电镀设备之电解着色
铝的阳极氧化和电解着色
实验二铝的阳极氧化和电解着色一、内容提要采用直流阳极氧化技术在铝表面生成阳极氧化膜，并对其进行染色或电解着色处理。
二、目的要求通过实验掌握铝的硫酸阳极氧化基本原理，并了解铝的装饰性阳极氧化及染色和电解着色的一般工艺过程。
三、实验关键1. 掌握铝的硫酸阳极氧化技术和铝阳极氧化过程中氧化膜的生长规律。
2. 掌握铝阳极氧化膜的染色或电解着色原理。
四、实验原理铝及其合金在大气中其表面会自然形成一层厚度为40 ~ 50 A薄的氧化膜。
后者虽然能使金属稍微有些钝化，但由于它太薄，孔隙率大，机械强度低，不能有效地防止金属腐蚀。
用电化学方法即阳极氧化处理后，可以在其表面上获得厚达几十到几百微米的氧化膜。
后者的耐蚀能力很好。
硫酸阳极氧化法所得的氧化膜厚度在5 - 20微米之间，硬度较高，孔隙率大，吸附性强，容易染色和封闭。
而且具有操作简便、稳定、成本低等特点，故应用最为广泛。
当把零件挂在阳极上，阴极用铅棒，通入电流后，发生如下反应阴极上2H+ + 2e → H2 ↑阳极上Al-3e → Al3+6OH-→ 3H2O+3O2-2Al3+ + 3O2-→ Al2O3 + 399 (卡)硫酸还可以与Al、Al2O3发生反应2Al + 2H2SO4→ Al2(SO4)3 + 3H2↑Al2O3 + H2SO4→ AL2(SO4)3 + 3H3O铝阳极氧化膜的生长是在“生长”和“溶解”这对矛盾中发生和发展的。
通电后的最初数秒钟首先生成无孔的致密层(叫无孔层，或阻挡层)，它虽只有0.01 ~ 0.015 m，可是具有很高的绝缘性。
硫酸对膜产生腐蚀溶解。
由于溶解的不均匀性，薄的地方(孔穴)电阻小，离子可通过，反应继续进行，氧化膜生长，又伴随着氧化膜溶解。
循环往复。
控制一定的工艺条件特别是硫酸浓度和温度可使膜的生长占主导地位。
必须注意，氧化膜的生成和成长过程是由于氧离子穿过无孔层与铝离子结合成氧化膜的，与电镀过程恰恰相反，电极反应是在氧化膜与金属铝的交界处进行，膜向内侧面生长。
电镀工艺：铝合金氧化膜的电解着色
电镀工艺：铝合金氧化膜的电解着色电镀工艺:铝合金氧化膜的电解着色1.铝合金氧化膜的常用着色工艺:铝合金常用着色工艺大体上可以分为三类:a.整体着色法:包括自然发色和电解发色两种，自然发色指阳极氧化过程使铝合金中添加成分(Si、Fe、Mn等)氧化，而发生氧化膜的着色。
电解发色指电解液组成及电解条件的变化而引起的氧化膜的着色。
b.染色法:以一次氧化膜为基础，用无机颜料或者有机染料进行染色的氧化膜。
c.电解着色法:以一次氧化膜为基础，在含金属盐的溶液中用直流或交流电进行电解着色的方法，电解着色的耐候性、耐光性和使用寿命比染色法要好、其成本远低于整体着色法，目前广发应用于建筑铝型材的着色。
国内外工业化的电解着色槽液基本上都是镍盐和锡盐(包括锡镍混合盐)溶液两大类，颜色大体上都是从浅到深的古铜色系。
2.电解着色的原理多孔型阳极氧化膜的有规律和可控制的微孔，通过电解着色在孔的底部沉积非常细的金属和(或)氧化物颗粒，由于光的散射效应可以得到不同的颜色。
颜色的深浅和沉积颗粒的数量有关，也就是与着色时间和外加电压有关。
一般来说，电解着色颜色类似都是从香槟色、浅到深的青铜色一直到黑色，色调又不完全相同，这与析出颗粒的尺寸分布有关。
目前电解着色只有于古铜色、黑色、金黄色、枣红色几种。
3.电解着色的应用Sn盐和Sn-Ni混合盐是我国和欧美主要的着色方法，其盐为SnSO4，是利用Sn2+电解还原在阳极氧化的微孔中析出而着色;但Sn2+稳定性差易被氧化成没有着色能力的Sn4+，因此锡盐着色关键是槽液成分和锡盐稳定性是此工艺的关键，锡盐对杂质不敏感，着色均匀性比较好，对水污染不大。
Ni盐电解着色在日本比较普遍，他常用于浅色系(仿不锈钢色、浅香槟色)，他着色速度快，槽液稳定性好，但对杂质敏感，目前除杂质设备已成熟，但需要一次性投资大。
铝合金的阳极氧化及电解着色工艺
铝合金的阳极氧化及电解着色工艺铝合金阳极氧化电解着色是铝合金表面处理中重要的方法之一。
将铝合金置于适当的电解液中作为阳极通电处理，表面会生成厚度为几个至几十个微米的阳极氧化膜，氧化膜的表面是多孔蜂窝状的。
上世纪60年代，人们开始利用氧化膜的多孔性，将阳极氧化和电沉积技术相结合发明了电解着色技术。
铝合金阳极氧化电解着色技术最初起源于欧洲，由于该工艺操作简便、工艺简单、成本低廉，广泛应用于汽车、航空、造船、机械、建筑和日常生活等多方面。
我国的电解着色技术开始于上世纪80年代，一直以来都是镍盐、锡盐电解着色工艺，由于颜色单一、着色液的稳定性和分散性差等问题一直没有得到很好解决，而且随着时代的进步，工业上对电解着色的工艺条件和应用要求越来越高，为了满足市场的需要，鑫申金属研究人员一直在做着不懈的努力。
1.1铝的性能和用途铝(Afuminum)是自然界中分布最广，储量最多的元素之一，广泛分布于岩石、泥土和动、植物体内，其含量约占地壳总质量的8.2%，仅次于氧和硅，比铁(约占2.1%)、镁(约占2.1%)和钛(约占0.6%)的总和还要多川。
1854年，法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合，通人氯气后加热得到NaCI，AIC13复盐，再将此复盐与过量的钠熔融，得到了金属铝。
这时的铝生产工艺复杂，成本高，应用非常有限，直到1886年，美国的豪尔和法国的海朗特，分别独立地电解熔融的铝矾土和冰晶石的混合物制得了金属铝，奠定了今天大规模生产铝的基础。
一个世纪的历史进程中，铝的产量急剧上升，到了20世纪60年代，铝在全世界有色金属产量上超过了铜而位居首位，它的用途涉及到许多领域，大至国防、航天、电力、通讯等，小到锅碗瓢盆等生活用品。
它的化合物用途非常广泛，不同的含铝化合物在医药、有机合成、石油精炼等方面发挥着重要的作用。
纯的铝很软，强度不大，有着良好的延展性，可拉成细丝和轧成箔片，大量用于制造电线、电缆、无线电工业以及包装业。
电解着色电源 铝合金着色整流器
铝型材电解着色电源铝合金着色整流器氧化着色电源简介采用低铁损高导磁的武钢全新硅钢片，并采用无氧纯紫铜材绕组，降低变压器的无功损耗和噪声，使产品更稳定耐用。
采用大功率感应调压器调压，单相或三相合成单相变压器降压，可控硅作；为主电路无触点开关，稳定精细输出电解着色工艺要求的线性正弦波以及活化用直流波形。
智能型着色电源主电路可有效抑制谐波干扰，使型材电解色彩更加光亮鲜明，是型材电解着色首选的先进电源设备。
数字信号控制，精密触摸屏操作，分别对浸润、着色、补色三个工艺过程进行定时控制，并具备自动回零、缓启动、到时报警以及补色功能；可提供计算机控制及数字通讯功能，实现智能化、一体化控制。
产品适用于：铝型材电解着色，小工件氧化着色，正弦波输出，单镍盐、混盐、单锡盐等工艺要求技术参数：第一代着色电源：ACF交流着色电源。
第二代着色电源：（AC+DC）F交直流着色电源。
第三代着色电源：（AC+DC）F-ZS3带活化极的交直流着色电源。
输入电压三相AC380V±10%，50～60HZ稳压精度1% 稳流精度1%操作环境-10～40℃存放温度-20～50℃冷却系统风冷/油冷运行状况满负荷24小时运行负荷类型Ⅱ级规格选型根据客户要求定制交流着色电源简介交流着色系列电源产品每个电压档次有标示操作，电压波动范围±0.1伏。
全电脑控制大型自动稳压电源，起动时间任意调节。
正弦波全导通时间，任意调节。
均有补色按钮、工作完毕报警等。
根据使用厂家反映，使用本着色氧化电源比原着色氧化电源时间快三分之一，是现阶段一种节能、着色稳定的理想着色氧化电源。
该系列电源调整软起动时间和正弦波动开放时间而达到最佳效果。
由于中高档的铝材膜层和硬度较高，例如：生产香槟色铝材，设定电压为17V，软起动时间5秒，达到电压10V，正弦波全导通冲击7V，时间1秒。
第一段时间输出，由于0V-10V通过逐步改变波型，对提高色泽均匀性作用明显。
由于氧化膜层硬度较高，电压由小至大并逐步改变输入槽体的波型消除了浓差极化和两极电流分布不均的问题，对防止色差、提高色泽均匀性作用明显。
铝合金电解着色技术的研究进展
铝合金电解着色技术的研究进展摘要：目前，铝合金电解着色技术越来越被重视，铝合金电解着色技术正在向多色化、多样化、均匀化不断发展，因此对铝合金电解着色工艺的研究对于铝合金电解着色技术的发展，获得满足应用需求的着色膜至关重要，需要引起我们的重视。
基于此本文分析了铝合金电解着色技术的研究进展。
关键词：铝合金；电解着色技术；研究进展1 电解着色的类型1.1 锡盐电解着色我国和欧美国家常用的是锡盐电解着色。
锡盐着色的主要着色盐是硫酸亚锡，利用亚锡离子电解还原在阳极氧化膜的微孔中沉积而着色。
但是亚锡离子在溶液中很不稳定，极易被氧化为锡离子，而失去着色能力。
因此，锡盐着色要注意槽液的控制和添加稳定剂。
生产中通常通过提高槽液酸度，减少槽液与空气的接触，控制槽液温度，加入抗氧化剂、络合剂来改善槽液的稳定性，保持优良的着色性能。
其中，槽液酸度通常是通过加入硫酸来控制。
另外，络合剂应该选择不仅络合亚锡离子，达到稳定槽液的目的，还应络合铝离子等杂质，减轻杂质离子对于电解着色的有害影响。
锡盐电解着色抗杂质性能好，电解着色溶液分布能力强，工业控制较简单。
但是，就浅色系着色而言，锡盐着色的色差和色调比较难控制。
1.2 镍盐电解着色镍盐电解着色在日本比较普遍，早在40多年前日本人浅田太平就申请了有关交流镍盐电解着色的专利。
镍盐电解着色常用的着色盐是硫酸镍，由其提供金属镍离子，在电解过程中沉积并显色。
镍盐电解着色速度快，槽液稳定性好，并且可以满足市场上对浅色系（如仿不锈钢色、浅香摈色）的需求，但是对于槽液的杂质比较敏感。
1.3 锡-镍混合盐电解着色因为锡盐电解着色和镍盐电解着色时，单独的离子沉积各有局限性，所以在实际生产中会根据不同需要搭配使用，采用锡-镍混合盐电解着色，解决单锡盐电解着色或单镍盐电解着色中存在的各种问题，获得高质量的符合要求的着色膜。
1.4 其他盐电解着色除了上面所提到的着色盐外，还有锰盐、铁盐、铜盐、银盐和硒盐电解着色，它们都有工业应用，且它们有各自的着色特点。
银电镀工艺的研究-铝合金电解着色工艺的影响因素
银电镀工艺的研究-铝合金电解着色工艺的影响因素银电镀工艺的研究银，是一种应用历史悠久的贵金属，在地壳中的含量很少，仅占0.07ppm，纯银是一种美丽的银白色的金属，其首饰和器皿具有良好的反射率，磨光后可以达到很高的光亮度，在首饰和家庭装饰中用途很广泛。
而在一些金属表面镀上一层银，也可以达到纯银的装饰效果，外表光亮细致，耐磨、抗腐蚀、抗变色能力强，因此具有广泛的应用。
以往采用的非光亮镀银工艺存在外观较差，抗蚀力较低，特别是抗硫抗变色能力差，为了出光，通常采用化学抛光或铜刷刷光再浸银，这样既浪费电和时间，又污染环境。
为了解决上述问题，国内一般采用两种方法，一是采用酒石酸锑钾配合有机添加剂(多数是含硫化合物)来获得光亮镀银层，此法因锑及硫的影响，使镀层易变色、脆性大、可焊性不理想。
另一种是采用氰化光亮镀银，此法采用一种不含硫的有机光亮剂和适量的酒石酸锑钾配合使用，获得了全光亮银层，解决了镀层易变色、脆性大、可焊性不理想的问题，同时降低了原材料的消耗。
但此法由于需要的有机配合物较多，使得影响电镀的因素增多，又增加了工序。
为了寻求一种省时省力省原料的方法，在原工艺的基础上进行了改革，推荐一种冲击镀银工艺，即在较高电流密度下，在短短的几秒内完成镀银，银层薄而均匀光亮，电镀液成分简单，不需要其它有机配料，过程一次完成，时间短，生产效率高，节省原料(需银量仅为原氰化光亮镀银的4%左右)。
1实验方法及结果讨论1.1电极及实验条件阳极：不锈钢板10×2cm2；阴极：铜片(若干)10×2cm2；温度：室温无搅拌。
1.2工艺流程电镀除油→热水洗→冷水洗→化学除锈→水洗→氰化顶镀铜→水洗→酸性光亮镀铜→水洗→光亮镀镍→水洗→冲击镀银→去离子水(或蒸馏水)洗→钝化→浸400有机膜→烘干→浸光亮漆保护膜→烘干→检验。
1.3电解液冲击镀银的电解液包括AgCN及KCN两种电解质，因此AgCN及KCN的含量多少对冲击镀这一短时间内的电镀方法影响很大。
银电镀工艺的研究-铝合金电解着色工艺的影响因素
银电镀工艺的研究银，是一种应用历史悠久的贵金属，在地壳中的含量很少，仅占0.07ppm，纯银是一种美丽的银白色的金属，其首饰和器皿具有良好的反射率，磨光后可以达到很高的光亮度，在首饰和家庭装饰中用途很广泛。
而在一些金属表面镀上一层银，也可以达到纯银的装饰效果，外表光亮细致，耐磨、抗腐蚀、抗变色能力强，因此具有广泛的应用。
以往采用的非光亮镀银工艺存在外观较差，抗蚀力较低，特别是抗硫抗变色能力差，为了出光，通常采用化学抛光或铜刷刷光再浸银，这样既浪费电和时间，又污染环境。
为了解决上述问题，国内一般采用两种方法，一是采用酒石酸锑钾配合有机添加剂(多数是含硫化合物)来获得光亮镀银层，此法因锑及硫的影响，使镀层易变色、脆性大、可焊性不理想。
另一种是采用氰化光亮镀银，此法采用一种不含硫的有机光亮剂和适量的酒石酸锑钾配合使用，获得了全光亮银层，解决了镀层易变色、脆性大、可焊性不理想的问题，同时降低了原材料的消耗。
但此法由于需要的有机配合物较多，使得影响电镀的因素增多，又增加了工序。
为了寻求一种省时省力省原料的方法，在原工艺的基础上进行了改革，推荐一种冲击镀银工艺，即在较高电流密度下，在短短的几秒内完成镀银，银层薄而均匀光亮，电镀液成分简单，不需要其它有机配料，过程一次完成，时间短，生产效率高，节省原料(需银量仅为原氰化光亮镀银的4%左右)。
1实验方法及结果讨论1.1电极及实验条件阳极：不锈钢板10×2cm2；阴极：铜片(若干)10×2cm2；温度：室温无搅拌。
1.2工艺流程电镀除油→热水洗→冷水洗→化学除锈→水洗→氰化顶镀铜→水洗→酸性光亮镀铜→水洗→光亮镀镍→水洗→冲击镀银→去离子水(或蒸馏水)洗→钝化→浸400有机膜→烘干→浸光亮漆保护膜→烘干→检验。
1.3电解液冲击镀银的电解液包括AgCN及KCN两种电解质，因此AgCN及KCN的含量多少对冲击镀这一短时间内的电镀方法影响很大。
实验采用固定的AgCN的用量为1.5g/L，改变KCN在电解液中的含量，以明确AgCN与KCN的合适配比。
电解着色工艺
电解着色工艺发布日期：2012-11-13 浏览次数：66核心提示：电解着色就是将经过常规硫酸法(或其他方法)阳极氧化处理过的铝或铝合金工件放在含有金属盐的电解着色溶液中进行交流(或直流)电解，使氧化膜显色。
电解着色就是将经过常规硫酸法(或其他方法)阳极氧化处理过的铝或铝合金工件放在含有金属盐的电解着色溶液中进行交流(或直流)电解，使氧化膜显色。
一般来说使用交流电解只用交流变压器即可，不必用直流电源设备，操作简单，只要控制交流电压和时间即可得到色膜。
铝及铝合金电解着色液配方及工艺条件见表4—9.表4-9 常用的铝和铝合金电解着色液配方及工艺条件实际上很多种金属的无机盐溶液都可以做为电解着色液，溶液的配方及工艺也有很多种。
国内常用的主要是镍盐、锡盐和钴盐为主盐或者这三种盐组合而成的着色液。
其中亚锡盐的着色最容易掌握，也比较简单，所得色泽范围也较宽，只要控制着色时间，就可以得到由青铜色到黄色到古铜色、棕色，最后为黑色的各种颜色，而且色泽很均匀一致，但是槽液不稳定，亚锡离子(Sn2+)很容易氧化成锡离子(Snt+)形成白色沉淀，故必须加入稳定剂防止其氧化沉淀过快。
作者20世纪80年代在南海、顺德一带几家铝型材厂就是采取亚锡盐着色并添加稳定剂，后来也有改用镍盐为主的着色液。
镍盐着色液稳定性比较好，污染敏感性也较少，成本相对也较低，但是着色的范围较窄，尤其是深黑色很难得到颜色的均一性，有时也不好控制。
交流电解着色的处理过程中，铝及铝合金工件经阳极氧化后，要清洗干净氧化的酸液，然后马上放进着色槽着色。
在空气中停留的时间不能过长，如未能马上进入着色槽，应浸泡在洁净的清水中，避免被空气氧化。
进入着色槽后，不要马上通电，应先静置1"一2min，电压用调压器控制由零开始慢慢升高，并在lmin内调至规定的着色电压值。
亚锡盐或镍盐交流电解着色可以得到由青铜到黑色由浅至深的各种颜色。
色泽的控制通常是恒定电压，然后控制着色时间。
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电镀设备过程中经阳极氧化后的铝材进行电解着色，可以提高装饰效果和商品价值。
氧化膜的厚度、均匀性及结构与电解着色速度和色差有直接关系。
电解着色时金属离子是在膜孔底部的阻挡层上还原沉积的。
由于金属粒子受光的散射作用而显色。
欲在阻挡层上沉积金属，关键在于活化阻挡层。
所以要使用交流电的极性变化来提高其化学反应活性。
又由于阻挡层具有整流作用，将交流电变成了直流电，故铝一侧电流的负成分占主导，进入膜孔内的金属离子被还原析出。
以往铝型材着色大都是青铜色系，以单锡盐或镍锡混盐为主。
近年来电解着古铜色将被钛金色、金黄色、仿不锈钢色、浅红色、香槟色、银灰色等多种浅色调所代替。
钛金色鲜活而不妖艳，黄中透红，令人赏心悦目，并具有着色成本较低，增值较高的优点，它作为浅色调中的主色调己十分明显。
以银盐和锰盐为主盐的金黄色在香港和越南市场行情良好。
锰盐着金黄色逼真，成本较低。
但不稳定，不宜连续生产；银盐着色可获得金黄色、绿金色、黄绿色和金土色等多种色调，槽液十分稳定，潜在经济效益好，应开发应用。
电解着色工艺的改进
1.开发新电源是开拓电解着色新工艺的重要手段
改变电源波形和施电方式来提高阳极氧化膜综合性能和开拓电解着色新工艺，是新的研究热点。
己商品化的有脉冲、电流反向(换相)和直流脉冲等电源。
功能性氧化和着色兼容的微弧氧化电源，是以提高氧化速度、厚度均匀性、硬度、孔隙率分布和改善孔结构形态为目的。
研究新电源可克服化学和电化学方法中的缺陷和局限。
2.铝合金表面着亮黑色工艺
此工艺是经锡铜离子在着色电解槽中进行着色反应后生成的二元金属氧化物膜层，色泽墨黑亮丽，是一种独具特色的铝合金防腐蚀和装饰材料。
电解着色液组成为：30% SnSO4，30% NiSO4，15% CuSO4的混合溶液。
经氧化处理的铝材为阳极，以石墨电极为阴极，50Hz220V交流电源经调压器调至8V后输入电解槽，电解着色10min，即可得到亮丽的黑色铝合金表面。
3.阳极化铝光干涉电解着色工艺
在用锡盐进行光干涉电解着色的研究中发现，获得蓝色的干涉色最为困难，用普通电解着色方法着色，获得蓝色也是困难的，于芝兰等人在此方面进行了研究。
实验材料为L2(2号工业纯铝，含铝99.6%)和LD31(相当于美国的6063)，试样尺寸L250 mm×50mm×1mm，LD3125mm×25mm角材，1.3mm厚，其表面积为0.68dm2；阳极氧化条件，H2SO4(ρ=1.84g/cm3)180g/L，18℃，1.2-1.4A/dm2，30min，膜厚12-14μm；用磷酸直流扩孔处理；锡盐电解着色：SnSO416g/L，H2SO414g/L，混合添加剂16g/L，18-20℃，交流着色电压12-14V，此外还使用铜盐和Cu-Ni混合盐电解着色，可得到黄红、绿、蓝较稳定的干涉色。
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