由于经济的不断增长,随之而来的能源供给将接受一个更大、更严峻的考验,以节省能源、环保著称的太阳能广受各国欢迎。目前欧洲是全球最大的光伏发电市场,预计到2020年,太阳能电力将满足欧洲15%的电力需求。太阳能具有可再生和环保等方面的特点,这种优势让包括中国在内的许多国家将太阳能作为重点发展的新能源产业。中国大陆光伏产品主要供应给欧美市场,国内市场份额尚很小。近年来,由于欧美各国市场需求的增大,我国光伏产业取得了快速的发展,最近5年的年均增长速度达到40%以上。在政策进一步加大扶持力度的背景下,未来光伏产业的增长前景将更为广阔。光伏产业所涉及的太阳能边框铝型材,其产品的阳极氧化膜厚度通常要求较高(12~18微米),对阳极氧化膜厚膜而言,常温封闭工艺往往心有余而力不足,且在保持银白色本色和抗热裂性方面存在缺陷,而高温封闭工艺,由于所需能耗太高,使生产厂家又难以接受,因此中温封闭工艺赢得了极大多数太阳能边框铝型材厂家的青睐。目前国内太阳能铝型材中阳极氧化电泳材约占30%,阳极氧化封闭材约占70%(其中中温封闭材约80%)。
阳极氧化中温封闭材生产一般的工艺流程为:挤压坯料→上架→除油→水洗→水洗→碱蚀→水洗→水洗→中和→水洗→水洗→阳极氧化→水洗→水洗→中温封闭→水洗→水洗→下架→贴膜→包装。本工艺为大部分厂家所采用。详细生产工艺各厂家可依据现有条件作出相应调整。作者根据实际生产经验总结出一些常见问题及相应控制措施供同行业工作者参考。本文以合金6063挤压材(成分见表一)为例。
1.封闭槽槽液PH值方面引起的问题
1.1槽液控制方面引起的问题
在正常生产过程中,当槽液中镍离子浓度、槽液温度均处于最佳范围,且封闭时间固定时,PH值过高往往容易造成封闭铝材表面出现“粉霜”。此时可将PH值控制稍微低一点。PH值调整量依据出现粉霜的程度而定。反之,PH值控制过低则易造成封闭不良。一般PH值控制的选取应依据生产过程中的实际情况加以微调。整个生产工艺是一个稳定的体系,一旦体系中其他单元(如氧化槽硫酸浓度、电流密度等)发生较大改变,则相应其他单元也需做出相应的调整。
1.2 槽液PH值测量不准引起的问题
不时有厂家出现由于PH值测量不准确,导致中温封闭槽出现异常情况,最常见的就是封闭不良和封闭“粉霜”的出现。
如果PH值测量值高于真实值则误导操作人员将PH值控制偏低。测量值与真实值之间数据偏离较大,则很容易出现PH值控制过低而导致封闭不良。
如果PH值测量值低于真实值则误导操作人员将PH值控制偏高。测量值与真实值之间数据偏离较大,则很容易出现PH值控制过高而导致封闭铝材表面出现“粉霜”。
控制措施:定期校正PH计,发现测量出现较大波动时,建议更换新的测量电极。一般应做到每天最少校正一次;定期更换测量电极。
2.封闭槽槽液温度方面引起的问题
2.1 温度控制方面引起的问题
中温封闭槽槽液温度的控制:较多厂家选取在约50度(其主要目的是降低能耗)左右。当槽液中镍离子浓度、槽液PH值等均处于最佳范围时。此时封闭温度对铝材封闭速度就起决定作用(排除基材等其他原因造成的影响),一般槽液温度高,封闭速度快,则需相应缩短封闭时间。然而由于封闭速度过快,则较难于控制封闭“粉霜”的出现。反之,封闭槽槽液温度较低,随之出现封闭不良等现象。对于封闭槽槽液温度的选取,建议尽量控制在供应商提供的工艺控制范围内为宜。
2.2 温度测量不准引起的问题
现在大部分厂家均使用自动温控设备对槽液温度进行控制,这是一项绝佳的改进。然而由于种种原因使得显示温度的显示值与真实值之间出现较大的差异。
温度显示值比真实值高的多则容易出现封闭不良。作者曾碰到有一厂家出现封闭不良,对槽液浓度、PH值校正测量后发现这些主要工艺参数均在工艺控制范围内,后来发现温度显示值比水银温度计测量值高约10摄氏度(水银温度计已校正)。后将中温封闭槽槽液温度提高10摄氏度再进行封闭,进行失重测试,失重测量值为13mg/dm2,失重测试达标(国标:小于30mg/dm2算合格)。反之,温度显示值比真实值低的多则容易出现封闭“粉霜”。
控制措施:在温度控制上,需要操作者用温度计定期进行人工测量校准,调节温度偏差,做到真正意义上的工艺控制。定期更换质量可靠的热电偶。
3 封闭时间的控制
有部分厂家对封闭时间的控制,他们追求快速封闭。实际上封闭速度过快并非是最佳选择。部分厂家通过生产实践得出经验发现,比较理想的封闭速度选取在1.2?m/min为宜。一般通过调节封闭槽液温度和PH值来调整封闭时间的长短。封闭速度慢则影响产量。封闭铝材表面出现“粉霜”可通过缩短封闭时间来消除“粉霜”。反之,封闭不良则可通过延长封闭时间进行调整。
4 封闭铝材“粘胶”问题
太阳能边框铝型材不同于普通的建筑铝型材,它需要每根产品贴复合保护膜,且要求复合保护膜既能够粘贴牢固,又要求撕开复合保护膜后,产品表面不能够有“残胶”附着。此要求对使用常温冷封闭工艺来说,并非是困难的事情。然而由于中温封闭与常温冷封闭两者工艺封闭机理的不同,导致各自所需“陈化”时间的不同。因此很多中温封闭工艺厂家采用延长贴复合保护膜前的停放时间来缓解粘胶问题。这对于像江阴东华铝材科技材料有限公司每月达约7000吨这样产量的厂家来说,是“没有足够的空间和时间”的,该公司靠强化生产工艺管理和选用优质的生产辅材,较好的解决了“粘胶”这一问题。
在中温封闭过程中,如果出现封闭不良,这当然会出现 “粘胶”,但是,过封闭,尤其是表面出现“粉霜”时同样会出现“粘胶”现象。
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