铝合金型材锡——镍混合盐的电解着色
铝合金型材锡——镍混合盐的电解着色
李凤林 孟繁鹏
（中国长城铝业公司）
摘要： 利用锡——镍混合盐电解液进行铝合金型材阳极氧化后的电解着色，对于该着色法生产工艺中的电压、温度、时间等参数以及它们之间的相互联系进行了探讨。
铝合金氧化后的着色方法，一般有化学染色法、自然上色法及电解着色法。在60年代，日本的浅田发明了二次电解着色法，该法着色膜的耐光性、耐热性、耐磨性及耐蚀性均比染色法等有显著提高，从而迅速扩大了着色铝合金的应用范围。用于建筑型材的着色铝合金主要是着古铜色系和青铜色系，所用的电解液一般是锡盐、镍盐或钴盐等系列。在日本使用镍盐的较多，在欧美使用锡盐的较多。镍盐着色液稳定，但对杂质离子的干扰很敏感；锡盐着色液的分散能力好，对杂质离子不敏感，但锡盐易水解和氧化，使用周期短。本文探讨了用锡——镍混合盐进行着色的可行性，并就工艺参数进行了讨论。
1 试验条件及过程
试样采用6063铝合金建筑型材。型材首先要进行预处理，在盛有H2SO4 (150～180g/l)的氧化槽中进行阳极氧化，槽温控制在16℃左右，电流密度控制在1.0～1.5A/dm2，氧化20～30min，以获得10～15V的氧化膜；经过清水洗和纯水洗，进入锡——镍混合盐电解着色液中进行着色；再经水洗后，放入封闭槽中进行低温封孔，温度控制在25～40℃，PH在5.5～6.5之间，时间10min左右。
2试验结果及讨论
2.1着色液的组成
我们采用以镍盐为主，并加入适量锡盐的电解着色液。从着色效果来看，使用锡——镍混合盐着的颜色，较单独使用镍盐或锡盐所着的颜色都要美观，其耐热性及耐光性均达到了要求。
NiSO4·7H2O 15～35g/l
SnSO4 3～10g/l
H2SO4 5～15g/l
配合剂——Ⅰ 2～10g/l
配合剂——Ⅱ 5～10g/l
抗氧剂 2～8g/l
配合剂是一些有机酸，它的加入能缓冲Sn2+的氧化，对Sn4+进行络合作用，减缓Sn4+的水解；抗氧剂是一类较活泼的化合物，当它存在于溶液时，首先与溶液中的溶解氧发生氧化还原反应，使Sn2+得到保护，防止或减缓Sn2+的氧化。配合剂与抗氧剂混合使用，能延长着色液的使用时间。当Sn2+< 2g/l时，着色速度相对较慢，当提高到5g/l时，着色速度明显加快；Ni2+的浓度范围较宽广。
2.2 电压与着色速度的关系
在其它条件相同的情况下，电压的高低不同，所获得的颜色会有一定的区别（见表1）。一般认为，随着电压的升高，着色速度加快。当电压低于8伏时，很难着上色，但过高容易使着色型材产生白色斑点，试验表明：着色电压控制在16±1伏为最佳。
2.3温度对着色速度的影响
试验在其它参数相同条件下，改变着色液的温度，研究它对色调的影响，以得出在一定温度范围内获得良好的重现性。在电压16伏，着色时间5min的情况下，大量试验表明：当温度低于9℃时，几乎着不上色，随着温度逐渐升高，着色速度也加快，颜色加深，在16～24℃范围内色差较小，重现性好；当温度高于30℃时，着色速度更快，颜色明显加深。因此着色温度最好控制在18～22℃之间。
2.4着色时间对色调的影响
在氧化膜上电解着色的基本原理是：着色液中的金属离子在电场的作用下，沉积于氧化膜的微孔之中，沉积量愈多，色调就愈深。在着色电压与温度恒定的情况下，沉积量与时间成正比。祥见表2。为了操作方便，可以将电压固定在某一数值，依靠改变着色时间来控制型材的颜色。
2.5 其它因素对色调的影响
要获得优质的着色膜，首先有高质量的氧化膜。因此，着色前的预处理、氧化等均要严格控制，尤其是阳极氧化时的温度、时间、电流密度等参数，这是获得优质氧化膜的前提。
锡——镍混合盐电解着色液，虽然对杂质离子的干扰不太敏感，但当Cu2+>0.3g/l、CI- >1g/l、NO3->0.5g/l时都会影响着色膜的质量。
通过试验，我们认为在着色前，最好先将氧化好的型材在着色液中浸泡1min左右，然后再接通着色电源。每次着色的型材最好是型号相同、面积变化不大，否则会出现一定的色差。
着色型材在低温封孔时，要控制好封孔液的PH值和温度，温度过高，会发生颜色改变现象。
3结论
(1)采用锡——镍混合盐电解液进行着色，不仅成本低，使用时间长，且可以获得单独的镍盐或锡盐所不能得到的色彩和质量。
(2)着色电压、温度、时间对色调影响很大。在实际操作时，可以固定电压，依靠时间的长短来控制颜色。为了保持电解液温度的稳定，在着色过程中要进行循环搅拌，忌用高压空气进行搅拌。
(3)着色型材的预处理、氧化膜、着色面积、杂质离子等因素都会对颜色造成一定的影响，所以在生产中要注意。
