近年來，由于歐美市場需求的不斷增長，中國光伏產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展，在過去的五年中，年均增長率超過了40%。在政策進(jìn)一步支持的背景下，光伏產(chǎn)業(yè)未來的增長前景將更加廣闊。
為了滿足日益增長的能源需求，太陽能正迅速成為當(dāng)今最可行的選擇之一。歐洲目前是全球最大的光伏發(fā)電市場，預(yù)計(jì)到2020年，太陽能將滿足歐洲15%的電力需求。太陽能是一種可再生的、環(huán)保的能源，這使得包括中國在內(nèi)的許多國家將太陽能作為一種新能源產(chǎn)業(yè)。中國大陸的光伏產(chǎn)品主要供應(yīng)歐美市場，國內(nèi)市場份額很小。
預(yù)計(jì)到2020年，中國將生產(chǎn)近50萬噸太陽能鋁型材。太陽能鋁合金型材(通常6063鋁合金)不同于普通建筑鋁合金型材,無論是內(nèi)部質(zhì)量,或表面質(zhì)量,一般更高的要求,尤其是額外的復(fù)合膜的需求,制造商經(jīng)常由于低產(chǎn)量,或不時(shí)有退貨,導(dǎo)致生產(chǎn)成本難以降低。本文針對優(yōu)質(zhì)太陽能鋁型材陽極氧化表面處理中存在的主要問題，提出了一些切實(shí)可行的解決方案，以供參考。
現(xiàn)有組織條紋
我們看到擠壓坯表面條紋,一般有兩種,一是通過擠壓模具尺寸與粗糙表面或擠壓造成的粘土,這種缺陷往往可見在擠壓坯,缺陷嚴(yán)重時(shí)也有一個(gè)句柄,非常輕微的擠壓痕跡不影響美觀,經(jīng)過噴砂處理或擴(kuò)展堿洗時(shí)間和容易消除;另一種是內(nèi)部組織條紋，這種條紋在擠壓坯料階段是找不到的，但只要經(jīng)過短時(shí)間的堿洗后暴露出來就可以發(fā)現(xiàn)。組織條紋通常貫穿工件的整個(gè)壁厚。因此，堿洗時(shí)間越長，表面條紋越明顯。
浙江太陽能發(fā)電焊接不良、金屬流動(dòng)不均勻和鑄棒蒙皮是造成板料表面劃痕的主要原因。在太陽能鋁型材的模具設(shè)計(jì)中，焊縫多移至未裝飾的表面或角度。因此，太陽能鋁型材的缺陷可能是由于金屬流動(dòng)不均勻和鑄棒的蒙皮造成的。
金屬流動(dòng)不均勻
當(dāng)相應(yīng)的工件表面的厚度變化對另一邊(見圖1),很容易產(chǎn)生不均勻擠壓過程中金屬流動(dòng)的工件,也就是說,流出速度區(qū)是不同的,在區(qū)b在某種程度上,或是受到額外的拉應(yīng)力或額外的壓力壓力。由于增加
應(yīng)力的存在使得臺(tái)地兩區(qū)初始晶粒的斷裂不同于后續(xù)的再結(jié)晶修復(fù)過程，導(dǎo)致工件表面出現(xiàn)明顯的外觀差異，即條紋的外觀。然而，即使經(jīng)過時(shí)效處理，通常也很難判斷擠壓出的坯料是否由于金屬流動(dòng)不均勻而產(chǎn)生條紋。如果在擠壓過程中沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大量的擠壓坯體進(jìn)入陽極氧化車間時(shí)，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)太晚了，將會(huì)造成不可彌補(bǔ)的經(jīng)濟(jì)損失。對生產(chǎn)廠家來說比較有效的一種簡單方法是將基本合格的擠壓坯料及時(shí)送到陽極氧化車間進(jìn)行堿洗試驗(yàn)。
鑄件桿的表面有太多的油，鑄件桿的表面也有太多的油。油會(huì)減少鑄棒表面與擠壓管內(nèi)壁之間的摩擦，在擠壓過程中表面的流動(dòng)趨于加速，所以很容易流入工件，形成組織條狀的外觀。生產(chǎn)廠家應(yīng)保持鑄棒表面的清潔，表面多油的鑄棒可用通用清洗液清洗。
當(dāng)擠壓筒體與擠壓墊之間的間隙過大時(shí)，特別是當(dāng)擠壓筒體出現(xiàn)異常鼓形時(shí)，擠壓筒體內(nèi)壁會(huì)積聚較多的鑄鐵表皮，此時(shí)，擠壓件難以避免組織條狀的出現(xiàn)。相應(yīng)措施:檢查擠出筒與擠出墊的匹配尺寸是否合理;每班使用清潔墊1 ~ 2次，處理擠出管內(nèi)壁殘留;一旦發(fā)現(xiàn)擠出滾筒，及時(shí)更換擠出滾筒。定期調(diào)整擠出軸和擠出缸的位置。
)。出現(xiàn)不一致
外觀的一致性主要涉及三個(gè)問題:顏色、細(xì)度和光澤度。目前我國的太陽能鋁型材表面處理技術(shù)是多種多樣的，一般來說隨著表面處理技術(shù)的發(fā)展，不同程度的顏色、細(xì)度和光澤度都會(huì)產(chǎn)生影響。
目前，國內(nèi)太陽能鋁型材的砂面處理都是機(jī)械噴砂，當(dāng)然，砂的大小會(huì)直接影響產(chǎn)品外觀的細(xì)膩。國內(nèi)機(jī)械噴砂機(jī)現(xiàn)有的鋼鐵和玻璃砂砂兩種,無論是光澤度,砂表面用玻璃砂比鋼沙光澤度好,外觀顏色更白,和鋼的表面砂處理相對有點(diǎn)灰色,所以在陽極氧化堿性洗滌應(yīng)適當(dāng)延長時(shí)間。玻璃砂處理鋁型材的堿洗時(shí)間一般為2 ~ 4min，鋼砂處理鋁型材的堿洗時(shí)間一般為5 ~ 8min。鋼砂處理最大的優(yōu)點(diǎn)之一是容易消除輕微的擠壓痕跡，擠壓坯體的表面質(zhì)量要求相對較低。
大多數(shù)太陽能鋁15或更多的陽極氧化膜,比如使用普通感冒封閉的陽極氧化處理的過程中,即使在寒冷的密封槽液體添加顏色一定量的醋酸鈷,它和綠色的解決后關(guān)閉的問題,歐美國家使用鋁附上綠色作為一種產(chǎn)品缺陷,因此,太陽能鋁材生產(chǎn)廠家改用國內(nèi)產(chǎn)品封閉性環(huán)保現(xiàn)象比較溫和的溫度封閉性工藝。在熱裂性方面，中溫密封工藝優(yōu)于普通冷封工藝。
即使使用相同的生產(chǎn)工藝，同一廠家生產(chǎn)的不同批次的太陽能鋁，也經(jīng)常出現(xiàn)外觀的細(xì)度和光澤不一致。造成這兩個(gè)問題的原因和解決辦法如下:
美味是不一致的
在微觀上，鋁合金表面由晶粒和晶界[2]組成。晶粒尺寸和晶界厚度的變化引起外觀細(xì)度的變化。因此，表面細(xì)度的不一致性實(shí)質(zhì)上是表面晶粒尺寸或晶界厚度的不一致性。人們往往偏愛那些柔軟、細(xì)膩的外觀，這就要求晶粒相對較小，晶界結(jié)構(gòu)精細(xì)。為了獲得穩(wěn)定的小粒徑細(xì)晶界結(jié)構(gòu)，需要注意以下兩點(diǎn):
穩(wěn)定擠壓用鑄棒的國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求鑄棒的晶粒尺寸不大于2級(jí)。對于質(zhì)量要求高的廠家，擠出生產(chǎn)時(shí)應(yīng)選用同質(zhì)鑄造棒。對鑄棒進(jìn)行均勻褪色處理，消除內(nèi)部組織偏析和鑄造應(yīng)力，細(xì)化晶粒，改善鑄棒后續(xù)的壓力加工狀態(tài)和最終產(chǎn)品[3]的性能。
但最好不要使用均質(zhì)鑄件或普通鑄件，也不要使用多產(chǎn)品鑄件，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致擠出坯料由于擠出棒的多樣化而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。
擠出出口溫度是穩(wěn)定工件擠出出口溫度的一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。擠出出口溫度不僅影響工件的力學(xué)性能，而且影響后續(xù)工件表面處理的外觀。在擠壓坯料中，很難判斷工件中是否存在粗晶。
光澤不一致
光澤度不一致涉及到臺(tái)地的可能性因?yàn)楹芏?，基材成分有較大的差異，無疑會(huì)導(dǎo)致工件的光澤度不一致，一般來說基材的雜質(zhì)含量越高，工件的光澤度越低。對于擠出，在擠出出口溫度控制下，一般擠出速度越快，工件表面越光亮;擠壓后空冷淬火不足，會(huì)導(dǎo)致再結(jié)晶晶粒增厚，強(qiáng)化階段Mg2Si富集，同時(shí)工件表面亮度下降。對于陽極氧化，堿洗工藝條件對光澤的影響最大。一般來說，堿洗速度越快，工件的光澤度越高。因此，為了保持工件表面的均勻光澤，主要需要穩(wěn)定擠壓棒的合金成分，穩(wěn)定擠壓速度，風(fēng)冷淬火條件，穩(wěn)定陽極氧化的堿洗速度。
涂復(fù)合膜膠
太陽能鋁合金型材不同于普通建筑鋁合金型材,額外的產(chǎn)品要求,每個(gè)產(chǎn)品需要貼在復(fù)合膜保護(hù),和復(fù)合膜必須牢牢把握,和太陽能鋁合金型材的要求表面無膠復(fù)合膜撕裂后的現(xiàn)象。這種要求對采用冷封閉工藝的工廠往往不是問題，與普通的建筑鋁型材冷封閉工藝條件相比似乎并沒有做出什么變化，但對采用中溫封閉工藝的工廠往往是一個(gè)頭痛的問題。這主要是由于冷封和中溫封封機(jī)理不同，“時(shí)效”時(shí)間不同。很多中溫密封工藝都是廠家在停車前采取延長膜的方法來緩解粘膠問題，這就需要車間有足夠的空間來容納周轉(zhuǎn)的車輛。國內(nèi)典型的中溫密封工藝條件如表1所示。
生鐵氧化皮
一般情況下，擠壓鑄造桿的蒙皮中氧化物較多，Mg2Si和AIFeSi金屬間化合物也常在高側(cè)[1]上。在正常的擠壓過程中，鑄桿的蒙皮基本上處于擠壓剩余，但在以下幾種情況下會(huì)隨著擠壓進(jìn)入工件:
A)澆注桿的溫度低于擠壓筒的溫度。如果澆注桿溫度過低，由于摩擦過大，會(huì)改變澆注桿蒙皮的擠出流型，導(dǎo)致蒙皮通過模具后流入擠壓工件。表皮常以線形流入工件。在陽極化堿洗過程中，由于表皮與基體金屬的腐蝕差異，使其表面產(chǎn)生條紋。擠壓筒體溫度一般設(shè)置在390 ~ 420℃，鑄棒加熱溫度一般設(shè)置在460 ~ 500℃。
為防止復(fù)合薄膜膠黏劑的產(chǎn)生，應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
擠壓坯料不應(yīng)有粗晶?；虼志ЯЫY(jié)構(gòu)
粗晶組織主要是由于擠壓件出口溫度過高和淬火能力不足造成的。
防止堿洗過程中出現(xiàn)干燥表面粘連
當(dāng)堿性洗滌槽溶液之間的反應(yīng)速度和處理鋁太快(高濃度或高溫所致),或提升的速度和洗滌轉(zhuǎn)讓后鋁堿性洗滌太慢,或鼓風(fēng)機(jī)堿性洗滌槽的槽一端太多的風(fēng),很容易出現(xiàn)干燥粘鋁表面的現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)這種現(xiàn)象，即使在延長了中和處理時(shí)間后，也不可能對鋁的處理表面進(jìn)行清潔，因此會(huì)出現(xiàn)復(fù)合膜粘結(jié)現(xiàn)象。
選擇合適的中溫密封膠
目前我國中溫封膠的主要成分一般分為兩大類:醋酸鎳、醋酸鈉和硼酸。另一種是醋酸鎳、有機(jī)胺和有機(jī)溶劑組分。太陽能鋁型材用的中溫密封劑在工藝范圍內(nèi)不宜過小，密封速度不宜過快，否則難以控制實(shí)際生產(chǎn)操作。因?yàn)槿绻欠忾]的質(zhì)量不好，當(dāng)然會(huì)糊上復(fù)合膜粘膠，但當(dāng)封閉時(shí)，尤其是表面灰分時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)糊上復(fù)合膜粘膠的現(xiàn)象。
選擇合適的復(fù)合膜粘度
膏體復(fù)合膜粘膠問題無疑也與復(fù)合膜本身有關(guān)，復(fù)合膜廠家與太陽能鋁廠家要協(xié)調(diào)，以確定最合適的復(fù)合膜粘度。
封閉鋁“膠水”問題
太陽能框架不同于普通建筑鋁合金型材、鋁合金型材需要每個(gè)產(chǎn)品粘貼復(fù)合保護(hù)膜,和所需的復(fù)合保護(hù)膜能夠牢牢把握,和所需的復(fù)合保護(hù)膜撕開,產(chǎn)品表面不能有“剩余膠”附著力。這種要求對于使用常溫冷封工藝來說，并不是一件難事。但由于介質(zhì)溫度密封與冷溫密封的工藝機(jī)理不同，所需要的“時(shí)效”時(shí)間也不同。因此，許多生產(chǎn)中溫密封工藝的廠家在貼合復(fù)合保護(hù)膜前都采用延長停車時(shí)間的方法，以緩解粘接問題。當(dāng)然，貴公司通過加強(qiáng)生產(chǎn)過程管理和選用優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)材料，更好地解決了“不干膠”這個(gè)問題。
在中溫密封的過程中，如果密封不好，當(dāng)然會(huì)有“膠水”，但這種密封，尤其是表面出現(xiàn)“粉末”時(shí)，也會(huì)有“膠水”的現(xiàn)象。
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