CN112663108A - 稳定型铝合金电解着色工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及稳定型铝合金电解着色工艺，涉及铝型材生产加工技术领域。稳定型铝合金电解着色工艺，包括(a)表面预处理：对铝合金的表面进行净化处理，包括脱脂、碱蚀和中和出光；(b)电解活化处理；(c)阳极氧化处理；(d)电解着色；(e)封闭和(f)干燥等步骤。该发明的有益效果：可以得到赭红色的膜，且该赭红色膜的耐腐蚀性能优于同条件下单镍盐的青铜色膜，着色液稳定、色泽均匀，再现性良好。
Description
技术领域
本发明涉及稳定型铝合金电解着色工艺，属于铝型材生产加工技术领 域。
背景技术
铝合金密度低、强度比高。是工业中应用最广泛的有色金属结构材料 之一，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。同时，由于铝合金密度低、 价格低廉、毒性小、成型工艺成熟，相比起不锈钢和钛合金，在医疗器械、 食品、家用器件等领域具有非常广阔的发展空间。
铝合金阳极氧化电解着色是铝合金表面处理中适用性最为广泛的处理 方法之一。利用阳极氧化的方法在铝合金表面形成致密、厚实的氧化膜层， 从而显著改善铝合金的耐蚀性、提升其硬度、耐磨性和装饰性能。铝合金 电解着色法是先在一般电解液中生成氧化膜，然后在金属盐类电解液中再 次进行电解，使金属盐的阳离子沉积在氧化膜真空底层而着色，铝合金电 解着色法液被称为二次电解着色法。现有的为了得到红色的氧化膜都是通 过在铝型材氧化膜中电解沉积金属铜，得到红色的铝合金表面，但是电解 铜着色由于其特殊的生产工艺，在生产过程中容易出现褪色的现象，继而 导致生产成品率低下，且耐候性差。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了稳定型铝合金电解着色工艺， 具体技术方案如下：
稳定型铝合金电解着色工艺，包括以下步骤：
(a)表面预处理：对铝合金的表面进行净化处理，包括脱脂、碱蚀和 中和出光；
(b)电解活化处理：将预处理后的铝合金清洗干净后在活化液中进行 电解活化，活化液的配方包括：浓硫酸4-8g/L、铬酸0.1-0.5g/L、缓蚀剂5-8g/L 和水，活化温度为30-50℃，电解时间10-40s，电流密度为1-3A/dm2；
(c)阳极氧化处理：将电解活化处理后的铝合金放入阳极氧化槽中通 直流电10-15min，电流密度为1-3A/dm2，温度15-30℃下进行电解氧化处 理；
阳极氧化槽液的配方为：95-98％的浓硫酸150-200g/L、磺基水杨酸 15-20g/L；
(d)电解着色：将阳极氧化处理后的铝合金放置在电解液中进行交流 电解着色，交流电压为10-20V，着色温度为20-30℃，着色时间为2-10min；
着色液的配比为：硫酸镍20-35g/L、硼酸20-30g/L、硫酸铵10-15g/L、 硫酸15-20g/L、氯化铜5-15g/L、着色稳定剂1-5g/L；
(e)封闭：将着色完成后的铝合金使用镍盐封闭；
(f)干燥：将型材在远红外室内进行烘干处理。
本发明的稳定型铝合金电解着色工艺，采用了先对铝合金的表面进行 预处理，预处理的好坏，直接影响电解着色的质量，可以提高后续电解着 色的效率，脱脂可以去除铝合金表面的润滑油、防锈油等污物，提高铝合 金的质量；碱蚀可以增加铝合金表面的光洁度，使电解着色的颜色更鲜艳， 装饰性更好；中和出光可以除去铝制品表面的挂灰，保障氧化膜的均匀、 透明；阳极氧化处理可以在铝制品的表面得到新鲜的多孔状氧化膜层；电 解着色时通过在单镍盐中添加少量的CuCl2可以得到赭红色的膜，且该赭 红色膜的耐腐蚀性能优于同条件下单镍盐的青铜色膜。
进一步的，所述步骤(a)中脱脂为除去铝合金型材表面的油污，将铝 型材表面均匀的腐蚀，消除铝型材表面的不均匀状况，采用的溶液组分包 括氢氧化钠为5-15g/L、Na3PO4.12H2O为30-50g/L和洗涤剂，反应的温度 为45-65℃，反应的时间为1-5min，处理后用热水清洗干净。
进一步的，所述步骤(a)中碱蚀为利用碱性清洗剂清除铝型材表面的 污物，采用的溶液组分含量包括：氢氧化钠为15-25g/L、碱蚀剂25-35g/L、 十二烷基硫酸钠1-2g/L，反应的温度为55-65℃，反映的时间1-5min，碱蚀 后立即用流动的水冲掉铝型材。
进一步的，所述步骤(a)中和出光采用的溶液组分包括：硝酸60-100g/L， 反应的时间为30-60s。
进一步的，所述步骤(d)中的着色稳定剂由羟基羧酸和无机含氧酸盐 复配而成。
进一步的，所述步骤(f)中烘干的温度为50-60℃。
本发明的有益效果：
本发明的稳定型铝合金电解着色工艺，采用了先对铝合金的表面进行 预处理，预处理的好坏，直接影响电解着色的质量，可以提高后续电解着 色的效率，脱脂可以去除铝合金表面的润滑油、防锈油等污物，提高铝合 金的质量；碱蚀可以增加铝合金表面的光洁度，使电解着色的颜色更鲜艳， 装饰性更好；中和出光可以除去铝制品表面的挂灰，保障氧化膜的均匀、 透明；阳极氧化处理可以在铝制品的表面得到新鲜的多孔状氧化膜层；电 解着色时通过在单镍盐中添加少量的CuCl2可以得到赭红色的膜，且该赭 红色膜的耐腐蚀性能优于同条件下单镍盐的青铜色膜，着色液稳定、色泽 均匀，再现性良好。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具 体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
本实施例的稳定型铝合金电解着色工艺，包括以下步骤：
(a)表面预处理：对铝合金的表面进行净化处理，包括脱脂、碱蚀和 中和出光；
其中，脱脂采用的溶液组分包括氢氧化钠为5g/L、Na3PO4.12H2O为 35g/L和洗涤剂，反应的温度为50℃，反应的时间为1min，处理后用热水 清洗干净；
碱蚀采用的溶液组分含量包括：氢氧化钠为15g/L、碱蚀剂25g/L、十 二烷基硫酸钠1g/L，反应的温度为55℃，反映的时间1min，碱蚀后立即用 流动的水冲掉铝型材；
中和出光采用的溶液组分包括硝酸60g/L，反应的时间为30s；
(b)电解活化处理：将预处理后的铝合金清洗干净后在活化液中进行 电解活化，活化液的配方包括：浓硫酸4g/L、铬酸0.1g/L、缓蚀剂5g/L和 水，活化温度为35℃，电解时间15s，电流密度为1A/dm2；
(c)阳极氧化处理：将电解活化处理后的铝合金放入阳极氧化槽中通 直流电10min，电流密度为1A/dm2，温度15℃下进行电解氧化处理；
阳极氧化槽液的配方为：95-98％的浓硫酸150g/L、磺基水杨酸15g/L；
(d)电解着色：将阳极氧化处理后的铝合金放置在电解液中进行交流 电解着色，交流电压为10V，着色温度为20℃，着色时间为1min；
着色液的配比为：硫酸镍20g/L、硼酸20g/L、硫酸铵10g/L、硫酸15g/L、 氯化铜5g/L、着色稳定剂1g/L，PH为3，其中着色稳定剂由羟基羧酸和无 机含氧酸盐复配而成；
(e)封闭：将着色完成后的铝合金使用镍盐封闭；
(f)干燥：将型材在远红外室内进行烘干处理，烘干的温度为50℃。
实施例2
本实施例的稳定型铝合金电解着色工艺，包括以下步骤：
(a)表面预处理：对铝合金的表面进行净化处理，包括脱脂、碱蚀和 中和出光；
其中，脱脂采用的溶液组分包括氢氧化钠为10g/L、Na3PO4.12H2O为 35g/L和洗涤剂，反应的温度为50℃，反应的时间为2min，处理后用热水 清洗干净；
碱蚀采用的溶液组分含量包括：氢氧化钠为25g/L、碱蚀剂30g/L、十 二烷基硫酸钠2g/L，反应的温度为60℃，反映的时间3min，碱蚀后立即用 流动的水冲掉铝型材；
中和出光采用的溶液组分包括硝酸80g/L，反应的时间为50s；
(b)电解活化处理：将预处理后的铝合金清洗干净后在活化液中进行 电解活化，活化液的配方包括：浓硫酸6g/L、铬酸0.3g/L、缓蚀剂6g/L和 水，活化温度为40℃，电解时间30s，电流密度为2A/dm2；
(c)阳极氧化处理：将电解活化处理后的铝合金放入阳极氧化槽中通 直流电15min，电流密度为2A/dm2，温度20℃下进行电解氧化处理；
阳极氧化槽液的配方为：95-98％的浓硫酸180g/L、磺基水杨酸18g/L；
(d)电解着色：将阳极氧化处理后的铝合金放置在电解液中进行交流 电解着色，交流电压为15V，着色温度为25℃，着色时间为2min；
着色液的配比为：硫酸镍25g/L、硼酸25g/L、硫酸铵15g/L、硫酸15g/L、 氯化铜10g/L、着色稳定剂3g/L，PH为4，其中着色稳定剂由羟基羧酸和 无机含氧酸盐复配而成；
(e)封闭：将着色完成后的铝合金使用镍盐封闭；
(f)干燥：将型材在远红外室内进行烘干处理，烘干的温度为55℃。
实施例3
本实施例的稳定型铝合金电解着色工艺，包括以下步骤：
(a)表面预处理：对铝合金的表面进行净化处理，包括脱脂、碱蚀和 中和出光；
其中，脱脂采用的溶液组分包括氢氧化钠为15g/L、Na3PO4.12H2O为 45g/L和洗涤剂，反应的温度为60℃，反应的时间为4min，处理后用热水 清洗干净；
碱蚀采用的溶液组分含量包括：氢氧化钠为25g/L、碱蚀剂30g/L、十 二烷基硫酸钠2g/L，反应的温度为60℃，反映的时间3min，碱蚀后立即用 流动的水冲掉铝型材；
中和出光采用的溶液组分包括硝酸80g/L，反应的时间为50s；
(b)电解活化处理：将预处理后的铝合金清洗干净后在活化液中进行 电解活化，活化液的配方包括：浓硫酸68g/L、铬酸0.5g/L、缓蚀剂8g/L 和水，活化温度为40℃，电解时间30s，电流密度为3A/dm2；
(c)阳极氧化处理：将电解活化处理后的铝合金放入阳极氧化槽中通 直流电15min，电流密度为3A/dm2，温度30℃下进行电解氧化处理；
阳极氧化槽液的配方为：95-98％的浓硫酸180g/L、磺基水杨酸20g/L；
(d)电解着色：将阳极氧化处理后的铝合金放置在电解液中进行交流 电解着色，交流电压为20V，着色温度为25℃，着色时间为3min；
着色液的配比为：硫酸镍30g/L、硼酸25g/L、硫酸铵15g/L、硫酸16g/L、 氯化铜15g/L、着色稳定剂5g/L，PH为5，其中着色稳定剂由羟基羧酸和 无机含氧酸盐复配而成；
(e)封闭：将着色完成后的铝合金使用镍盐封闭；
(f)干燥：将型材在远红外室内进行烘干处理，烘干的温度为60℃。
将上述实施例1、2、3中的铝合金型材按添加氯化铜含量的多少和着 色时间的长短进行着色实验，得到的结果如下表：
从上表可知，随着着色液中CuCl2含量的增多，膜的颜色逐渐加深， 不加CuCl2的单镍盐着色膜不是赭红色而是青铜色，不加NiSO4的单铜盐 根本着不上色，同时CuCl2含量在5g/L时，铝合金表面不仅能着上色，而 且膜层的颜色不是青铜色，而是赭红色，且该赭红色膜的耐腐蚀性能优于 同条件下单镍盐的青铜色膜。
对比例
将铝合金放入不添加CuCl2的单镍盐着色液中进行着色，其它的条件 均和本发明的条件相同；
将上述实施例1、2、3和对比例中得到的着色样品分别放入50g/L的NaCl溶液中浸泡90h，进行耐盐蚀实验；PH为1的盐酸溶液中浸泡30h进 行耐酸蚀实验；以及PH为10的NaOH溶液中浸泡30h进行耐碱蚀实验， 并用分析天平测得失重数据，如下表所示：
从上表中可以看出，实施例1、2、3中各样品的耐盐蚀性能、耐酸蚀 性能和耐碱蚀性能均优于对比例中样品的各项性能，得到的膜层的更加稳 定。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅 仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求 或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且， 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 得包括一系列要素的过程、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。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在 本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.稳定型铝合金电解着色工艺，包括以下步骤：
(a)表面预处理：对铝合金的表面进行净化处理，包括脱脂、碱蚀和中和出光；
(b)电解活化处理：将预处理后的铝合金清洗干净后在活化液中进行电解活化，活化液的配方包括：浓硫酸4-8g/L、铬酸0.1-0.5g/L、缓蚀剂5-8g/L和水，活化温度为30-50℃，电解时间10-40s，电流密度为1-3A/dm2；
(c)阳极氧化处理：将电解活化处理后的铝合金放入阳极氧化槽中通直流电10-15min，电流密度为1-3A/dm2，温度15-30℃下进行电解氧化处理；
阳极氧化槽液的配方为：95-98％的浓硫酸150-200g/L、磺基水杨酸15-20g/L；
(d)电解着色：将阳极氧化处理后的铝合金放置在电解液中进行交流电解着色，交流电压为10-20V，着色温度为20-30℃，着色时间为1-4min；
着色液的配比为：硫酸镍20-35g/L、硼酸20-30g/L、硫酸铵10-15g/L、硫酸15-20g/L、氯化铜5-15g/L、着色稳定剂1-5g/L，PH为3-6；
(e)封闭：将着色完成后的铝合金使用镍盐封闭；
(f)干燥：将型材在远红外室内进行烘干处理。
2.根据权利要求1所述的稳定型铝合金电解着色工艺，其特征在于：所述步骤(a)中脱脂采用的溶液组分包括氢氧化钠为5-15g/L、Na3PO4.12H2O为30-50g/L和洗涤剂，反应的温度为45-65℃，反应的时间为1-5min，处理后用热水清洗干净。
3.根据权利要求1所述的稳定型铝合金电解着色工艺，其特征在于：所述步骤(a)中碱蚀采用的溶液组分含量包括：氢氧化钠为15-25g/L、碱蚀剂25-35g/L、十二烷基硫酸钠1-2g/L，反应的温度为55-65℃，反映的时间1-5min，碱蚀后立即用流动的水冲掉铝型材。
4.根据权利要求1所述的稳定型铝合金电解着色工艺，其特征在于：所述步骤(a)中和出光采用的溶液组分包括：硝酸60-100g/L，反应的时间为30-60s。
5.根据权利要求1所述的稳定型铝合金电解着色工艺，其特征在于：所述步骤(d)中的着色稳定剂由羟基羧酸和无机含氧酸盐复配而成。
6.根据权利要求1所述的稳定型铝合金电解着色工艺，其特征在于：所述步骤(f)中烘干的温度为50-60℃。
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