CN1303957A - 仿不锈钢色亚光型材电解着色技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝型材电解着色技术。特点是在常规的阳极氧化着色工艺中,在氧化之前加入一特殊的碱腐蚀,以形成型材的亚光效果,然后在电解着色中选用锡镍混合盐,采用低电压电解着色的电化学方法获得了外观新颖独特的仿不锈钢色亚光型材。本发明充分利用原有条件,不添置任何设备,成本低。其产品外观均匀、光度柔和、色泽典雅,具有很大的实用价值。

Description

仿不锈钢色亚光型材电解着色技术

本发明涉及铝型材电解着色技术，可以用它来制造仿不锈钢色亚光型材。

在建筑市场上，铝合金由于其质轻、美观、坚固、耐用，被广泛地应用在门窗的型材结构上。铝型材装饰工艺发展迅猛，从种类上讲，有光亮光饰型材、亚光型材，从颜色上讲，有银白色、青铜色、黑色、香槟色都在不断发展。其中，仿不锈钢色就是人们追崇的品位之一。但是，以往的仿不锈钢色铝合金型材，其外观基本是光亮的。这有两种办法可得，其一是在氧化着色前进行机械抛光，然后再电解着色，以获得光亮的仿不锈钢色。但这需要配置抛光设备。其二是在型材氧化着色后进行电泳涂漆，使表面被涂一层光亮漆，达到光亮效果。但这也需要配置电泳涂漆设备。另外，在电解着色生产它时，还需要特殊、昂贵的槽液，还必须配备专门的槽子、相应的槽上设施以及着色电源。这显然都需要大量的资金投入。由于镍盐对杂质的容忍能力较低，还必须需要高纯水，这就更增加了大规模生产它的难度。

本发明的目的在于提供一种充分利用原有的电解着色槽液、设备以及电源装置，仅通过电化学加工的方法，就能生产出仿不锈钢色亚光型材的电解着色工艺技术。

本发明的技术解决方案如下：

在包括脱脂、水洗、中和、阳极氧化、电解着色、封孔等传统的铝型材表面硫酸阳极氧化、电解着色工艺中，在硫酸阳极氧化工序之前，以特殊的碱腐蚀替代传统的表面前处理中的机械抛光，该碱腐蚀的槽液配方为：

NaOH:50--70g/L

添加剂15--25g/L

AL³⁺: 60--140g/L

其中的碱腐蚀添加剂，包括一定量的缓蚀剂，用以消除长时间腐蚀而产生的过腐蚀现象。同时还有铝离子络合剂，以保证槽液的稳定性。以及少量的表面活性剂，用以提高腐蚀的均匀性。

该碱腐蚀的工艺参数为：

控制温度  50--70℃

控制时间  10--30min

其中，提高碱腐蚀槽液的温度、延长控制时间以及控制槽液中铝离子的含量，实现了予定的腐蚀效果。这种腐蚀条件，可减轻型材表面的挤压痕迹、挤压缺陷，消除了型材表面刺眼的光泽并且不产生过腐蚀现象。从而达到外观均匀、光度柔和的亚光效果。

在硫酸阳极阳化工序之后，进行电解着色，其槽液组成为：

SnSO₄               5--15g/L

NiSO₄.6H₂O        5--20g/L

H₂SO₄             8--15g/L

硼酸    10--20g/L

添加剂  30--50g/L

PH:     0.8--1.2

众所周知，铝合金电解着色是发生在铝合金阳极氧化膜表面上的复杂的电化学过程，由于交流电在槽液中导致的复杂的电化学反应，使大量的金属阳离子浓度升高，并进入氧化膜微孔。这些进入微孔中的金属离子在强的还原与弱的氧化交互作用下发生电沉积而产生颜色。因此，色调的变化取决于电解着色时金属的盐类，而颜色深浅与金属粒子的大小、形态以及沉积量均有密切关系。在本发明电解着色的槽液组成中，主盐实际是硫酸亚锡，而硫酸镍仅起辅助作用。虽有资料报道，在混合盐着色中，锡镍两种金属离子可以产生共析，但其量很少，这一点已通过电子探针分析结果加以证实。通过含镍与不含镍着色件的试验对比，含有镍盐的颜色发红，可以增大色差ΔE公式中的红指数α^*值，对产生仿不锈钢色十分重要。因此，镍盐的主要作用是改善色调。槽液中的硫酸可提供一定的酸度，是抑制硫酸亚锡氧化水解不可缺少的成份。槽液中的添加剂是较强的还原剂，用来抑制二价锡的氧化，是锡盐电解着色中必不可少的组份。硼酸在含有镍盐的着色液中也很重要，它做为缓冲剂可起到稳定固液面PH值的作用。

电解着色工艺参数为：

电压： 7--12V

温度： 25±3℃工作时间： 10--60sec一般仿不锈钢着色件其色差ΔE应控制在一定范围，按色差公式 $\mathrm{\ΔE}=\sqrt{{\left(\mathrm{\Δ}{L}^{*}\right)}^2+{\left(\mathrm{\Δ}{a}^{*}\right)}^2+{\left(\mathrm{\Δ}{b}^{*}\right)}^2},$ 就需要严格控制明度值L^*和红指数a^*、黄指数b^*，尤其是红指数a^*不能为负值，黄指数b^*越小越好。本发明确定槽液之后，工艺参数就成了关键。其中电压是一个重要的工艺参数。如果时间固定，颜色的深浅就随着电压的大小而发生变化。由于仿不锈钢色颜色很浅，根据铝型材氧化膜N型半导体的结构特点，本工艺采用较低的电压进行。由于在相同的电压下，随着时间的增长，金属的沉积量增多将导致颜色加深，因而严格控制着色时间，对保证颜色的一致、缩小色差十分重要。

以下结合实施例及附图对本发明作进一步详述。

附图为本发明的工艺流程框图。

实施例一，取型号0413B--15  数量一槽46根，分三批次共生产12槽。将46根铝合金型材置于浓度150--162g/L的硫酸溶液之中，控制温度室温，进行5--10min脱脂处理。水洗后，型材进行碱腐蚀，其槽液组成为50--60.5g/L的氢氧化钠和约15g/L的添加剂，工作温度50--62℃，控制时间20--30min。其中，槽液中铝离子含量60--75g/L。碱腐蚀后型材经水洗，在163--170g/L的硝酸溶液中进行中和处理，其工艺参数是室温，控制时间7--10min。中和处理的型材经水洗后，置于浓度为172--180g/L的硫酸溶液中，进行硫酸阳极氧化处理，控制温度20--22℃，时间32--40min。此时电压16V，电流密度130--145A/M，其中槽液中铝离子含量12.8g/L。阳极氧化形成氧化膜后的型材，经水洗后进行电解着色。电解着色工序重点是选择槽液配方中的主盐，通过试验选择硫酸亚锡为主盐，取硫酸亚锡浓度为11.5--15g/L，选硫酸镍为辅，取浓度为5--10.8g/L，取硫酸浓度为8--11.4g/L，硼酸浓度13--20g/L，其中着色添加剂约50g/L，酸碱度PH值0.9--1.2。工艺参数中电压取为7--8V，工作温度25--27℃，控制时间10--30sec。该46根型材由电解槽取出后，经水洗后做封孔处理。封孔参数取温度22--26℃，时间15-20min。注意控制PH值6.3左右，控制二价镍离子含量1--1.2g/L，氧离子含量0.3--0.45g/L。型材封孔后经水洗、烘干最后提交终检，走完全部工序。经终检，该批型材氧化膜厚度可达15μm以上，着色膜的性能与常规的青铜色电解着色膜性能相同，封孔合格，完全符合国家标准《铝合金建筑型材》GB/T5237--93的规定，其颜色符合仿不锈钢色标准件。

实施例二，取型号A2701数量一槽34根，分三批次共16槽，其操作程序与实施例一相同。各工序参数如下：脱脂处理的硫酸溶液，浓度170--180g/L，控制温度室温，处理时间5min。碱腐蚀槽液组成为60--70g/L的氢氧化钠，碱腐蚀添加剂约25g/L，其铝离子含量125--140g/L，工艺参数取工作温度61--70℃，控制时间10--20min。中和处理槽液硝酸溶液浓度取150--170g/L，控制温度室温，时间5--10min。阳极氧化处理，其槽液中硫酸158--170g/L，工艺参数：温度20--22℃，时间30--48min，电压17V，电流密度140--150A/M²。在电解着色工序中，硫酸亚锡浓度为5--12g/L，硫酸镍浓度为12--20g/L，硫酸浓度为10--15g/L，硼酸浓度为10--13g/L，着色添加剂约30g/L，槽液的PH值控制在0.8--0.9，工艺参数中，电压8--12V，温度26--28℃，时间30--60sec。接下来在封孔工序中，温度取24--26℃，时间15--20min，注意PH值6左右，二价镍离子含量1.1--1.3g/L，氟离子含量0.42--0.52g/L。该批型材走完全部工序，经终检膜厚13μm，封孔合格，色差符合标准件，也满足国家标准GB/T5237--93之规定。

本发明适应了装璜行业对铝型材表面处理要求更加多样化的要求。其优点在于不需添置任何设备、利用原有的生产条件，采用底材不作抛光处理，取而代之以特殊的碱腐蚀工艺，通过调整工艺参数，采用低电压电解着色的单纯电化学加工方法，获得了铝型材外观均匀、光度柔和、色泽古朴高雅的效果。该技术生产成本低，其产品仿不锈钢色亚光型材，不仅外观新颖独特，性能优良，而且还适应环保对未来建筑装饰材料的要求，解决了普通型材存在的光污染，具有广阔的使用价值。

Claims (1)

1、一种仿不锈钢色亚光型材电解着色技术，包括：脱脂、水洗、中和、阳极氧化、电解着色及封孔，其特征在于：---在阳极氧化工序前，进行碱腐蚀，碱腐蚀槽液组成为：

NaOH         50--70g/L

添加剂       15--25g/L

AL³⁺        60--140g/L其工艺参数为：

控制温度      50--70℃

控制时间      10--30min---在阳极氧化工序及水洗后，进行电解着色，电解着色槽液组成为：

SnSO₄            5--15g/L

NiSO₄.6H₂O      5--20g/L

H₂SO₄           8--15g/L

硼酸              10--20g/L

添加剂            30--50g/L

PH:               0.8--1.2其工艺参数为：

控制电压    7--12V

控制温度    25±3℃

控制时间    10--60sec