一种阳极氧化铝合金表面处理工艺及设备制造技术

本发明专利技术公开了一种阳极氧化铝合金表面处理工艺及设备，涉及金属表面处理工艺技术领域，本发明专利技术是以氧化生膜这一步骤为关键部分并设置监控系统，监控系统以人工抽检的检测数据为后驱参照、以工艺参数作为前驱参照，根据检测数据来反向控制工艺进行中的工艺参数，且优化出工艺参数的监控方案，以修正电解液通电电流作为直接手段，通过控制通电电流可以同步建立退化量、温升量和生成量的折线图，通过整合成集成XY散点图，可以直观地显示出阳极氧化动作中的氧化质量状态，进一步表示的是：针对氧化质量状态执行对向的修正动作，以控制通电电流的单一方式分别控制退化量、温升量和生成量，降低阳极氧化中的“控制”难度。难度。难度。

【技术实现步骤摘要】
一种阳极氧化铝合金表面处理工艺及设备


[0001]本专利技术涉及金属表面处理工艺
，具体涉及一种阳极氧化铝合金表面处理工艺及设备。

技术介绍

[0002]对铝合金板材来说，铝是非常活泼的材料，常态下的铝表面会立即生成氧化膜层，故而常见的铝合金板材表面都“覆”有氧化膜层，但是此类“天然”形成的氧化非常薄，为此需要通过表面处理工艺在铝合金表面“覆”上符合要求的氧化膜层。
[0003]以阳极氧化铝合金工艺来说，其原理是采用电解法的原理在铝合金板件上形成较厚的致密氧化膜层，具体运行过程：以行车等抓取结构将铝合金送入到电解槽中，在通电状态下与电解液接触一段时间后，在铝合金板材上形成氧化膜层。
[0004]此处需要说明的是：在电解液配比恒定的状态下，氧化膜层的形成速度与电解液的电流、温度存在直接关系：电解液温度越低，氧化膜层形成速度较慢、氧化膜层较为致密，反之电解液温度越高，氧化膜层形成速度较快、氧化膜层较为疏松；且在电解液温度的影响下，电解过程通入的电流是影响到氧化膜层形成速度和形成质量的关键因素，例如：随着阳极氧化时间延长，由于氧化膜层厚度增加导致整体铝合金板材的电阻加大而进一步增加电解液温度，导致氧化膜层溶解，出现工件尺寸的转变、表面粗糙掉膜的现象，若增设对电解液的降温设备或升温设备，进一步增加了阳极氧化过程中的电解环境复杂性，增加阳极氧化中的“控制”难度，影响到整体氧化质量；为此，本申请提出了一种解决方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种阳极氧化铝合金表面处理工艺，针对当前铝合金板材的阳极氧化处理工艺中，因为其氧化过程中受到电解液温度和电流影响，导致氧化膜层质量难以控制，存在工件尺寸的转变、表面粗糙掉膜等现象。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种阳极氧化铝合金表面处理工艺，包括酸洗除膜和氧化生膜两个步骤，两个步骤中设置有监控系统，且两个步骤的应用对象为铝合金板材，监控系统中包含数据收集单元、数据集成分析单元和自主干预单元，在酸洗除膜步骤中将铝合金板材投入到酸洗池中，用于去除铝合金板材上的天然氧化膜层，得到工件基材；在氧化生膜工艺中将工件基材投入到电解槽中，对工件基材执行阳极氧化动作，通过阳极氧化动作在工件基材上生成氧化膜层，得到工件成品；数据收集单元用于收集阳极氧化动作中的工艺参数、工件基材的尺寸参数、工件成品的检测数据，工艺参数包括电解槽中的电解液配比溶度和电解液温度、电解液的通电电流，工件基材的尺寸参数为工件基材与电解液的接触面积总和，工件成品的检测数据为氧化膜层厚度数据；数据集成分析单元：以工艺参数、尺寸参数和检测数据建立氧化膜层生成模型，氧
化膜层生成模型曲线以检测数据作为后驱参照、以工艺参数和尺寸参数作为前驱参照，其中尺寸参数为相对变数定值，在氧化膜层生成模型中包含氧化膜层的退化量、电解液温度
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电流的温升量和氧化膜层的生成量，且分别建立退化量、温升量和生成量的计算公式，根据退化量、温升量和生成量的计算公式建立三个折线图，氧化膜层生成模型以三个折线图建立集成XY散点图，集成XY散点图中的Y坐标轴为氧化膜层厚度数据、X坐标轴为电解液的通电电流；自主干预单元中具有数据集成分析单元和数据收集单元的控制权限，控制权限包括数据的调取权限、工艺参数的修正权限，利用调取权限调取数据集成分析单元中的氧化膜层生成模型，并设置氧化膜层生成模型中的上限阈值和下限阈值，根据上限阈值和下限阈值通过修正权限，修正阳极氧化动作中的通电电流，通过改变通电电流，同时修正电解液温度，并重新计算得到退化量、温升量和生成量生成集成XY散点图，使工件成品的检测数据符合上限阈值和下限阈值。
[0007]进一步设置为：在工件成品的检测数据中，采用人工抽检的检测方式，人工抽检的检测方式为涡流测厚仪检测法或电流击穿仪测量法，且人工抽检的检测方式中包含如下部分：S1：通过酸洗除膜和氧化生膜步骤生产工件成品所消耗的时间为一个生产周期，人工抽检的检测方式的抽检周期为i，i＜50，且i取自然正整数，i=1、2、3
…
i
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1；S2：在i个抽检周期中生产得到i个工件成品，从i个工件成品按照生产周期的顺序抽取e个受检产品，每个受检产品中的生产周期之间以等差数列排序；S3：将每个受检产品的检测数据进行记录储存，且记录每个检测数据中的生产周期时间。
[0008]进一步设置为：建立电解液温度
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电流的温升量计算公式，赋予温升量为，的计算公式为：，其中的为通电电流的数值、为第i个抽检周期中的工件基材上的电阻值数值、为第i个抽检周期中的阳极氧化动作时间、为铝合金板材的材料常数，且为定值，为直接变值、和为间接变值，并建立，其中为工件基材的电阻值，为工件基材上氧化膜层的电阻值，且，其中的为工件基材的电阻率、为接触面积总和数值、为氧化膜层的生成量；的计算公式为，其中为电解液到的电解常数，根据赋予退化量为，，其中的为第i
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1个抽检周期中的电解液起始温度。
[0009]进一步设置为：根据、和，首先赋予氧化膜层厚度数据为，且，将、和计算的数值整合到氧化膜层生成模型中，赋予上限阈值和下限阈值分别为：和，并在上限阈值和下限阈值之间设置氧化膜层理想厚度，并设置如下氧化质量状态：氧化质量状态一：在中，设置为过氧化异常状态；
氧化质量状态二：在中，设置为欠氧化异常状态；氧化质量状态三：在中，设置为氧化优良状态；氧化质量状态四：在中，设置为氧化瑕疵状态。
[0010]进一步设置为：根据四个氧化质量状态，设置如下的修正动作：修正动作一：在过氧化异常状态中反馈的信息为：氧化膜层厚度处于过高状态，且氧化膜层致密性处于较低的状态，修正动作为：维持阳极氧化动作和电解液配比溶度不变，降低电解液的通电电流；修正动作二：在前氧化异常状态中反馈的信息为：氧化膜层厚度处于较低状态，且氧化膜层致密型处于较高的状态，修正动作为：维持阳极氧化动作和电解液配比溶度不变，提高电解液的通电电流；修正动作三：在氧化优良状态和氧化瑕疵状态中，不执行修正动作，工艺参数中的电解液配比溶度和电解液温度、电解液的通电电流维持不变。
[0011]本专利技术具备下述有益效果：本专利技术是应用于铝合金的表面处理工艺中的阳极氧化工艺，主要包括酸洗除膜和氧化生膜两个步骤，且以氧化生膜这一步骤为关键部分并设置监控系统，监控系统中以人工抽检方式中的检测数据为后驱参照，并以工艺参数作为前驱参照，通过检测数据反馈整体阳极氧化工艺中的氧化质量状态，并将修正阳极氧化工艺中电解液通电电流作为直接手段，同步形成且建立退化量、温升量和生成量的折线图，且整合成集成XY散点图，在“监控”过程中，铝合金板材上最终形成的氧化膜层厚度为生成量与退化量的差值，且根据整体生产要求，首先设置氧化膜层理想厚度，结合氧化膜层理想厚度再次生成上限阈值、下限阈值，从而在集成XY散点图上，其目的是：在整体阳极氧化工艺中，可以直观地显示出阳极氧化工作中的氧化质量状态，便于准确控制整体工艺的进展状态；本专利技术还对整体阳极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阳极氧化铝合金表面处理工艺，其特征在于，包括酸洗除膜和氧化生膜两个步骤，两个步骤中设置有监控系统，且两个步骤的应用对象为铝合金板材，监控系统中包含数据收集单元、数据集成分析单元和自主干预单元，在酸洗除膜步骤中将铝合金板材投入到酸洗池中，用于去除铝合金板材上的天然氧化膜层，得到工件基材；在氧化生膜工艺中将工件基材投入到电解槽中，对工件基材执行阳极氧化动作，通过阳极氧化动作在工件基材上生成氧化膜层，得到工件成品；数据收集单元用于收集阳极氧化动作中的工艺参数、工件基材的尺寸参数、工件成品的检测数据，工艺参数包括电解槽中的电解液配比溶度和电解液温度、电解液的通电电流，工件基材的尺寸参数为工件基材与电解液的接触面积总和，工件成品的检测数据为氧化膜层厚度数据；数据集成分析单元：以工艺参数、尺寸参数和检测数据建立氧化膜层生成模型，氧化膜层生成模型曲线以检测数据作为后驱参照、以工艺参数和尺寸参数作为前驱参照，其中尺寸参数为相对变数定值，在氧化膜层生成模型中包含氧化膜层的退化量、电解液温度
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电流的温升量和氧化膜层的生成量，且分别建立退化量、温升量和生成量的计算公式，根据退化量、温升量和生成量的计算公式建立三个折线图，氧化膜层生成模型以三个折线图建立集成XY散点图，集成XY散点图中的Y坐标轴为氧化膜层厚度数据、X坐标轴为电解液的通电电流；自主干预单元中具有数据集成分析单元和数据收集单元的控制权限，控制权限包括数据的调取权限、工艺参数的修正权限，利用调取权限调取数据集成分析单元中的氧化膜层生成模型，并设置氧化膜层生成模型中的上限阈值和下限阈值，根据上限阈值和下限阈值通过修正权限，修正阳极氧化动作中的通电电流，通过改变通电电流，同时修正电解液温度，并重新计算得到退化量、温升量和生成量生成集成XY散点图，使工件成品的检测数据符合上限阈值和下限阈值。2.根据权利要求1所述的一种阳极氧化铝合金表面处理工艺及设备，其特征在于，在工件成品的检测数据中，采用人工抽检的检测方式，人工抽检的检测方式为涡流测厚仪检测法或电流击穿仪测量法，且人工抽检的检测方式中包含如下部分：S1：通过酸洗除膜和氧化生膜步骤生产工件成品所消耗的时间为一个生产周期，人工抽检的检测方式的抽检周期为i，i＜50，且i取自然正整数，i=1、2、3
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜强，刘芬，张征领，
申请(专利权)人：常州市凯宏铝业有限公司，
类型：发明
国别省市：