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一、铝型材立式氧化生产模式简介
铝型材全自动立式阳极氧化生产线(上排—槽面处理—下排)通常设计为U型工作带(即上、下排工作区处在平行位置)，这样可极大优化车间场地，下架后的空梁很便捷传送至上架，大大提高大梁周转效率。
产品立式氧化自动生产顺序相对卧式氧化生产固定，只能按上架顺序进行生产，故在上架前根据不同品种产品的生产工艺进行上架顺序搭配尤为重要，搭配不好极易造成槽面空槽、浪费成本等影响。
操作方面相对于传统卧式生产来说，其上、下排工序操作具有颠覆性改变，卧式线需逐支固定在导电杆上(用铝线或专用夹具)，且每排支数在25~50支(每槽50~100)，而立式生产线(以某铝厂为例)，其设计每排可上架168支，每槽3排共504支，而槽面处理过程基本一致，产能提升约400%。槽面处理过程中，槽液带出量少，化工、水、电、气等单耗低，连续性批量生产效率高。
二、立式氧化生产实践中引进新型工艺改善
立式阳极氧化自动生产线虽在生产效率、能耗、产品质量等方面都有显著提高，但经过长时间的生产实践和总结，在各方面还能更进一步进行改进与提升。下面将结合一些实际生产应用，在以下几方面进行简要探讨。
2.1、上排挂具改善及效果
随着市场需求增大，在达到原设备（词条“设备”由行业大百科提供）生产瓶颈后，则需寻求新的工艺、设备改进来实现。鉴于此，有企业经过反复尝试，结合生产铝料特征，开发出新的挂具。
如下图所示：
图一 立式氧化上架大梁铜挂钩及挂料图
即对铜挂钩间距进行加密，由原来每个铜挂钩板装14个铜夹升级成每个铜挂钩板装15个和17个铜夹两种规格，这样一来在生产相应类别的产品时，可分别提高产能效率7%和21%。
工艺改善成效：
成本方面，一次性投入对铜挂钩进行更换升级，可用旧铜挂钩以旧换新置换，从而减少成本投入，另需补充相应数量铜夹。
操作方面，只需在上架时多夹相应支数铝料，通过加强上架人员工艺操作技能培训，提高上架速率，在其他生产环节中基本无影响。全面升级后，日平均产量提升约20%。
2.2、电解氧化槽液循环改善及效果
铝阳极氧化定义：即通过一种电解氧化使铝及铝合金的表面形成一层具有防护性、装饰性以及一些其他功能特性的氧化膜的过程。从定义上理解，只包括生成阳极氧化膜这一工艺过程，在该过程中铝及铝合金在电解槽液中作为阳极连接到外电源的正极，在电流作用下带负电的阴离子迁移到阳极表面失去电子放电，金属铝离子失去电子成为三价铝离子，在水中氧离子与之结合形成铝氧化物而不发生溶解。
而该反应的最终结果则取决于居多因素，包括电解质、终产物性质、工艺操作条件(如电流、电压、槽液温度、时间)等方面。
其中槽液温度对膜质量和氧化膜硬度（词条“硬度”由行业大百科提供）的影响如下图所示：
图二 氧化槽液温度对膜厚质量的影响 图三 氧化槽液温度对氧化膜硬度的影响
据上图数据曲线可知，随着温度升高，膜质量与金属损失比明显减小，而且随着槽液温度升高生成的氧化膜硬度下降，特别是在生产15μm以上的厚膜时极易出现氧化膜粉化（词条“粉化”由行业大百科提供）现象。此外，氧化膜的耐蚀性和耐磨性都随着氧化槽液温度的升高而降低。由此可见控制合理的氧化槽液温度对氧化膜的质量起着至关重要的作用。
为确保氧化膜的质量和性能要求恒定，一般需严格控制槽液温度在18—22℃直接，而在氧化过程中需保证温度波动在1℃以内为最佳。为控制槽液温度一般都通过冷冻机和热交换器将槽液进行冷却，然后将冷却后的槽液经过酸泵抽回氧化槽循环使用，通常返回氧化槽的槽液由1~2根水管从槽底送入，并在水管上钻一排小孔，从底部喷射搅动使整个槽液处于运动状态，从而控制槽液温度相对均衡(如图四所示)。有时为增加槽液搅动效果，会在槽底安装一条气管，通过压缩空气鼓气搅拌，从而降低槽液温度。
图四传统铝阳极氧化(立式)槽内循环截面图
但由于立式氧化槽体较深，依靠槽底一根循环管喷出槽液对槽液搅动效果不明显，由其是工件上端温度随着电解反应发热容易造成局部槽液温度过高，而若采取空气搅拌，因槽体较深随着气泡上升压力减小导致顶部槽液翻滚又过大，极其不利于氧化膜生成。对此，有企业经过多次改进研究测试，最终将原槽液循环管管径改小，并分流出多个小口径侧管安装在阴极（词条“阴极”由行业大百科提供）板后方，将槽液喷出孔孔径改小，在保证总出水流量低于循环泵额定流量的情况下，根据循环泵功率选好相应出水管大小及钻孔（词条“钻孔”由行业大百科提供）大小，尽可能多而均匀的增加循环管上出水孔，并调整出水方向向上或向下与工件呈45°角从阴极板间隙中喷出(如图五所示)。
图五改进后铝阳极氧化(立式)槽内循环截面图
工艺改善成效：
经过上述氧化槽液循环管改造后，在一定程度上保证了更大范围内槽液温度的均匀性（词条“均匀性”由行业大百科提供），且整体槽液翻滚不会产生巨浪，有利于均匀稳定性成膜，可有效控制膜厚在1~3μm内波动，同时大量减少起粉、欠膜等氧化表面缺陷的产生，有效提高成品率。
成本方面，一次性投入对循环管进行升级更换，而生产中因膜厚更加稳定，可有效降低电单耗10%以上。
工艺操作方面：与原操作一致。
2.3、槽面清洗水循环使用
铝型材常见氧化表面处理工艺过程中，在槽面每经过一道主作用槽处理后，都需经过1~2次水洗，以清除表面杂质和防止槽液交叉污染。然而，传统水洗工艺槽设计通常为每个槽独立进出水，而为保证水洗效果，必须保持槽内水的流动性，则需保证一定量的进出水流量，而出水全部排放至废水处理中心，利用率极低，且增加废水处理难度。
经过不断尝试与创新，结合相应化学药剂调整，将原来多道独立进出水管道改造串联成一道进出水，但同样受药剂制约，碱蚀槽前后水槽暂不能串联(如图六所示)，此外，将氧化铜座、硅机等设备降温水集中引入到碱蚀后水洗槽。
图五氧化槽面清洗水循环使用改善前后示意图
工艺改善成效：
操作方面：先从后往前逐个水槽串联进行生产试验，合格后再往前增加串联水槽数继续试验，直至将所有相同性质的水槽进行串联使用。
成本方面，需对相应水槽槽体进行管道串联，并用阀门进行控制，通过一系列改善后，相比改造前后可减少废水排放约40%~50%
三、结束语
随着生产工艺、设备的不断创新发展，生产效率和生产成本也逐渐改善，导致铝材市场竞争越来越激烈，为此，提高生产效率、降低能耗、生产绿色环保型产品成了各生产企业的核心竞争因素。只有在实际生产中，通过不断总结与技术创新，才能使企业立于不败之地。
参考文献
【1】朱祖芳，施瑞祥. 铝的化学预处理. 铝合金阳极氧化与表面处理技术，2010:247-257
