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工厂自设阳极化电镀工艺 |
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newmaker 来源：MM《现代制造》 |
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自设阳极化电镀工艺流程要花费多少？需要占用多大空间？会碰到怎样的环境保护问题？操作的难度有多大？更准确地说，什么是阳极化？这里首先让我们来回答工厂自设阳极化电镀工艺的这些首要问题。
机械厂一般都把非机械加工的运作外包出去，因为考虑到成本和学习的困难程度，总觉得要自设这些工艺设备并不现实。因此，人们总是把热处理、激光焊接以及其他类似的生产工艺过程转让给有专业人员和设备的工厂去做。
因此，阳极化也成为了工厂经常外包的工序。另外，也是因为他们对阳极化工艺本身以及在法规、安全、环境保护问题上没有把握的原因。然而，工厂如果自设阳极化工艺，便可以大幅度节约成本。这样做，他们能获得质量和送达时间的直接控制权，还可以减少物流压力。
那么，工厂怎么知道，引进阳极化工艺对于他们的情况是否合适？要确定这个问题的解决方法，就要与设计和安装阳极化系统的单位联系。IPEC Global（美国加利福尼亚州安大略市）便是这样一个公司，公司董事长兼首席执行官Ken Emilio先生有着多年经营管理机械加工厂的经验，并为这些工厂创建了许多阳极化生产线。他给出了阳极化的基本原则和工厂引进阳极化调研最初阶段的实用信息。
什么是阳极化？
阳极化电镀是一种电化学工艺，能加速优良有色金属材料的自然氧化过程。它能提高材料表面的硬度和抗磨性，并方便用户掌握好氧化的厚度。铝和钛是工厂最常见的两种需要做阳极化的材料。阳极化过的部件用于军事、医疗、商业和汽车售后服务等各个领域。
阳极化工艺的用户还可以用染料改变工件的颜色（用铝材时）或者熟练地操作电化学参数（用钛材时）。在有些场合，某种颜色可能是为了美学的效果，而在另外一些场合，选择特定的颜色则是为了识别。例如，医用螺栓的颜色，规定了螺栓的螺纹尺寸和直径。各种颜色编码还能帮助我们进行整理，这样，医院职工也就不必去背熟什么插配件的专业术语和识别尺寸的知识。
铝材阳极化工艺有三种类型。第一类阳极化用铬酸基化学镀液，普遍使用于需要薄而有强抗腐蚀能力保护镀层的场合。它也作为漆或其他涂层的底层。
第二类阳极化是最普遍的，也是最容易实现的自设铝材阳极化工艺。它广泛地用于各种场合，可以把工件染成真正的任何颜色。这是硫酸基化学镀液的工艺。
第三类阳极化是硬质镀层阳极化。它用于要求表面非常硬的场合，例如武器、体育用品和轴承表面等。第三类阳极化工件一般不染色，而是通过改变温度、电压以及镀液的成分得到深浅不同的灰色。
工厂该引进阳极化工艺吗？
评价一个工厂是否适合引进阳极化，应该首先计算其近来花费在阳极化外包上的量。如果其花费低于每年1万美元，那么一般来说，只要承包商可靠，应该继续使用。
如果阳极化的成本达到每年5万美元以上，那么，安装一套小型的标准阳极化生产线是有意义的。这些预制系统看起来就像是一排排的洗衣机，有各种液槽、通风设备和闭环的漂洗水回收系统。此设备的价钱为3~7.5万美元不等。为此设备申请保证安全所必需的执照并不困难，因为化学品的量并不大，而且通常都有配套的装置防止溅出和控制难闻烟气。标准阳极化生产线适合于体积为2ft3的小量工件，一般占地面积大约为20ft×8ft（1ft=0.305m）。工件架可以用手推到此标准系统的各个液槽。
如果阳极化的成本达到或超过15万美元，那么引进中、大型的标准阳极化生产线比较合适。这些系统有的使用卷扬机来移动工件架到各个液槽。其价格在10～15万美元之间不等，建议有关工厂联系阳极化工艺技术顾问，协助规划生产线设计和开发操作手册。
可用染料给阳极化的铝件上色，例如，嵌在轴上的摇臂。由Dew Technologies生产的钛部件，
如医用盘等，也可以不用染料，而是通过变换直流电压来上色
如果工厂的阳极化工艺的年成本超过25万美元，一般不提倡引进标准阳极化系统。这些液槽、污染问题以及其他有关设备都太大了。虽然这种类型的生产线可能只需花费25~50万左右，阳极化的成本可节约50%~60%。在这种情况下，在向设备供应商索要报价以前，要先请阳极化专家来做生产线的初级设计。
阳极化电镀铝的步骤
在实际的阳极化工艺过程之前和之后，工件都必须浸泡在若干槽液里。每一种槽液都有特定的温度、化学浓度和浸没时间，必须受到监控并保持稳定。每次使用支持性槽液后进行适当的漂洗是必要的。接着是第二类铝合金阳极化的典型步骤。
●碱性清洗——碱性清洗是常见的阳极化第一步。此槽液用于清除工件上的油脂而不会腐蚀到工件或损坏到材料。碱性清洗之后通常是漂洗。
●碱性腐蚀——此槽液清除氧化物并使工件有平滑的、亚光的光洁度。当加工后要求闪闪发亮时，不需要腐蚀槽液。使用腐蚀槽液之后应当强力漂洗。
●清除污点——清除污点/清除氧化剂的槽液清除由腐蚀槽液造成的污点，是阳极化过程之前一个要求很严格的步骤。清除污点工作站通常使用硝酸槽液或硫酸亚铁槽液。
●光泽浸渍——光泽阳极化工艺，典型的是用浓硝酸浸渍的，特别光亮并保护工件表面。然而，此法会放出大量的氮氧化物，因此，通风十分必要。大批量的阳极化过程所产生的烟气在放入大气之前，需要先到涤气塔进行清洗。
●颜色——大量的各种不同颜色和色彩搭配在染色槽液中也可以实现。
●密封——阳极化电镀铝件的表面需要密封，以消除褪色或跑色。某些密封层包括加有抗腐蚀剂的重铬酸钠。
安全
运行阳极化生产线和运行水力清洗、打毛刺、振动抛光很相似。换句话说，阳极化工艺使用的是危险化学品，工人的安全至关重要。工厂要购买、使用和储藏各类危险材料，包括氢氧化钠、铬酸（用于第一类阳极化）、硝酸、硫酸亚铁、乙酸镍以及有机染料。很显然，员工们必须装备好防护服。有关对付这些危险材料的信息，工厂应当和政府环境质量管理部门联系。
除了危险化学品之外，阳极化工艺还产生有害废料。这包括稀释废料如漂洗水以及从清洗槽排出来的浓缩废料。
另外两个需要关注的领域是废水排放和空气污染控制问题。漂洗后的废水可以回收，或者，如果符合当地规定的话，送到下水道。充分的通风也很必要。多数标准阳极化装置带有配套的通风罩。阳极化的烟气必须排出去，这就需要抗腐蚀的排风扇和管道。对于第一类阳极化排出铬酸烟气，大多数的政府部门都要求装有涤气塔。第二类或第三类阳极化可能不需要涤气塔。
法规和环境问题
在很多情况下，审批过程取决于阳极化生产线的数量和规模。标准的成套生产线一般比大型生产线容易得到执照。想要做大型生产线的工厂应当准备在工程和执照上花更多的时间和金钱。
在许多城市，执照还需要呈交当地消防部门审批。消防法规总是关注烟气排放、通风和消防喷水系统，以及化学品的密闭和储存。对于大型的阳极化生产线，一些消防部门会要求在管道工程上增加带有紧急发电机和消防喷水装置的通风系统。对于小型阳极化系统通常不这么要求。
要有遭受挫折的思想准备
工厂在学习、安装、开工等过程中应有出现问题的准备。例如，在当地寻找化学材料供应商就可能有困难。工厂可能还需要到外地购买阳极化用的工件架或者防护材料。总之，即便是小型的阳极化生产线，也不那么简单。然而，只有在规划阶段初期就花费时间和精力去调研，才能获得一个高效率的、容易维护、操作的阳极化工艺。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(11/23/2008) |
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