CN106065489A - 一种铝型材电解着色方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝型材电解着色方法，包括着色工序和水洗工序，其中，铝型材完成着色工序后通过吊机转运至水洗工序，并且，控制吊机竖直方向行车速度为0.2‑0.4m/s，控制吊机水平方向行车速度为0.2‑0.4m/s；同时，控制着色工序中电解槽的工艺参数为：硫酸亚锡浓度为4‑8g/l，硫酸镍浓度为23‑30g/l，硫酸浓度为6‑12g/l，pH值控制为1‑1.6。该电解着色方法，通过调整电解槽工艺参数，能有效抑制残留槽液对铝型材边缘的着色作用，并结合控制吊机转运速度，在保持电解着色效果的同时，解决了铝型材产品边缘颜色偏深的技术问题。

Description

一种铝型材电解着色方法
技术领域
本发明涉及铝型材着色技术，尤其涉及一种消除铝型材电解着色缺陷的电解着色方法。
背景技术
铝合金常用的着色方法有化学着色法、电解着色法和粉末喷涂着色法，其中，电解着色法由于其成本较低，且着色膜均匀、耐候性好等特点得到了广泛地应用。
电解着色法包括阳极氧化电解着色技术，是指在着色前对铝合金进行一次阳极氧化再将阳极氧化的铝合金置于无机盐电解质溶液中进行电解，溶液中的金属离子渗到氧化膜多孔层的底部，形成金属、金属氧化物或金属化合物的沉积，由于沉积物对光的散射作用而显现各种颜色，利用锡盐、镍盐、锰盐等着色盐进行电解着色。
目前工业化生产的电解着色技术基本上是单镍盐和锡-镍双盐两类，尤其是锡-镍双盐电解着色技术工业化应用更为广泛，虽然研究者对锡-镍双盐电解着色工艺进行了深入的研究，但是由于电解着色过程比较复杂，有些理论没有得到统一的认可，很多电解着色缺陷也没有得到很好的解决。自动卧式氧化生产线上锡-镍双盐电解着色生产的铝型材容易出现“红边”现象，即铝型材边缘颜色偏深，该缺陷影响产品质量，造成产品率低下。
发明内容
本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的目的是提供一种铝型材电解着色方法。
该电解着色方法包括着色工序和水洗工序，其中，铝型材完成着色工序后通过吊机转运至水洗工序，并且，控制吊机竖直方向行车速度为0.2-0.4m/s，控制吊机水平方向行车速度为0.2-0.4m/s；
并且，控制所述着色工序中电解槽的工艺参数为：硫酸亚锡浓度为4-8g/l，硫酸镍浓度为23-30g/l，硫酸浓度为6-12g/l，pH值控制为1-1.6。
其中，吊机竖直方向行车速度为0.3m/s，水平方向行车速度为0.3m/s。
其中，电解槽中硫酸亚锡浓度为4-6g/l，硫酸镍浓度为25-30g/l，硫酸浓度为6-12g/l，pH控制为1.1-1.6。
其中，水洗工序包括第一水洗槽和第二水洗槽，并且，控制第一水洗槽的pH值为2-4，控制第二水洗槽的pH值为5-7。
其中，所述电解槽着色电压为10-15V。
其中，所述电解槽槽液温度为18-22℃。
其中，所述着色电压为10-12V。
并且，所述电解着色方法还包括前处理工序，所述前处理工序在着色工序之前，所述前处理工序包括脱脂、碱洗、阳极氧化、水洗等步骤，其中阳极氧化工序的参数为：氧化槽温度17-23℃，硫酸浓度：160-180g/l，铝离子浓度：12-18g/l，电流密度：120-160A/dm2。
其中，电解着色方法具体包括以下工序：前处理工序、着色工序和水洗工序，其中，着色工序中电解槽的工艺参数为：硫酸亚锡浓度为4-6g/l，硫酸镍浓度为25-30g/l，硫酸浓度为6-12g/l，pH值控制为1-1.6，着色电压为10-12V，并且，控制吊机竖直方向行车速度为0.3m/s，水平方向行车速度为0.3m/s。
其中，水洗工序中第一水洗槽pH值为2.5-3.5，第二水洗槽pH值为5.5-6.5。
卧式氧化线着色电解完成后，铝型材通过吊机转运至水洗工序，在转运过程中，由于吊机起吊和行车运作时间较长以及铝型材表面有槽液残留，使槽液在铝型材下边缘沉积的时间过长，易导致边缘颜色偏深的缺陷。
发明人通过大量的研究发现，铝型材边缘颜色偏深是由于边缘沉积较多电解槽槽液导致的。槽液沉积时间过长或电解槽pH值过低时，槽液会将铝型材边缘的氧化膜孔疏松，将膜孔的锡离子析出，锡离子与空气中的氧气接触后会发生化学反应生成锡的氧化膜，该氧化膜沉积在型材边缘的氧化膜孔内，导致底部边缘颜色偏深。
根据本发明提供的电解着色方法，主要是通过控制吊机转运速度，并调整电解槽工艺参数等方式解决铝型材产品边缘颜色偏深的问题。
该电解着色方法包括着色工序和水洗工序，为解决残留电解液导致边缘缺陷的问题，在着色工序中需控制电解槽硫酸亚锡浓度的浓度不宜过高，为4-8g/l，更优选的为4-6g/l；同时，控制硫酸镍浓度处于较高水平为23-30g/l，更优选的为25-30g/l。
在电解着色过程中，亚锡离子被还原沉积在铝氧化膜孔中，镍离子与亚锡离子竞争还原，并促进亚锡离子的还原。本发明控制硫酸亚锡浓度处于较低水平，硫酸镍浓度处于较高水平，增加了硫酸镍的着色性，同时缓慢电解槽的活性，进而减缓残留电解液对铝型材边缘的影响。
相应地，电解槽槽液的pH值对与硫酸镍与硫酸亚锡的着色性能有重要影响，在上述操作参数范围内，进一步地，限制硫酸浓度为6-12g/l，pH值控制为1-1.6优选为1.1-1.6，该槽液酸度与pH能有效促进硫酸镍的着色性，在保持电解槽着色效果的同时降低电解槽的活性。
电解槽着色活性以及槽液酸度的降低能有效抑制沉积的槽液对铝型材的着色作用，特别是铝型材下端沉积的槽液对铝型材边缘的着色作用。
另一方面，还可控制吊机的转运速度，通过缩短其从电解槽至水洗槽的转序时间，进一步抑制铝型材边缘颜色较深的缺陷，发明人研究发现，吊车竖直方向行车速度控制为0.2-0.4m/s，更优选0.3m/s，水平方向行车速度为0.2-0.4m/s，更优选0.3m/s时，不仅能加快型材的转序速度，而且能维持自动卧式氧化生产线的高效运转。
水洗工序包括第一水洗槽和第二水洗槽，吊机将铝型材从电解槽中快速转移至第一水洗槽洗净表面电解槽槽液，适当提高水洗槽的pH值，可减慢着色后水洗的褪色速率。控制第一水洗槽pH为2-4，优选为2.5-3.5，第一水洗槽清洗完成后铝型材再转移至第二水洗槽进行二次清洗，控制第二水洗槽pH值为5-7，优选为5.5-6.5，通过控制水洗pH，有效去除残留槽液，并且减小铝型材褪色速率，达到颜色均一。
着色电压较低，则着色速度缓慢，色度较浅，着色电压较高则着色速度加快，色度较深，本发明控制着色电压为10-15V，优选为10-12V，该着色电压与电解槽其他参数相配合，得到较佳的着色效果。
电解槽槽液温度过低，着色速度缓慢，槽液温度过高则会加速亚锡离子的还原，在本发明中控制电解槽槽液温度为18-22℃，不仅有效减少粗糙的浮色，而且使本发明着色的工艺更便于控制。
作为本发明的一个改进，上述电解着色方法还包括前处理工序，前处理工序包括脱脂、碱洗、阳极氧化、水洗等步骤，在前处理工序中，阳极氧化是电解着色的基础，在本发明中控制阳极氧化工序的参数为：氧化槽温度17-23℃，硫酸浓度：160-180g/l，铝离子浓度：12-18g/l，电流密度：120-160A/dm2。在该参数下可得到膜厚和孔隙均匀的氧化膜，便于有效控制后续着色不均等缺陷。
本发明通过降低硫酸亚锡浓度，增加硫酸镍浓度，同时限制硫酸浓度为6-12g/l，pH值控制为1-1.6，相应地控制槽液温度为18-22℃，着色电压为10-15V，在保证着色效果的同时有效降低电解槽活性，进而抑制残留槽液的沉积对铝型材边缘的着色作用，在后续水洗工序中，控制第一水洗槽的pH为2-4，第二水洗槽pH值为5-7，有效去除残留槽液，并且减小铝型材褪色速率，保持铝型材着色效果。另一方面，本发明通过控制吊机行车速度，有效减少铝型材的转运时间，进而控制边缘颜色偏深的着色缺陷。
本发明优选的一种电解着色方法为：包括前处理工序、着色工序和水洗工序，其中，着色工序中电解槽的工艺参数为：硫酸亚锡浓度为4-6g/l，硫酸镍浓度为25-30g/l，硫酸浓度为6-12g/l，pH值控制为1-1.6，着色电压为10-12V，并且，控制吊机竖直方向行车速度为0.3m/s，水平方向行车速度为0.3m/s，吊机将铝型材依次转入第一水洗槽和第二水洗槽，其中，水洗工序中第一水洗槽pH值为2.5-3.5，第二水洗槽pH值为5.5-6.5。该电解着色方法能够有效地消除铝型材边缘颜色偏深的着色缺陷。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
实施例1
一种铝型材电解着色方法，包括以下步骤：
着色工序：控制电解槽中硫酸亚锡浓度为7g/l，硫酸镍浓度为25g/l，硫酸浓度为6g/l，槽液pH值为1.6，着色电压控制为10V，控制槽液温度为18℃进行电解着色。
水洗工序：吊机将完成着色工序后的铝型材转运至第一水洗槽中，控制吊机竖直方向行车速度为0.2m/s，控制吊机水平方向行车速度为0.2m/s，其中第一水洗槽pH为2，清洗完成后转运至第二水洗槽中，其中第二水洗槽pH为5。
使用实施例1给出的操作方式对铝型材进行电解着色，得到的铝型材基本消除了边缘颜色偏深的缺陷。
实施例2
一种铝型材电解着色方法，包括以下步骤：
着色工序：控制电解槽中硫酸亚锡浓度为5g/l，硫酸镍浓度为27g/l，硫酸浓度为8g/l，槽液pH值为1.2，着色电压控制为11V，控制槽液温度为20℃进行电解着色。
水洗工序：吊机将完成着色工序后的铝型材转运至第一水洗槽中，控制吊机竖直方向行车速度为0.3m/s，控制吊机水平方向行车速度为0.3m/s，其中第一水洗槽pH为3，清洗完成后转运至第二水洗槽中，其中第二水洗槽pH为6。
使用实施例2给出的操作方式对铝型材进行电解着色，得到的铝型材无边缘颜色偏深缺陷，并且颜色均一。
实施例3
一种铝型材电解着色方法，包括以下步骤：
前处理工序：阳极氧化步骤的工艺参数为：氧化槽温度20℃，硫酸浓度：170g/l，铝离子浓度：15g/l，电流密度：140A/dm2。
着色工序：控制电解槽中硫酸亚锡浓度为4g/l，硫酸镍浓度为28g/l，硫酸浓度为10g/l，槽液pH值为1.1，着色电压控制为12V，控制槽液温度为21℃进行电解着色。
水洗工序：吊机将完成着色工序后的铝型材转运至第一水洗槽中，控制吊机竖直方向行车速度为0.3m/s，控制吊机水平方向行车速度为0.3m/s，其中第一水洗槽pH为3.5，清洗完成后转运至第二水洗槽中，其中第二水洗槽pH为6.5。
使用实施例3给出的操作方式对铝型材进行电解着色，得到的铝型材无边缘颜色偏深缺陷，并且颜色均一。
实施例4
一种铝型材电解着色方法，包括以下步骤：
前处理工序：阳极氧化步骤的工艺参数为：阳极氧化步骤的工艺参数为：氧化槽温度17℃，硫酸浓度：160g/l，铝离子浓度：12g/l，电流密度：120A/dm2。
着色工序：控制电解槽中硫酸亚锡浓度为6g/l，硫酸镍浓度为23g/l，硫酸浓度为12g/l，槽液pH值为1，着色电压控制为13V，控制槽液温度为19℃进行电解着色。
水洗工序：吊机将完成着色工序后的铝型材转运至第一水洗槽中，控制吊机竖直方向行车速度为0.4m/s，控制吊机水平方向行车速度为0.4m/s，其中第一水洗槽pH为2.5，清洗完成后转运至第二水洗槽中，其中第二水洗槽pH为5.5。
使用实施例4给出的操作方式对铝型材进行电解着色，得到的铝型材基本消除了边缘颜色偏深的缺陷。
实施例5
前处理工序：阳极氧化步骤的工艺参数为：阳极氧化步骤的工艺参数为：氧化槽温度23℃，硫酸浓度：180g/l，铝离子浓度：18g/l，电流密度：160A/dm2。
着色工序：控制电解槽中硫酸亚锡浓度为8g/l，硫酸镍浓度为30g/l，硫酸浓度为9g/l，槽液pH值为1.3，着色电压控制为13V，控制槽液温度为22℃进行电解着色。
水洗工序：吊机将完成着色工序后的铝型材转运至第一水洗槽中，控制吊机竖直方向行车速度为0.2m/s，控制吊机水平方向行车速度为0.2m/s，其中第一水洗槽pH为4，清洗完成后转运至第二水洗槽中，其中第二水洗槽pH为7。
使用实施例5给出的操作方式对铝型材进行电解着色，得到的铝型材基本消除了边缘颜色偏深的缺陷。
实施例结果分析：使用上述实施例给出的操作方式对铝型材进行电解着色，得到的铝型材基本消除了边缘颜色偏深的缺陷，特别是实施例2及实施例3所公开的电解着色方法，得到的铝型材无边缘颜色偏深缺陷，并且颜色更为均一。
综上所述，本发明提供的电解着色方法一方面通过控制吊机转运速度，缩短铝型材转序时间，另一方面通过调整电解槽工艺参数，降低电解槽槽液的着色活性与酸度，能够有效消除铝型材电解着色缺陷，得到颜色均一的铝型材。
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
最后应说明的是：在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种铝型材电解着色方法，其特征在于，所述电解着色方法包括着色工序和水洗工序，其中，铝型材完成着色工序后通过吊机转运至水洗工序，并且，控制吊机竖直方向行车速度为0.2-0.4m/s，控制吊机水平方向行车速度为0.2-0.4m/s；
并且，控制所述着色工序中电解槽的工艺参数为：硫酸亚锡浓度为4-8g/l，硫酸镍浓度为23-30g/l，硫酸浓度为6-12g/l，pH值控制为1-1.6。
2.如权利要求1所述的电解着色方法，其特征在于，所述吊机竖直方向行车速度为0.3m/s，水平方向行车速度为0.3m/s。
3.如权利要求1所述的电解着色方法，其特征在于，所述硫酸亚锡浓度为4-6g/l，所述硫酸镍浓度为25-30g/l，所述硫酸浓度为6-12g/l，所述pH控制为1.1-1.6。
4.如权利要求1所述的电解着色方法，其特征在于，所述水洗工序包括第一水洗槽和第二水洗槽，其中，控制第一水洗槽的pH值为2-4，控制第二水洗槽的pH值为5-7。
5.如权利要求1所述的电解着色方法，其特征在于，所述电解槽着色电压为10-15V。
6.如权利要求1所述的电解着色方法，其特征在于，所述电解槽槽液温度为18-22℃。
7.如权利要求5所述的电解着色方法，其特征在于，所述着色电压为10-12V。
8.如权利要求1所述的电解着色方法，其特征在于，所述电解着色方法还包括前处理工序，所述前处理工序在着色工序之前，所述前处理工序包括脱脂、碱洗、阳极氧化、水洗等步骤，其中阳极氧化工序的参数为：氧化槽温度17-23℃，硫酸浓度：160-180g/l，铝离子浓度：12-18g/l，电流密度：120-160A/dm2。
9.如权利要求1所述的电解着色方法，其特征在于，具体包括以下工序：前处理工序、着色工序和水洗工序，其中，着色工序中电解槽的工艺参数为：硫酸亚锡浓度为4-6g/l，硫酸镍浓度为25-30g/l，硫酸浓度为6-12g/l，pH值控制为1-1.6，着色电压为10-12V，并且，控制吊机竖直方向行车速度为0.3m/s，水平方向行车速度为0.3m/s。
10.如权利要求9所述的电解着色方法，其特征在于，水洗工序中第一水洗槽pH值为2.5-3.5，第二水洗槽pH值为5.5-6.5。
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