本發(fā)明涉及鋁材金屬表面處理，特別涉及鋁金屬陽極氧化過程中氧化槽內(nèi)保持金屬離子穩(wěn)定的添加劑及其生產(chǎn)工藝，該工藝具有成本低、效率高、環(huán)境友好等特點(diǎn)

背景技術(shù)：

1、陽極氧化是一種電化學(xué)處理技術(shù)，通過將金屬材料浸泡在硫酸電解質(zhì)中，使其成為陽極，并通以電流，從而在金屬表面生成一層氧化膜的過程。這層氧化膜具有優(yōu)異的耐腐蝕、耐磨損、絕緣性能和裝飾性能，同時(shí)還可以增強(qiáng)材料的強(qiáng)度和硬度。在陽極氧化過程中，被處理的金屬工件中的雜質(zhì)會逐漸溶解進(jìn)入槽液。當(dāng)硫酸不斷分解，同時(shí)有較多的金屬雜質(zhì)離子(如鋁、鐵、銅等)混入，會導(dǎo)致槽液電阻增大，影響氧化反應(yīng)的正常進(jìn)行，會對氧化膜的色澤、耐腐蝕性等性能產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響，最終使得生成的金屬表面的氧化膜性能下降，因此需要嚴(yán)格控制氧化槽中的金屬離子濃度。市場上的控制電解槽里面金屬離子的方案種類繁多，但普遍存在性能不穩(wěn)定、成本高昂或環(huán)境污染等問題。因此，開發(fā)一種性能優(yōu)異、成本低廉且環(huán)境友好的氧化添加劑具有重要意義。

2、目前國內(nèi)控制電解槽里面金屬離子的方法主要有以下幾種：

3、定期更換槽液

4、按照一定的生產(chǎn)周期或處理量，定期部分或全部更換電解槽液，以降低金屬離子濃度。如在一些鋁合金陽極氧化加工廠，當(dāng)硫酸槽液中的金屬離子含量達(dá)到18-20g/l時(shí)，會每1-2個(gè)月排放部分老槽液，并補(bǔ)充新的硫酸溶液。

5、缺點(diǎn)：電解液浪費(fèi)大，廢水處理成本高，更換槽液和添加電解液停槽時(shí)間長。

6、離子交換法

7、樹脂吸附：利用離子交換樹脂的吸附作用，將金屬離子從槽液中吸附出來。比如對于鋁陽極電解槽中的鋁離子，可使用特定的樹脂進(jìn)行吸附，吸附飽和后再進(jìn)行樹脂的再生處理，從而實(shí)現(xiàn)鋁離子的去除和樹脂的循環(huán)使用，這種方法操作簡單、處理效果好、成本較低，且環(huán)保性強(qiáng)。

8、缺點(diǎn)：在實(shí)際使用過程中，需要投入大型設(shè)備，能耗比較高，效率低，廢水成本高。

9、離子交換膜分離

10、采用離子交換膜將電解槽隔成不同的區(qū)域，在電場作用下，使金屬離子有選擇性地通過膜進(jìn)行遷移，從而達(dá)到分離和控制金屬離子濃度的目的，該方法可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化操作，分離效率較高，

11、缺點(diǎn)：設(shè)備投資和運(yùn)行成本相對較高。

12、化學(xué)沉淀法

13、向電解槽液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯?，使金屬離子與沉淀劑反應(yīng)生成難溶性的沉淀物，然后通過過濾等方法將沉淀物去除，以降低金屬離子濃度。如在處理含重金屬離子的氧化槽液時(shí)，可加入硫化鈉等沉淀劑，使重金屬離子生成硫化物沉淀。

14、缺點(diǎn)：沉淀物往往難以去除，需要投入設(shè)備，占用場地大，需要專人操作，沉淀劑添加量大，副產(chǎn)品價(jià)值低。

15、現(xiàn)有的金屬離子處理方法，均存在廢水處理成本高，能耗成本高，設(shè)備投資大，效率低下等問題。因此，有必要針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)開發(fā)一種新的處理方式，以適應(yīng)電鍍企業(yè)的綠色生產(chǎn)與環(huán)保發(fā)展。

16、t9911氧化添加劑主要成份為鋁離子聚合劑、表面活性劑、助劑等納米材料，經(jīng)過特殊工藝處理，配合特殊催化劑和多種添加劑后混制而成，無色無毒、不揮發(fā)的液體。

17、在槽液中加入1％氧化添加劑以保持槽液質(zhì)量，陽極氧化槽避免因al3+升高而影響槽液導(dǎo)電，從而延長硫酸使用減少氧化槽液排放量，減少酸消耗，達(dá)到降低陽極氧化生產(chǎn)和廢水處理的成本，并保障了槽液導(dǎo)電性能。

18、同時(shí)t9911氧化添加劑產(chǎn)品不含重金屬、氨氮、氟等有毒有害物質(zhì)，不會引起新的環(huán)保問題。

19、正常添加t9911氧化添加劑1％含量情況下，硫酸鋁未達(dá)到飽和前，其它生產(chǎn)條件正常的情況下，上膜效率不受影響，生產(chǎn)的氧化膜性能不受影響。

20、根據(jù)以下幾個(gè)生產(chǎn)調(diào)查參數(shù)計(jì)算(以300㎡/噸，氧化膜要求厚度為≥10um，實(shí)際控制值為12um，每噸型材氧化槽溶鋁量約3kg,鋁離子為≤15g/l，硫酸濃度為180±5g/l的立式陽極氧化生產(chǎn)線進(jìn)行核算，這時(shí)工件帶出鋁離子＝60l/t×15g/l＝900g/t＝0.9kg/t，滯留在槽中的鋁離子約為2.1kg/t)。

21、結(jié)果分析對比：

22、目前使用傳統(tǒng)樹脂酸回收機(jī)進(jìn)行對比：

23、目前酸回收機(jī)已經(jīng)沒有回收效果，相當(dāng)于連續(xù)定量排酸，因此開回收機(jī)處理平均每噸型材需要排放2.1kg÷15g/l×180g/l＝25.2kg,廢水中和需要消耗的堿20.6kg，每噸需要費(fèi)用約102.6元(其中硫酸按800元/噸，片堿按4000元/噸計(jì))

24、使用t9911氧化添加劑的益處如下：

25、氧化槽硫酸鋁未飽和前，(臥式線鋁離子基本在25-28g/l平衡，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、掛水量差異、同時(shí)有添加劑的作用下氧化槽溶鋁量也會有所減少，因此不需要額外排放酸)，其它生產(chǎn)條件正常的情況下，上膜效率、膜厚的均勻度不受鋁離子濃度影響。

26、同時(shí)在穩(wěn)流生產(chǎn)控制下，電壓不會升高，因此電耗不會增加，另外也降低廢水站環(huán)保壓力。

27、目前氧化槽溫度控制18-22度情況下，添加了t9911氧化添加劑后可提高氧化槽液溫度1-2度，既不影響產(chǎn)品質(zhì)量同時(shí)可降低氧化槽酸槽冷凍機(jī)總能耗3％-6％。

28、以下是實(shí)驗(yàn)廠家對投入氧化添加劑及未投入添加劑關(guān)于氧化膜膜厚均勻性及電耗監(jiān)測分析如下(其中1-4號槽未投入氧化添加劑，5號槽投入氧化添加劑)：

29、對1-4號槽與5號槽電解工序半成品進(jìn)行膜厚監(jiān)測抽查：

30、

31、根據(jù)膜厚監(jiān)測抽查數(shù)據(jù)，1-4號槽上下膜厚偏差最大為1.5um，左右膜厚偏差最大為0.8um；5號槽上下膜厚偏差最大為0.6um，左右膜厚偏差最大為0.3um，故5號槽在投入使用t9911氧化添加劑后膜厚均衡性較1-4號槽穩(wěn)定。

32、統(tǒng)計(jì)從5月10日至7月10日1-4號電解硅機(jī)和5號電解硅機(jī)數(shù)據(jù)，對其單耗數(shù)值進(jìn)行對比分析：

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34、

35、數(shù)據(jù)表明，5號電解槽在加入t9911氧化添加劑后用電單耗為0.1155kwh/(m2*um)，對比1-4號槽0.1188kwh/(m2*um)節(jié)約0.0033kwh/(m2*um)，節(jié)約率為2.78％，累計(jì)節(jié)約用電3631kwh，節(jié)約費(fèi)用為2542元(用電按0.7元/kwh計(jì)算)。

36、實(shí)驗(yàn)證明使用t9911氧化添加劑使用量平均約1公斤/噸型材，結(jié)合上面數(shù)據(jù)，每噸型材使用氧化添加劑相比傳統(tǒng)控制生產(chǎn)模式可節(jié)約約60元左右，同時(shí)膜厚均勻性也能有一定改善。

37、說明書附圖

38、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：相較于傳統(tǒng)工藝，t9911氧化添加劑技術(shù)在全球首創(chuàng)的鋁材陽極氧化應(yīng)用上展現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢。它摒棄了繁瑣的排槽步驟，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)流程的優(yōu)化，大幅提升了效率。同時(shí)，該技術(shù)保證了鋁材陽極氧化的高質(zhì)量，減少了材料浪費(fèi)與環(huán)境污染。

39、在電解時(shí)，通過在電解槽內(nèi)添加t9911陽極氧化保持金屬離子穩(wěn)定的氧化添加劑，使電解槽內(nèi)的金屬離子始終保持在一個(gè)穩(wěn)定的范圍之內(nèi)，從而避免產(chǎn)生廢酸。在添加添加劑后能夠有效的減少電解槽中產(chǎn)生的金屬離子量電解槽酸總消耗量和電解槽耗電量，并使金屬表面的氧化膜抗腐蝕性能明顯提高。

40、圖1：未添加添加劑的鹽霧試驗(yàn)結(jié)果(腐蝕明顯)。

41、圖2：添加添加劑的鹽霧試驗(yàn)結(jié)果(腐蝕明顯減弱)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路