CN111876812A

CN111876812A - 一种无镍电解着色增黑添加剂及其使用方法

Info

Publication number: CN111876812A
Application number: CN202010762874.6A
Authority: CN
Inventors: 张兵; 胡中华; 金磊
Original assignee: Dongguan Huizeling Chemical Technology Co ltd
Current assignee: Dongguan Huizeling Chemical Technology Co ltd
Priority date: 2020-08-01
Filing date: 2020-08-01
Publication date: 2020-11-03
Anticipated expiration: 2040-08-01
Also published as: CN111876812B

Abstract

本发明公开了一种无镍电解着色增黑添加剂，按重量份计包括络合剂25～30份、PH稳定剂5～10份、还原剂10～20份、增黑剂35～50份、渗透剂4～8份；本发明还公开了无镍电解着色增黑添加剂的使用方法，利用上述无镍电解着色增黑添加剂、硫酸、硫酸亚锡和水制成电解着色液，用于对铝及铝合金进行电解着色。本发明电解着色后颜色均一稳定，真黑色黑度达到传统有镍电解着色水平，环保性明显优于传统有镍电解着色。

Description

一种无镍电解着色增黑添加剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及材料表面处理技术领域，特别涉及一种无镍电解着色增黑添加剂及其使用方法。

背景技术

铝及铝合金的电解着色是通过金属离子还原在铝及铝合金阳极氧化膜底部，对光产生干涉而显色的过程，具有颜色稳定、耐候性好、生产成本低等优点，是铝及铝合金阳极表面处理中常用的显色工艺。

传统电解着色工艺多使用双盐电解着色添加剂，即硫酸镍-硫酸亚锡体系。在该体系中，硫酸镍具有极好的导电性和电流分散性，对电解着色的均匀性和颜色深浅有着重要影响。近年来，随着世界各国对环境保护的重视，镍盐作为重金属在本领域内已被禁用或限用。因此，研究出质量稳定、着色效果好、可着黑色的无镍环保电解着色添加剂，并应用到实际生产中，成为本领域技术发展的目标。

但不使用硫酸镍，仅使用硫酸亚锡体系会产生以下几种现象：其一、底色变化、颜色不均的现象；其二、会导致分散性差，产生沟槽与平面异色的现象；其三、电解着色过程中电流的边缘效应会更加明显，硫酸亚锡还原沉积速度在边角和平面处不同，极容易造成工件四周颜色深，中间颜色浅的“相框”现象；其四、由于缺少镍离子与亚锡离子竞争还原，无镍电解着色无法得到和有镍电解着色的黑度。在现有的技术背景下，无镍电解着色的技术难关尚未攻克，导致生产不稳定、质量不稳定、无法得到真黑色等一系列问题，而难以被大量推广使用。

专利CN201810178088提供了一种单锡盐电解着色添加剂，主要以络合剂、缓冲剂、抗氧化剂、表面活性剂组成。使用硫酸亚铁和改性氨基酰胺磷酸锌，利用亚铁离子的分散性和改性氨基酰胺磷酸锌特殊结构，改善了电流的边角效应，改善了沉积过程中的“相框”现象。专利CN201811438369提供了一种环保型单锡盐电解着色添加剂，主要以乳糖、异抗坏血酸钠、络合剂、助剂、有机磷酸类化合物组成辅以植酸保证了硫酸亚锡的稳定性，上述方法可解决无镍电解着色中的“相框”现象，但有机磷化物对废除处理有着更高的要求。同时，这两种方法并没有解决亚锡离子还原沉积量不够的问题，无法得到和双盐电解着色添加剂一样的真黑色。

综上，研制出一款实用性强、节能环保、工艺稳定、可完全替代双盐的电解着色添加剂是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是根据上述技术的不足，提供一种无镍电解着色增黑添加剂及其使用方法，其用于对铝及铝合金进行电解着色，电解着色后颜色均一稳定，真黑色黑度达到传统有镍电解着色水平，环保性明显优于传统有镍电解着色水平。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

作为本发明的第一方面：一种无镍电解着色增黑添加剂，按重量份计包括络合剂25～30份、PH稳定剂5～10份、还原剂10～20份、增黑剂35～50份、渗透剂4～8份。

优选地，所述络合剂为乙二胺四乙酸、水杨酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、氨三乙酸、甘氨酸、胱氨酸、葡萄糖酸钠盐中的一种或多种。

优选地，所述PH稳定剂为冰乙酸、乙酸钠、乙酸铵、丙酸、丙酸铵、氨水、硼酸、硼砂，苯甲酸、苯甲酸钠中的一种或多种。

优选地，所述还原剂为抗坏血酸、异抗坏血酸、硫脲、乙二酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸钠盐中的一种或多种。

优选地，所述增黑剂为N-苯基苯甲胺、N,N-二甲基甲酰胺、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、对氨基苯甲酸乙酯中的一种或多种。

优选地，所述渗透剂为乙醇酸、乳酸、异丁醇酸、丙三醇、聚乙二醇、三乙醇胺中的一种或多种。

作为本发明的第二方面：一种无镍电解着色增黑添加剂的使用方法，利用所述无镍电解着色增黑添加剂、硫酸、硫酸亚锡和水制成电解着色液，用于对铝及铝合金进行电解着色，电解着色电压为14V～18V，电解着色温度为18℃～22℃。

优选地，所述无镍电解着色增黑添加剂浓度为16g/L～24g/L，所述硫酸浓度为15g/L～20g/L，所述硫酸亚锡浓度为8g/L～12g/L。

优选地，所述电解着色液对铝及铝合金进行电解着色前，还需要对铝及铝合金进行前期阳极氧化处理。

本发明的有益效果是：其一、本发明无镍黑色电解着色添加剂全部采用绿色环保的化工原料复配而成，不含重金属，对人和环境无毒无害；其二、本发明中的络合剂和还原剂可有效保护亚锡离子在槽液中的稳定性，提高硫酸亚锡的利用效率；其三、本发明中的增黑剂和渗透剂，复合作用，代替传统的镍离子，提高亚锡离子的还原效率，使得着色过程上色速度明显加快，均匀性好，着色范围更宽，可以得到与传统镍锡双盐一样的真黑色；其四、本发明无镍电解着色增黑添加剂的使用方法简单、电解着色效果好，电解着色后颜色均一稳定，真黑色黑度达到传统有镍电解着色水平，环保性明显优于传统有镍电解着色水平。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例对本发明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作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。

本发明公开一种无镍电解着色增黑添加剂，按重量份计包括络合剂25～30份、PH稳定剂5～10份、还原剂10～20份、增黑剂35～50份、渗透剂4～8份。所述络合剂为乙二胺四乙酸、水杨酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、氨三乙酸、甘氨酸、胱氨酸、葡萄糖酸钠盐中的一种或多种；所述PH稳定剂为冰乙酸、乙酸钠、乙酸铵、丙酸、丙酸铵、氨水、硼酸、硼砂，苯甲酸、苯甲酸钠中的一种或多种；所述还原剂为抗坏血酸、异抗坏血酸、硫脲、乙二酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸钠盐中的一种或多种；所述增黑剂为N-苯基苯甲胺、N,N-二甲基甲酰胺、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、对氨基苯甲酸乙酯中的一种或多种；所述渗透剂为乙醇酸、乳酸、异丁醇酸、丙三醇、聚乙二醇、三乙醇胺中的一种或多种。

本发明公开一种无镍电解着色增黑添加剂的使用方法，利用所述无镍电解着色增黑添加剂、硫酸、硫酸亚锡和水制成电解着色液，用于对铝及铝合金进行电解着色，所述电解着色液对铝及铝合金进行电解着色前，还需要对铝及铝合金进行前期阳极氧化处理，所述前期阳极氧化处理为常规公知的阳极氧化处理，包括除油、碱蚀、除灰、阳极氧化、电解着色、封孔的步骤以及上述步骤之间的水洗步骤。进一步地，所述无镍电解着色增黑添加剂浓度为16g/L～24g/L，所述硫酸浓度为15g/L～20g/L，所述硫酸亚锡浓度为8g/L～12g/L。

实施例1：

一种无镍电解着色增黑添加剂，按重量份计，包括20份柠檬酸三钠，10份硼酸，20份抗坏血酸钠，40份N,N-二甲基甲酰胺、5份4-羟基-4-甲基-2-戊酮，5份乙醇酸。

利用所述无镍电解着色增黑添加剂、硫酸、硫酸亚锡和水制成电解着色液，用于对铝及铝合金进行电解着色，电解着色液配槽：无镍电解着色增黑添加剂16g/L～24g/L，游离硫酸15g/L～20g/L，硫酸亚锡8g/L～12g/L，余量为水。电解着色工艺参数为：着色电压14V～18V，着色温度18℃～22℃，着色时间视颜色深浅决定，本实施例中着色电压为16V，着色温度为20℃，着色时间为10min。

实施例2：

一种无镍电解着色增黑添加剂，按重量份计，包括20份柠檬酸三钠，10份硼酸，20份抗坏血酸钠，35份N,N-二甲基甲酰胺、10份4-羟基-4-甲基-2-戊酮，5份乙醇酸。

本实施例无镍电解着色增黑添加剂配槽及其电解着色工艺与实施例1相同。

实施例3：

一种无镍电解着色增黑添加剂，按重量份计，包括20份柠檬酸三钠，10份硼酸，20份抗坏血酸钠，30份N,N-二甲基甲酰胺、15份4-羟基-4-甲基-2-戊酮，5份乙醇酸。

实施例4：

一种无镍电解着色增黑添加剂，按重量份计，包括20份柠檬酸三钠，10份硼酸，20份抗坏血酸钠，25份N,N-二甲基甲酰胺、20份4-羟基-4-甲基-2-戊酮，5份乙醇酸。

实施例5：

一种无镍电解着色增黑添加剂，按重量份计，包括20份柠檬酸三钠，10份硼酸，20份抗坏血酸钠，20份N,N-二甲基甲酰胺、25份4-羟基-4-甲基-2-戊酮，5份乙醇酸。

实施例6：

一种无镍电解着色增黑添加剂，按重量份计，包括20份柠檬酸三钠，10份硼酸，20份抗坏血酸钠，15份N,N-二甲基甲酰胺、30份4-羟基-4-甲基-2-戊酮，5份乙醇酸。

对实施例1～6着色后记录样品黑度与颜色均匀程度，结果如下表1所示。

表1：

	外观颜色	颜色均匀性	黑度
				实施例1	灰黑色	表面颜色均匀	较黑
实施例2	红黑色	表面颜色均匀	黑
				实施例3	真黑色	表面颜色均匀	最黑
实施例4	红黑色	表面略有浮灰	黑
				实施例5	青黑色	表面颜色均匀	较黑
实施例6	青黑色	表面颜色均匀	不黑

发明人继续将柠檬酸三钠替换成是乙二胺四乙酸、水杨酸、苹果酸、酒石酸、氨三乙酸、甘氨酸、胱氨酸、葡萄糖酸钠盐中的一种或多种，将硼酸换成是冰乙酸、乙酸钠、乙酸铵、丙酸、丙酸铵、氨水、硼砂，苯甲酸、苯甲酸钠中的一种或多种，将抗坏血酸钠换成是异抗坏血酸、硫脲、乙二酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸钠盐中的一种或多种，将N,N-二甲基甲酰胺替换成是N-苯基苯甲胺、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、对氨基苯甲酸乙酯中的一种或多种，将4-羟基-4-甲基-2-戊酮替换成是N-苯基苯甲胺、N,N-二甲基甲酰胺、对氨基苯甲酸乙酯中的一种或多种，将乙醇酸替换成是乳酸、异丁醇酸、丙三醇、聚乙二醇、三乙醇胺中的一种或多种，继续按照上述无镍电解着色增黑添加剂配槽及其电解着色工艺进行试验，得出样品黑度与颜色均匀程度结果与上述表1相同。

综上，可以看出本发明无镍黑色电解着色添加剂全部采用绿色环保的化工原料复配而成，不含重金属，对人和环境无毒无害，适应当前世界各国对环境保护的形势，本发明中的络合剂和还原剂可有效保护亚锡离子在槽液中的稳定性，提高硫酸亚锡的利用效率，增黑剂和渗透剂，复合作用，代替传统的镍离子，提高亚锡离子的还原效率，利用本发明的无镍电解着色增黑添加剂、硫酸、硫酸亚锡和水制成电解着色液，用于对铝及铝合金进行电解着色，着色过程上色速度明显加快，均匀性好，着色范围更宽，可以得到与传统镍锡双盐一样的真黑色，且本发明无镍电解着色增黑添加剂的使用方法简单、电解着色效果好，电解着色后颜色均一稳定，真黑色黑度达到传统有镍电解着色水平，环保性明显优于传统有镍电解着色。

以上所述，仅是本发明较佳实施方式，凡是依据本发明的技术方案对以上的实施方式所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种无镍电解着色增黑添加剂，其特征在于：按重量份计包括络合剂25～30份、PH稳定剂5～10份、还原剂10～20份、增黑剂35～50份、渗透剂4～8份。

2.根据权利要求1所述的无镍电解着色增黑添加剂，其特征在于：所述络合剂为乙二胺四乙酸、水杨酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、氨三乙酸、甘氨酸、胱氨酸、葡萄糖酸钠盐中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的无镍电解着色增黑添加剂，其特征在于：所述PH稳定剂为冰乙酸、乙酸钠、乙酸铵、丙酸、丙酸铵、氨水、硼酸、硼砂，苯甲酸、苯甲酸钠中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的无镍电解着色增黑添加剂，其特征在于：所述还原剂为抗坏血酸、异抗坏血酸、硫脲、乙二酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸钠盐中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的无镍电解着色增黑添加剂，其特征在于：所述增黑剂为N-苯基苯甲胺、N,N-二甲基甲酰胺、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、对氨基苯甲酸乙酯中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的无镍电解着色增黑添加剂，其特征在于：所述渗透剂为乙醇酸、乳酸、异丁醇酸、丙三醇、聚乙二醇、三乙醇胺中的一种或多种。

7.一种无镍电解着色增黑添加剂的使用方法，其特征在于：利用上述权利要求1～6任意一项所述的无镍电解着色增黑添加剂、硫酸、硫酸亚锡和水制成电解着色液，用于对铝及铝合金进行电解着色，电解着色电压为14V～18V，电解着色温度为18℃～22℃。

8.根据权利要求7所述的无镍电解着色增黑添加剂的使用方法，其特征在于：所述无镍电解着色增黑添加剂浓度为16g/L～24g/L，所述硫酸浓度为15g/L～20g/L，所述硫酸亚锡浓度为8g/L～12g/L。

9.根据权利要求8所述的无镍电解着色增黑添加剂的使用方法，其特征在于：所述电解着色液对铝及铝合金进行电解着色前，还需要对铝及铝合金进行前期阳极氧化处理。