近年來(lái)，由于歐美市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展，在過(guò)去的五年中，年均增長(zhǎng)率超過(guò)了40%。在政策進(jìn)一步支持的背景下，光伏產(chǎn)業(yè)未來(lái)的增長(zhǎng)前景將更加廣闊。
為了滿足日益增長(zhǎng)的能源需求，太陽(yáng)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(chǎng)，預(yù)計(jì)到2020年，太陽(yáng)能將滿足歐洲15%的電力需求。太陽(yáng)能是一種可再生的、環(huán)保的能源，這使得包括中國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家將太陽(yáng)能作為一種新能源產(chǎn)業(yè)。中國(guó)大陸的光伏產(chǎn)品主要供應(yīng)歐美市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額很小。
預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)將生產(chǎn)近50萬(wàn)噸太陽(yáng)能鋁型材。太陽(yáng)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(wú)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(duì)優(yōu)質(zhì)太陽(yáng)能鋁型材陽(yáng)極氧化表面處理中存在的主要問(wèn)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(guò)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(jiàn)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(guò)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(guò)短時(shí)間的堿洗后暴露出來(lái)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(zhǎng)，表面條紋越明顯。
浙江太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(duì)另一邊(見(jiàn)圖1),很容易產(chǎn)生不均勻擠壓過(guò)程中金屬流動(dòng)的工件,也就是說(shuō),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(guò)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(guò)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(guò)程中沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大量的擠壓坯體進(jìn)入陽(yáng)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(duì)生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)比較有效的一種簡(jiǎn)單方法是將基本合格的擠壓坯料及時(shí)送到陽(yáng)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(guò)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(guò)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(wèn)題:顏色、細(xì)度和光澤度。目前我國(guó)的太陽(yáng)能鋁型材表面處理技術(shù)是多種多樣的，一般來(lái)說(shuō)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(guó)內(nèi)太陽(yáng)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(guó)內(nèi)機(jī)械噴砂機(jī)現(xiàn)有的鋼鐵和玻璃砂砂兩種,無(wú)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(duì)有點(diǎn)灰色,所以在陽(yáng)極氧化堿性洗滌應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)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(duì)較低。
大多數(shù)太陽(yáng)能鋁15或更多的陽(yáng)極氧化膜,比如使用普通感冒封閉的陽(yáng)極氧化處理的過(guò)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(wèn)題,歐美國(guó)家使用鋁附上綠色作為一種產(chǎn)品缺陷,因此,太陽(yáng)能鋁材生產(chǎn)廠家改用國(guó)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(yáng)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(wèn)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(ài)那些柔軟、細(xì)膩的外觀，這就要求晶粒相對(duì)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(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求鑄棒的晶粒尺寸不大于2級(jí)。對(duì)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(duì)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)楹芏啵某煞钟休^大的差異，無(wú)疑會(huì)導(dǎo)致工件的光澤度不一致，一般來(lái)說(shuō)基材的雜質(zhì)含量越高，工件的光澤度越低。對(duì)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(duì)于陽(yáng)極氧化，堿洗工藝條件對(duì)光澤的影響最大。一般來(lái)說(shuō)，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(yáng)極氧化的堿洗速度。
涂復(fù)合膜膠
太陽(yáng)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(yáng)能鋁合金型材的要求表面無(wú)膠復(fù)合膜撕裂后的現(xiàn)象。這種要求對(duì)采用冷封閉工藝的工廠往往不是問(wèn)題，與普通的建筑鋁型材冷封閉工藝條件相比似乎并沒(méi)有做出什么變化，但對(duì)采用中溫封閉工藝的工廠往往是一個(gè)頭痛的問(wèn)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(zhǎng)膜的方法來(lái)緩解粘膠問(wèn)題，這就需要車間有足夠的空間來(lái)容納周轉(zhuǎn)的車輛。國(guó)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(guò)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(guò)低，由于摩擦過(guò)大，會(huì)改變澆注桿蒙皮的擠出流型，導(dǎo)致蒙皮通過(guò)模具后流入擠壓工件。表皮常以線形流入工件。在陽(yáng)極化堿洗過(guò)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)有粗晶粒或粗晶粒帶結(jié)構(gòu)
粗晶組織主要是由于擠壓件出口溫度過(guò)高和淬火能力不足造成的。
防止堿洗過(guò)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(zhǎng)了中和處理時(shí)間后，也不可能對(duì)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(guó)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(yáng)能鋁型材用的中溫密封劑在工藝范圍內(nèi)不宜過(guò)小，密封速度不宜過(guò)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(wèn)題無(wú)疑也與復(fù)合膜本身有關(guān)，復(fù)合膜廠家與太陽(yáng)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(wèn)題
太陽(yáng)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(kāi),產(chǎn)品表面不能有“剩余膠”附著力。這種要求對(duì)于使用常溫冷封工藝來(lái)說(shuō)，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(zhǎng)停車時(shí)間的方法，以緩解粘接問(wèn)題。當(dāng)然，貴公司通過(guò)加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)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(wèn)題。
在中溫密封的過(guò)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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