飞机铝合金零件阳极氧化处理的清洁生产工艺改进研究
宋琳琳
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宋琳琳,. 飞机铝合金零件阳极氧化处理的清洁生产工艺改进研究[J]. 航空航天学报,2021.5. DOI:10.12721/ccn.2021.157045.
摘要: 航空制造业在快速发展的过程中对飞机产品零件表面处理质量提出了较高要求,在保证处理质量和效果的同时也要注重环境保护,降低生产处理过程中对环境造成的影响,以此提高整体的清洁生产水平。铝合金零件阳极化处理是相关构件应用过程中的重要工艺内容,要想在提高飞机铝合金零件性能的基础上提高环境效益则需要对清洁生产工艺进行改进和优化,以促进清洁生产目标达成,提高飞机生产的综合效益。
关键词: 飞机铝合金零件;阳极氧化处理;清洁生产工艺;改进方法
DOI:10.12721/ccn.2021.157045
基金资助:

从目前飞机铝合金零件阳极氧化处理效果来看,生产工艺在实际应用过程中存在较多问题,对周围环境的影响比较大,为了积极响应国家节能减排号召,在实际进行飞机铝合金零件表面处理时要注重对清洁生产工艺的研究与应用,对传统的生产工艺进行改造,控制环境污染问题的产生。要制定多种方案内容并根据是生产过程中的环境污染情况进行针对性选择,实现新型清洁生产技术的合理应用,以此提升铝合金表面处理效益。

1.飞机铝合金零件阳极氧化处理的清洁生产工艺改进方法

清洁生产对行业整体的可持续发展有着促作用,主要的清洁生产工艺技术涉及到以下内容:第一,注重源头把控;第二,加强生产过程的管理和控制;第三,做好污染治理和资源的回收利用工作。清洁生产要将环保理念融入到各个环节从源头上控制污染物的产生,实际对零件进行表面处理的过程中要注重新技术和新工艺的应用,改善传统工艺生产中污染严重的问题,要制定一个长期有效的污染防控计划实现对各类污染问题的有效处理,实现清洁生产技术的高效利用。

1.1 做好铝合金零件表面处理生产管理工作

清洁生产是一种新型生产模式能够满足生产过程的环保要求,要想实现清洁生产则需要改变以往的思想观念做好表面处理生产过程的管理工作,建立完善的管理制度和政策内容,构建专门的清洁生产管理机构实现相关工艺内容的充分落实。从目前企业生产制造的整个流程来看,部分管理人员对清洁生产和环境保护的重视度不够,不注重节能环保。要想改善以上问题必须要做好宣传工作,帮助企业生产人员和管理人员对清洁生产有一个正确的认知,通过开展培训教育的方式来提高工作人员的生产能力和水平,促进生产管理工作的有效落实,确保能够在控制投入成本的同时减少污染问题的产生,改变提高生产经济效益的基本方式。

通过实践研究可以了解到,加强生产管理在控制污染物产生方面起到了显著效果,要实现对整个生产工艺的细致化管理,做好全过程管控,对每个生产环境资源的使用和污染的产生进行严格控制,让各岗位工作人员都能够积极参与到清洁生产中,降低污染问题的发生率。

1.2前处理的改进

铝合金硫酸——硼酸阳极氧化前处理工艺是在铬酸阳极氧化工艺的基础上进行改进。要想实现资源的合理利用,在对主槽进行改造的过程中要尽可能的保留原有工作槽位置和尺寸,在此基础上对前处理工艺进改进和优化。可以在清洗水槽中安装压缩空气搅拌装置和逆流清洗系统,实现水资源的充分利用,保证零件的清洗效果,提高水资源的利用率。原脱氧槽虽然采用了逆水多次清洗,并集中处理所用过的含铬酐的废水,但检测其后的主槽硫酸—硼酸阳极氧化槽液中经常有Cr6+超标,这样易导致膜层的质量下降,有时甚至无氧化膜生成,这样就要求对主槽进行处理,大大地延长生产周期和增加成本。

实际进行清洁生产工艺改进的过程中实现了逆流清洗设备和喷淋设备的搭配使用,进一步提高的清洗效率,不需要进行反复清洗所以可以保证零件表面氧化膜层的质量。以往在飞机铝合金零件阳极氧化处理时会受到空间的限制无法增设较多的清洗槽,喷淋设备不需要占用较大的空间,所以整体的应用优势较为明显,可以保证清洗效果。

1.3硫酸—硼酸阳极氧化工艺实施

铝合金铬酸阳极化生产线虽然工艺稳定,处理后膜层性能符合所生产的各机型对氧化膜质量控制要求,但所使用的主要化工材料为铬酐,毒性大,污染较重。实践证明:硫硼酸阳极氧化膜层除具有铬酸阳极化膜层相同的优点外,还具有良好的吸附能力,容易染上各种颜色,良好的遮盖能力,可保持零件的高精度和低表面粗糙度特性。

要想保证阳极氧化膜层的质量达标必须要对整个生产过程的环境温度进行有效控制,通常需要在较低的温度环境下开展相关工艺,促进铝合金零件表面热量的全部发散。阳极氧化处理时要将槽液的温度控制在合理范围内,可以通过设置降温设施的方式来促进目的达成。

本工艺摒弃装有自来水的蛇形管直接冷却装置,因为蛇形管长期处于强酸性介质中,即使是采用不锈钢管制造,经过长期的浸蚀后也易出现破损,自来水进入氧化槽中,对氧化槽液造成致命的污染。为提高槽液的使用周期,延长槽液的大处理时间,在设计时要求采用安全、耐用的冷却装置。多方考查论证后决定采用槽液循环系统间接冷却装置,即冷冻机冷却冷水池中的水,再用冷水借助热交换器冷却循环系统中的槽液。这种方法涉及两个冷热交换过程,使整个装置更复杂,价格较昂贵,但控制槽液温度比较容易,从而保证氧化膜层的性能,对硫酸—硼酸阳极化槽液来说相对安全。

硫酸——硼酸阳极化所要求电源必需是恒电压的整流器或恒电流恒电压的可控硅整流器。为增加对工作时电压的控制,应在回路中并联伏特表进行随时监测电源是否正常工作,确保获得符合相应工艺的质量要求的氧化膜层。铝合金经硫酸—硼酸混合溶液处理后所得到的氧化膜膜层性能良好,可以与传统的铬酸阳极氧化膜膜层相媲美。

2.改进效益分析及应用前景

2.1改进效益

铝合金采用硫酸—硼酸阳极氧化后所用的水、电、汽用量及环保费用都显著下降;废铬酐的处理方法是亚硫酸盐还原法。其优点是处理后的废水达标较有保证,也可以回收氢氧化铬污泥。硫酸—硼酸氧化主槽的废液只需最后一道工序用20%的氢氧化钠沉淀,能节约不少的成本。

2.2应用前景

清洁生产模式的应用可以实现对环境保护和经济发展的有效调节,促进行业整体的可持续发展,能够在提高生产效益的同时减少资源能源的消耗和控制污染问题的产生,这对提高企业的核心竞争力有着积极影响,是工业生产必然趋势也是现代化发展的主要目标。通过对传统生产工艺的改造可以对使用原料数量进行有效控制,而且也不需要投入较多的成本进行表面处理废液的处理,在飞机铝合金表面处理生产工艺中的优势较为明显。

结语:清洁生产工艺的改进和应用进一步提高了飞机铝合金零件阳极氧化处理的质量和水平,能够满足不同机型生产中对铝合金零件氧化膜层的质量要求,而且从多个方面入手实现了对污染问题的有效控制,提高了整个生产流程的节能环保效果,进一步提升了飞机铝合金零件阳极氧化处理水平,对这一生产工艺的可持续发展有着积极影响,使铝合金表面处理生产工艺流程更加完善。

参考文献:

[1]张红军.铝合金硬质阳极氧化前处理工艺改进[J].电镀与涂饰,2015,34(13):737-740.

[2]卢新华.铝合金硬质阳极氧化前处理工艺改进分析[J].化学工程与装备,2018(6):31-32.

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