酸(H3P04)、 0. 08-0. 15mol/L 的草酸(H2C204)、0. 8-1. 5mmol/L 的硫酸高鈰(Ce (S04) 2)的藥劑，升壓方式為分段、每段氧化時間各3-5分鐘，槽液溫度20-40°C的環境進行電解著色。
2.如權利要求1所述的連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝，其特徵在於所述分壓分段方式包括11V、13V、15V、17V四段。
3.如權利要求1所述的連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝，其特徵在於所述藥劑包括5 %的磷酸(H3P04)、0. 08mol/L的草酸(H2C204)、0. 8mmol/L的硫酸高鈰 (Ce(S04)2)。
4.如權利要求1所述的連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝，其特徵在於所述藥劑包括 9% 的磷酸(H3P04)、0. lmol/L 的草酸(H2C204)、lmmol/L 的硫酸高鈰(Ce (S04) 2)。
5.如權利要求1所述的連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝，其特徵在於所述藥劑包括12%的磷酸(H3P04)、0. 12mol/L的草酸(H2C204)、1. 2mmol/L的硫酸高鈰 (Ce(S04)2)。
6.如權利要求1所述的連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝，其特徵在於所述上料包括將鋁卷材用叉車運輸至氧化設備對應的固定座上，用扳手擰緊螺絲，保證導電良好， 並用鉚釘固定鋁卷材至氧化槽內的輸送鋁帶上的步驟。
7.如權利要求1所述的連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝，其特徵在於所述第一次水洗包括洗淨產品表面殘留脫脂液的步驟。
8.如權利要求1所述的連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝，其特徵在於所述化學拋光包括去除產品表面自然氧化膜的步驟。
9.如權利要求1所述的連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝，其特徵在於所述第二次水洗包括洗淨產品表面殘留脫拋光液的步驟。
10.如權利要求1所述的連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝，其特徵在於所述除灰包括去除產品表面拋光灰的步驟。
全文摘要
本發明提供了一種連續型陽極氧化膜吸光塗層的製備工藝，它依次包括上料、脫脂、第一次水洗、化學拋光、第二次水洗、除灰、第三次水洗、陽極氧化、第四次水洗、電解著色、第五次水洗、封閉和烘乾的步驟，其中陽極氧化包括採用4％-15％的磷酸(H3PO4)、0.08-0.15mol/L的草酸(H2C2O4)、0.8-1.5mmol/L的硫酸高鈰(Ce(SO4)2)的藥劑，升壓方式為分段、每段氧化時間各3-5分鐘，槽液溫度20-40℃的環境進行電解著色。本發明的有益效果在於在陽極氧化步驟中加入了COO-的有機酸與含Ce4+的金屬鹽作為複合添加劑，可降低槽液對氧化膜的溶解，還能提高氧化膜生成速度。
文檔編號C25D11/08GK102485967SQ201010575749
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月6日 優先權日2010年12月6日
發明者丘仁政, 羅賓, 陳漢文 申請人:深圳市鵬桑普太陽能股份有限公司