慧聪表面处理网讯：铝合金具有重量轻、易成型、比强度高、耐蚀性好等特点,广泛应用于航空航天、交通运输、轻工、建材、包装防腐、电器、家具等各个领域。铝制品达70余万种,有第二钢铁之称。以铝代钢、铜和木材是当今世界的发展趋势,铝合金原本颜色较单一,不能满足应用中颜色多样化的需求,随着人们生活水平的提高,对色彩多样的铝着色产品提出了更新、更高的要求,赋予其优异的表面功能特性。发展到今天,铝型材阳极氧化电解着色技术已经处于核心技术地位,铝型材电解着色技术水平的高低代表着一个铝型材企业表面处理技术水平的地位,决定着铝型材企业产品的竞争力,本文针对目前铝型材行业中采用最多、应用最广泛的锡—镍双盐电解着色技术进行详细的研究。
目前国内外工业化生产的电解着色技术基本上是锡—镍双盐和单镍盐两类,尤其是锡—镍双盐电解着色技术工业化上应用较广泛,其着色的颜色大体上都是从浅到深的古铜色系,这是再可见光范围内散射效应得到的色系,国内外研究者对锡—镍双盐电解着色工艺在20世纪80年代就趋于成熟,对电解着色的机理进行深入的研究,从微观上研究了氧化膜及着色机理,但是电解着色过程比较复杂,有些研究理论没有得到统一认可,如电解着色膜中金属的存在形态,电解着色显色原理,电解着色过程中电流如何通过层使金属离子还原在氧化膜的底部等都有不同的观点和看法。国内外的研究表明,不论何种金属盐的交流电解着色膜,阳极膜孔中的沉积物既有结晶态的金属离子,也有非晶态的金属氧化物或氢氧化物,不同的金属离子沉积呈不同的颜色,阳极氧化和电解着色的条件随所采用金属盐的不同而不同。
锡—镍双盐电解着色基本过程分为3个步骤：(1)Sn2+、Ni2+和H+等反应物离子向氧化膜层表面附近传递；(2)Sn2+和Ni2+在氧化膜层与着色液界面间获得电子,H+穿入层,在基体与层界面间获得电子；(3)析出金属和生产氢气。Sn2+在阴极的还原沉积反应：Sn2++2e→Sn；与此同时氢离子在阴极的放电反应产生氢气：2H++2e→H2；由于锡—镍双盐电解着色工艺PH为1左右,达不到Ni2+还原电极电位,此时镍离子不能被还原,只有亚锡离子被还原。
在锡—镍双盐电解着色液中,如果硫酸亚锡和硫酸镍浓度低于工艺范围,就不容易在铝的氧化膜空中着上颜色,若硫酸亚锡和硫酸镍浓度过高时,易出现浮色,水洗后易被洗脱。因此,主盐浓度的控制必须在工艺范围内,以着上由浅至深颜色要求,一般大型生产线生产香槟色系,硫酸亚锡浓度控制为：4-5g/L；硫酸镍浓度控制为18-20g/L；若生产古铜或黑色系,则硫酸亚锡浓度控制为：8-10g/L；硫酸镍浓度控制为：28-30g/L；在锡—镍双盐电解着色工艺中镍离子是不能被还原沉积在铝氧化膜孔中,加入镍离子是使其与亚锡离子竞争还原并促进亚锡离子还原沉积在氧化膜孔内,加快电解着色过程,缩短了电解着色时间。
在锡—镍双盐电解着色液中,槽夜PH值一般要恒定在1左右,当PH值超过1.5以上,二价锡离子的水解作用加剧,氧化膜受到浸蚀,易被氢氧化物堵住膜孔而着不上色,此时可用试剂硫酸来调槽液,加入硫酸是提高槽液酸度最经济、最有效的方法,此外也可加入有机酸来提高槽液酸度,有机酸虽然价格比硫酸高,但是加入有利于提高槽液的络合作用。槽液的PH值也不可过低,当槽液PH值低于0.5时,氧化膜易遭到腐蚀而难着上色,着上色的部分也会出现不均匀或色调偏青且容易褪色,有时甚至完全着不上色,同时槽液PH值太低还会造成氢离子优先于亚锡离子被还原生成氢气,降低了亚锡离子的沉积速度,影响电解着色效果。
槽液温度上升会加速二价锡离子氧化成四价锡离子,且水解反应速度加快,为此,控制槽液温度对槽液稳定性具有重要的意义,槽液温度过高另一缺点是使着色液的电导率加大,亚锡离子的还原反应加快,随着着色速度加速,氧化膜表面易着上粗糙的浮色,工艺控制难度加大。如果槽液温度过低,则着色速度缓慢,只能着浅的颜色。一般大型生产线上锡-镍双盐电解着色槽液温度控制为18-22℃,槽液温度如果控制在工艺范围之内,则以上两点都可避免发生。
在电解着色液的浓度、PH值、温度和着色时间不变的条件下,若果采用低电压着色,则着色速度缓慢,色度较浅,若果采用提高着色电压,则着色速度加快,并能着上较深的颜色,大型生产线上生产浅色线产品交流电压一般控制为15-17V,生产深色系产品交流电压一般控制为17-19V；此外交流电压不能上升太快,一般经过大约40s使交流电压从0V增加到17V,如果电压上升太快,就会使氧化膜发生剥离,从而导致不能上色。
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