镍盐电解着色

镍盐电解着色——交流与直流镍盐电解着色

早期浅田专利的镍盐电解着色是交流的，代表性的硫酸镍电解着色槽液的成分和工艺参数见表1。

表1 早期交流Ni盐电解着色的槽液成分和工艺参数

槽液成分/g·L-1 工艺参数

硫酸镍（NiSO4·6H2O） 30 pH值 3.5~5.5

硼酸 30 着色电压 10~18V（AC）

硫酸胺 15 电流密度 0.1~9.5 A/dm2

着色时间 0.5~25min

从表1可见，槽液的主要成分是硫酸镍和硼酸，硫酸镍是着色主盐，提供电解着色沉积的金属镍离子。镍离子浓度越高，则着色速度越快，当然硫酸镍的消耗相应也大一些。当时也许考虑到经济的原因，有些研究者认为没有必要采用高浓度硫酸镍，因此表1所列槽液中硫酸镍的浓度只有30g／L。硼酸是着色溶液的pH值缓冲剂，如果没有硼酸就不可能保持pH值的稳定，由于界面的电化学反应使表面pH值迅速升高，而直接产生氢氧化镍沉淀，这样Ni2+离子不可能在阳极氧化膜的微孔中还原，也就是根本不可能着色，因此硼酸对于电解着色是必不可少的成分。硫酸胺或硫酸镁是一种导电盐，降低电解着色溶液的电阻，提高其分布能力，也是不可缺少的成分。有时候硫酸镁的效果更好，它不仅提高着色溶液的电导率，而且有利于调节溶液pH值和抑制有害杂质的影响，防止阳极氧化膜在着色过程中的散裂脱落。表2所示为一个改进的Ni盐电解着色槽液的成分和工艺参数，3~5g／L 柠檬酸三胺调节PH值到约4.5，还有利于维持pH值稳定，并与镍离子生成络合盐抑制沉淀。工艺要求在电解着色之前先在槽液中浸渍2min以上，着色电压是15V（AC），电压上升必须软启动（0~15V/30s），此时在30s内电流密度开始从0上升到大约0.7A／dm2。

表2 交流Ni盐电解着色的槽液成分和工艺参数

槽液成分/g·L-1 工艺参数

硫酸镍（NiSO4·6H2O） 35±5 pH值 4.5

电压 15V（AC）

硼酸（H3BO3） 25±5 温度 22~28℃（最佳25℃）

硫酸镁（MgSO4·7H2O） 20±5 槽液循环 2~5次/h 硫酸胺[（NH4）2SO4] 50±5 对电极石墨棒、镍板

柠檬酸三胺[（NH4）2C.A.] 5±1 时间 1~10min

尽管欧洲主要选用交流Sn盐着色技术，但是在生产浅色系的阳极氧化膜时，欧洲的公司也推荐使用交流Ni盐电解着色技术，电解着色溶液的成分除了熟知的硫酸镍、硼酸和硫酸镁以外，还需要加入一些添加剂，提高其电解着色溶液的抗杂质干扰能力。另一项重要改进是提高硫酸镍和硼酸的含量，据说可以稳定色调减少色差。在意大利和西班牙等欧洲国家，电源大多采用DC/AC电源，首先将铝型材在着色溶液中外加直流（DC）阳极氧化再用交流（AC）电解着色，据说这种DC/AC电源可以提高着色铝型材的均匀性，调整DC还可以调整阳极氧化膜的色调，这种电源相对于日本的专利电源简单得多。欧洲工艺与日本浅田法比较，硫酸镍和其他成分的浓度都比较高，并有控制原材料中Na+、K+、Fe3+在大约50μg / g以内的要求。由于pH值用氨水调节，并不需要控制着色槽液中的氨。欧洲的意大利、西班牙等国基本上是同一类型的，典型的交流Ni盐着色溶液成分和工艺参数见表3。

表3典型的交流Ni盐着色槽液成分和工艺参数

槽液成分/g·L-1 工艺参数

硫酸镍（NiSO4·6H2O） 100 pH值 5.5

添加剂Ⅰ（市售） 150 外加电压 15~20V

添加剂Ⅱ（市售） 10 电流密度 0.5 A/dm2

着色时间 15s~5min

在操作过程中铝离子会不断积累，溶液pH值提高有利于降低积累的Al3+的溶解度，使Al3+及时从槽液中沉淀分离出来，防止由于着色液中铝离子过高引起表面白点等缺陷。在开槽时有意加入一些硫酸铝，以保证上述机制在开槽时就起作用。另外的办法利用加入氨基酸或羧酸络合铝离子，也有提议加入少量有机胺、重金属碳酸盐、氧化物、氢氧化物或羟基碳酸盐，目的都是为了槽液中的铝离子不致太高。为了得到我国企业需要的所谓“真黑色”，可以在镍盐槽液中添加少量硫酸铜促进着色。

20世纪90年代有许多硫酸镍溶液的快速着色专利，这些专利以日本最多。申请的要点许多是电源输出的波形，正向与反向分别调节的输出频率和周期等。而Ni盐电解着色溶液成分则比较简单，一般是140g／L 硫酸镍、45g／L 硼酸和15g／L 添加剂。这种工艺在东南亚比较盛行，因为它不比Sn盐溶液昂贵，如果配备硫酸镍回收设备，则可以进一步降低硫酸镍的消耗，同时节约镍离子污染环境的排污处理费用。

硫酸镍槽液的着色需要解决的一些问题是：

(1)深古铜色和黑色不容易得到； (2)分散能力不太高；

(3)由于Na+、K+、NH4+等杂质的影响，阳极氧化膜有比较大的脱落的可能性；

(4)Ni离子污染环境，水排放标准对Ni离子的排放浓度和总量日趋严格；

(5)对于电解着色生产中积累铝的敏感性等。日本的直流镍盐着色新工艺装备，尽管一次性投资较大，从技术方面考虑已经比较有效地解决了上述问题。

直流镍盐电解着色

由于直流电解着色容易引起氧化膜的散裂脱落，长期以来在工业化方面未得到充分发展。但是直流电解着色时间快，槽液简单稳定，在工业装备改进以后仍有其独到的优点，比Sn盐着色更有利于全自动生产。川合慧（Kawai）先生在他的专著《铝电解着色技术及其应用》一书中，首先介绍“DC弱酸性Ni盐电解着色处理”技术，电解着色溶液成分十分简单：（50±5）g／L NiSO4·6H2O，（30±5）g／L H3BO3。其工艺条件见表4。

表4 直流Ni盐电解着色的工艺条件

项目工艺条件备注

着色之前着色槽中浸渍 2min以上

温度 25℃ 22~28℃

pH 4.5

循环 3~7次/h

阳极石墨，镍板面积比，1：1.2

电源（+） DC，15V，0.2A/ dm2 V上升，0~15V/30s

A上升，0~0.2A/dm2

时间 1~2min

电源（-） DC，15V，1.0A/ dm2 V上升，0~15V/30s

A上升，0~1.0A/dm2

时间 1~10min 不锈钢色：1min 古铜色：3min

黑色：5~10min

直流镍盐电解着色的特点是槽液的电导率高，一般都大于20mS／cm。硫酸镍的浓度高，一般大于100g／L 。化合物的纯度要求高，尤其要控制钠和钾离子，有时还要控制胺离子，具体指标视工艺不同而异。杂质控制除了注意化合物的纯度之外，还需要连续纯化槽液的设备，使得生产过程中保持杂质在容许范围之内。为了避免阳极溶解污染槽液，直流电解着色的阳极不推荐采用不锈钢，建议使用纯镍板或石墨。电源是按照工艺的要求采用电脑控制的输出特殊波形的电源设备，绝对不能用普通直流电源。

日本住化法是又一个“典型的”直流Ni盐着色工艺，其电源波形类似于图（电解着色机理图4（d））所示的波形，但双向直流都需要软启动，实际上称为“极性反转直流法”可能更加确切。住化法着色溶液的成分非常简单，只有两个部分，即（150±5）g／L硫酸镍和（40±5）g／L硼酸。着色温度（20±2）℃，pH值3.6~4.2。着色的阳极采用纯镍板，以免引进杂质使槽液变质。槽液的管理通过设备实现，采用离子交换（IR）和吸附技术除去钠、钾、铁和铝等杂质，并将操作过程中下降的pH值调节到正常值。采用反渗透（RO）技术处理清洗水回收Ni。既降低硫酸镍的消耗又减少环境污染。表5所列该工艺要求的各种杂质的容许值，与Sn盐着色的杂质容许值比较可以发现Ni盐苛刻得多。

表5直流镍盐着色的杂质容许值单位：μg·g-1

铝离子钠离子钾离子胺离子铜离子氯离子

＜100 6~10 ＜100 ＜150 ＜20 ＜300

日本轻金属公司的专利的Unicol（尤尼克尔）是一种定电流密度控制的直流脉冲电解着色技术，我国目前约有3~4个工厂引进这项技术。据该专利介绍，铝经过阳极氧化之后在电解着色槽中先作为阳极进行处理，然后作为阴极按60~100次/min附加正脉冲电压的直流电，正负脉冲电压的时间比ta/tc为0.005~0.30，得到着色均匀、附着性好的电解着色阳极氧化膜。该专利举例的一种槽液成分和工艺条件见表6。槽液成分虽比住化法多一些，但并不是特别复杂。电源要求比较特殊，在直流阴极电流上有极其短暂的阳极尖峰脉冲，这是一种附加正向（阳极）脉冲的直流电解着色技术。该技术对于槽液的杂质控制更加严格，如胺离子一般应低于20μg/g。槽液的杂质去除和pH值的调节也像住化法那样，必须选用相关设备实现。这项技术原则上也可以用于Sn盐电解着色，但是实际上这种电源和工艺用于Sn盐着色的必要性很小。

表6专利举例Unicol的镍盐电解着色槽液成分和工艺条件

槽液成分/g·L-1 工艺参数

硫酸镍（NiSO4·6H2O） 90 脉冲电压数 500次/min

硫酸镁（MgSO4·7H2O） 100 ta/tc 0.10 硼酸 40 阴极电流密度 0.2A/ dm2

酒石酸 9 时间 2~7min

温度 20~30℃

不论是住化法还是日轻法，实际引进的工业化生产线的工艺与发表的专利报道还有所差别，工业实践的不断修正和更新使原专利工艺更加完善，关于电解着色的具体操作和诀窍由专利持有单位提供

铝合金挤压材的着色方法有电解着色、化学染色和自然显色（整体着色）等3种。建筑铝门窗主要采用电解着色，化学染色用于室内装饰和工艺品，自然显色在早期使用过，目前国内外已基本不用这个技术。在电解着色过程中，电化学还原生成的金属（也可能是氧化物）微粒沉积在氧化膜微孔的底部，颜色并不是沉积物的颜色，而是沉积的微粒对人射光散射的结果。化学染色是无机或有机染料吸附在氧化膜微孔的顶部，颜色就是染料本身的颜色。电解着色成本低，而且具有很好的耐候性等使用性能。化学染色的色彩丰富多彩，但室外使用容易变色。

（1）香槟色。在电解着色铝型材中，香槟色等浅色系占了大约一半。早期采用锡盐或锡镍盐，最近两年来单镍盐以其色调稳定渐占上风。

香槟色地颜色深浅和色调方面差别较大，这不仅是由镍盐与锡盐不同引起的，而且与合金状态、电源设备、工艺参数、槽液成分和工厂生产水质等许多因素有关。因此不同厂家很难生产出完全相同的香槟色和仿不锈钢色。生产香槟色产品的工艺操作要点如下： 1）合理绑料，一般凹槽向上，装饰面向上或对着电极。绑料斜度不够会引起上下面色差和下表面气泡。电极间距不够会引起直立平面色差。绑料时电接触不良会造成一挂料上型材之间的色差和绑料处退色。

2）着色槽中超过挂料区的对电极，应撤除或用塑料板遮挡，以免周边颜色加深。

3）料挂入着色槽时，先不通电，浸泡1~2min，有利于着色微粒进入孔底沉积，使颜色均匀不容易退色。

4）着香槟色等浅色系时，电压上升速度宜快（5~10s）。由于浅色系总着色时间较短，电压上升段的低电压时间过长，会造成型材凹槽颜色太浅。

5）着浅色由电压不应低于着古铜色电压。着色电压低，颜色分散性差，并且容易退色。

6）游离硫酸浓度应高一些，以提高槽液导电性，使颜色分散性更好。着浅色时虽然硫酸度高，但由于时间很短，不致腐蚀氧化膜的表面。

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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

-. 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，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[2]。

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。它的导电能力约为铜的三分之二，

挤压铝型材阳极氧化着色工艺之着色处理

容易变色。

（1）香槟色。在电解着色铝型材中，香槟色等浅色系占了大约一半。早期采用锡盐或锡镍盐，最近两年来单镍盐以其色调稳定渐占上风。

香槟色地颜色深浅和色调方面差别较大，这不仅是由镍盐与锡盐不同引起的，而且与合金状态、电源设备、工艺参数、槽液成分和工厂生产水质等许多因素有关。因此不同厂家很难生产出完全相同的香槟色和仿不锈钢色。生产香槟色产品的工艺操作要点如下：

1）合理绑料，一般凹槽向上，装饰面向上或对着电极。绑料斜度不够会引起上下面色差和下表面气泡。电极间距不够会引起直立平面色差。绑料时电接触不良会造成一挂料上型材之间的色差和绑料处退色。 2）着色槽中超过挂料区的对电极，应撤除或用塑料板遮挡，以免周边颜色加深。

3）料挂入着色槽时，先不通电，浸泡1~2min，有利于着色微粒进入孔底沉积，使颜色均匀不容易退色。

4）着香槟色等浅色系时，电压上升速度宜快（5~10s）。由于浅色系总着色时间较短，电压上升段的低电压时间过长，会造成型材凹槽颜色太浅。

5）着浅色由电压不应低于着古铜色电压。着色电压低，颜色分散性差，并且容易退色。

6）游离硫酸浓度应高一些，以提高槽液导电性，使颜色分散性更好。着浅色时虽然硫酸度高，但由于时间很短，不致腐蚀氧化膜的表面。

电镀设备之电解着色

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

阳极氧化生产线基本工艺原理及添加剂使用方法讲义

第一部分基本工艺原理

1．铝及铝合金的基本知识

1.1 铝的物理性质

原子序数 13

原子量 27

密度 2.7g/cm3

熔点 660℃

沸点 2060℃

1.2 铝的化学性质

铝是一种化学活度很大的金属，在自然条件下，铝表面会生成一层致密的自然氧化膜，使之不容易被腐蚀。自然氧化膜的厚度为0.001～0.003μm。一般说来，自然氧化膜在pH值=5～8的水溶液里是稳定的。

1.3 铝合金

挤压生产中使用的铝合金通常为Al-Mg-Si合金，常用的Al-Mg-Si合金有以下几种：

6063合金——铝型材挤压中使用最广泛的铝合金，适用于建筑铝门窗型材。

6061合金——强度高，适用于自行车车圈材料的生产。

6463合金——光亮度好，适用于装饰材料。

铝合金表面在热处理过程中形成的高温氧化膜是自然氧化膜的十几倍。

2．预处理

2.1 机械法预处理

机械法预处理法的种类及效果见表1。

表1 机械法预处理法的种类及效果

类型加工方法效果

抛光法使用研磨剂、布轮镜面效果

喷砂法使用不锈钢砂砂面效果

拉丝法使用钢刷线状花纹 2.2 化学法预处理

2.2.1脱脂处理

脱脂处理也称作除油处理，目的是除去制品表面的油脂及其他污物。用单纯硫酸除油，并非真正要去除油脂，而是浸润表面，以保证在碱洗工序中，制品表面能够腐蚀均匀。

脱脂处理常使用硫酸法。其工艺参数为：

硫酸浓度 5%～25%

温度室温

时间 3～5min

2.2.2蚀洗处理

蚀洗处理也称碱洗处理，目的是进一步除掉制品表面的自然氧化膜使基体金属表面裸露出来。蚀洗处理还有整平表面和使表面产生砂面的作用。其工艺参数为：

电解镍

1. 什么是电解镍？

电解镍是使用电解法制成的镍。将富集的硫化物矿焙烧成氧化物，用炭还原成粗镍，再经电解得纯金属镍。在化学工业中镍用作加氢反应的催化剂。电镀镍是在指在电场的作用下使离子发生定向迁移沉积成镀层的过程。有良好的导电性，颜色是黑灰色。镀液除了主盐等主要成分外还要加各种电镀添加剂和各种助剂，主要是使镀层出光，整平，细化结晶，防止针孔，促进阴极极化。电解镍主要用于原子能工业、碱性蓄电池、电工合金、高温高强度合金、催化剂以及粉末冶金添加剂冶金、金刚石工具、非铁基合金、也可以做化学反应的加氢催化剂等。包装采用真空袋装，外用铁桶包装。

2、镍的概述

镍是略带黄色的银白色金属，是一种具有磁性的过渡金属

镍的应用在于镍的抗腐蚀性，合金中添加镍可增强合金的抗腐蚀性能。不锈钢与合金生产领域是镍最广泛应用领域。

全球约2／3的镍用于不锈钢生产，因此不锈钢行业对镍消费的影响居第1位。

目前全球有色金属中，镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌，居有色金属第5位。因此，镍被视为重要战略物资，一直为各国所重视。

3、镍矿资源及生产工艺

▪ 世界上可供开采的镍矿资源有二类，一类是硫化镍矿，另一类是氧化镍矿。

▪ 硫化镍矿资源品质好，工艺技术成熟，现在约60％~70％的镍产量来源于硫化镍矿。主要采用电解精炼的方式生产电解镍。

▪ 世界上镍储量约72％贮存在氧化镍矿中，由于其因含有氧化铁的缘故而呈红色，因此也俗称红土镍矿。主要采用火法或湿法方式生产镍铁。

4、电解镍冶炼工艺

▪ 熔炼：镍精矿经干燥脱硫后即送电炉（或闪速炉）熔炼，目的是使铜镍的氧化物转变为硫化物，产出低冰镍（铜镍锍），同时脉石造渣。所得到的低冰镍中，镍和铜的总含量为8%－25%（一般为13%－17%），含硫量为25%。 ▪ 低冰镍的吹炼：低冰镍经过转炉吹炼除去铁和一部分硫，得到含铜和镍70%－75%的高冰镍（镍高硫）。

5、电解镍冶炼工艺

《电镀与精饰》2010年第3期

■Ｅ　础一　

●豳　电镀与精饰　

２０１　０年第　期　

镍离子注；ｋＡＩＩ，Ｏ，ｔ化化学镶铜帕基体结合特　

用金属蒸汽真空弧离子源在ＡＩ　Ｏ。陶瓷表面注入　

Ｎｉ　离子，然后进行化学镀铜。用扫描电镜分析了离　

子注入辅助ＡＩ，Ｏ。陶瓷表面化学镀Ｃｕ镀层和基体的结　合行为。结果表明：镀层呈层状结构生长，镀层与基　体存在紧密结合、疏松结合和微孔结合三种形式，紧　

密结合区镀层像锯齿一样“嵌入”陶瓷基体。镀层与　

基体的结合机理为机械结合和冶金结合共同作用。　

腐檀酸及其材膏对水中三价铬■膏性筐的比较研究　以腐植酸为原料，酚醛树脂为交联固化剂，合成　颗粒状腐植酸树脂。研究了该树脂及腐植酸在不同　

ｐＨ、初始浓度、振荡时间条件下对Ｃｒ３　的吸附性能。　

结果表明，腐植酸对Ｃｒ３＋的吸附量及吸附率随浓度、　时间、ｐＨ值的变化而变化，其最佳条件为ｐＨ＝５，吸　附时间１５０ｍｉｎ，初始质量浓度１００　ｍｇ／Ｌ。腐植酸树　

脂对Ｃｒ３＋的吸附性能受时间影响较小，最佳质量浓度　及ｐＨ与腐植酸吸附基本相同。腐植酸及其树脂的饱　和吸附量分别为１　５．５０　ｍｇ／ｇ和１　９．６６　ｍｇ／ｇ。　

铵盐中啊膏子对量浮１ｒｉＩ）２光电僵化｛刮睦的髟■　

研究了在硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵、磷酸铵四　种不同的电解质溶液中，悬浮ＴｉＯ，和钛电极复合体系　

的光电催化降解效率。实验结果表明，电解质的浓度　和钛电极上的￣，ｌ，／Ｊｎ电压对光电催化降解甲基橙的活性　有较大影响。在一定条件下，磷酸铵会促进光催化反　

应进行，氯化铵对光催化反应有抑制作用，而硫酸铵　和碳酸氢铵对光催化反应的促进作用不明显。　

趣声电化学技术在精米材｜｜ｌ■鲁中帕应用避晨　本文对超声电化学方法在纳米材料的制备方面的　应用和研究进展做了较全面的综述：介绍了超声电化　

学的作用机理及反应装置，着重介绍了金属、半导　体、有机聚合物、生物材料等纳米材料的超声电化学　制备的原理以及超声波作用的效果，超声电化学可以　

铝型材阳极氧化后镍盐电解着色缺陷分析

２０１０年２月　电镀与精饰　第３２卷第２期（总２０３期）　・２１・　

文章编号：１００１．３８４９（２０１０）０２－００２１—０３　

铝型材阳极氧化后镍盐电解着色缺陷分析　

蒋伟，　徐　军，　翟　军，　赵玉军　

（中国铝业山东分公司，山东淄博２５５０５１）　

摘要：铝型材在现代建筑装饰业中应用甚广。通过阳极氧化和电解着色处理，铝型材表面可获得多　

种颜色的美丽外观，具有极强的装饰性能。重点分析了建筑铝型材在镍盐电解着色方面存在的缺　

陷，如表面暗纹色斑、着色色差与着不上色及型材端头发白等现象，总结了这些缺陷的解决方法。　

关键词：铝型材；镍盐；电解着色；阳极氧化　

中图分类号：ＴＧ１７４．４５１　文献标识码：Ｂ　

Ａｎａｌｙｓｅｓ　ｏｆ　Ｄｅｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｎｉｃｋｅｌ　Ｓａｌｔ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ　Ｃｏｌｏｒｉｎｇ　

ｆ０ｒ　Ａｌｕｍｉｎｕｍ　Ｐｒｏｆｉｌｅｓ　ａｆｔｅｒ　Ａｎｏｄｉｃ　Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　

ＪＩＡＮＧ　Ｗｅｉ，ＸＵ　Ｊｕｎ，ＺＨＡＩ　Ｊｕｎ，ＺＨＡ０　Ｙｕ－ｊｕｎ　

（Ａｌｕｍｉｎｕｍ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｂｒａｎｃｈ，Ｚｉｂｏ　２５５０５　１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ｉｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｍｏｄｅｍ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｃｏｒａｔｉｏｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｂｙ　ａｎｏｄｉｃ　ＯＸ—　

ｉｄａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ　ｃｏｌｏｒｉｎｇ，ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｐｒｏｆｉｌｅｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｅｎｄｏｗｅｄ　ｗｉｔｈ　ｂｅａｕｔｉｆｕｌ　ａｐｐｅａｒａｎｃｅｓ　ｗｉｔｈ　ｅｘ—　

ｃｅｌｌｅｎｔ　ｄｅｃｏｒａｔｉｏｎ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｓ　ｆｏｃｕｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｎｉｃｋｅｌ　ｓａｌｔ　ｃｏｌｏｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　

铝型材生产工艺流程图

1.1挤压工艺流程

盛锭筒加热

铝棒加热

挤

压淬火中断锯切矫直

模具加热

半成品库人工时效装框定尺锯切

1.2阳极氧化、电解着色工艺流程

备料及装挂—脱脂—水洗—水洗—碱洗—水洗—水洗—中和—水洗—水洗—阳极氧化—水洗—水洗—电解着色—水洗—水洗—封孔—滴干—卸料—检验—包装—入库

1.3电泳涂漆工艺流程

备料及装挂—脱脂—水洗—水洗—碱洗—水洗—水洗—中和—

水洗—水洗—阳极氧化—水洗—水洗—电解着色—水洗—纯水洗—热纯水洗—纯水洗—电泳涂装—水洗1—水洗2—滴干—固化—自然冷却—卸料— 检验—包装—入库

电解着色分为单镍盐着色和镍-锡混盐着色两种，单镍盐着色主要成份是由硫酸镍和硼酸组成，单镍盐着色法具有沉积速度慢、着色稳定，尤其在做浅色调上有一定优势，但是在深颜色上着色较困难，其底色调为红色；镍-锡双盐着色由硫酸镍、硫酸亚锡、着色添加剂、硫酸等成份组成，锡-镍混合盐电解着色的产品颜色光亮，色调饱满，深受广大客户的喜爱，并且颜色由浅色调到深颜色都可生产，相比单镍盐着色颜色可多样化，但是为了保证槽液工艺的正常，我公司主要

是生产以青底色调为主的电泳香槟颜色，并将此颜色定为今后的主打。单镍盐着色主要是保证目前已有客户木纹订单的生产。

1.4粉末喷涂工艺流程

工艺流程：工件装挂酸蚀除油水洗水洗无铬钝化处理水洗

纯水洗沥水烘干喷涂固化卸料检验包装入库

喷涂铝合金型材具有优良的耐蚀性和耐候性，坚固耐用，外观装饰好，颜色丰富，可依客户的要求颜色进行组织生产，且生产工艺比阳极氧化简单，环保安全等特点，在建筑、装潢、运输等行业得到广泛应用。除油主要是酸性除油剂及硫酸等组成，主要是将型材表面在挤压过程中所产生的油脂清除干净，为后道工序提供保障。钝化处理分为含铬的磷铬酸盐处理和无铬的钛-锆盐等处理工艺。目前大部分前处理工艺是采用磷铬酸盐处理，此工艺是成熟的生产工艺，并且所生成的化学氧化膜在各项性能上都很好，但是在环保上会产生含铬的污水，而铬的处理又较难，会给企业及社会带来一定的影响，因此国家在大力推行无铬环保的化学处理方式，我公司所采用是是无铬的钛-锆盐工艺，此工艺所生产的膜已基本能与磷铬酸工艺所生产的膜相媲美，各方面的性能都能够达到标准要求，此工艺为企业及社会的环境保护工作也带来了一定的作用，在全国行业内是为数不多的使用该工艺的厂家之一。

着色处理

1 10. 4 着色处理

目前, 世界各国工业上常用的铝制品着色方法有自然着色法、电解着色法和化学着色法, 以及树脂粉末静电喷涂着色法, 此外, 还有一些以电解着色法为基础而研制的多色化着色新工艺, 如联合着色、干涉着色等。

10. 4. 1 化学着色法(浸渍着色法)

这是最早用于铝阳极氧化膜着色的方法。它具有工艺简单、控制容易、效率高、成本低、设备投资少、着色色域宽、色泽鲜艳的优点。缺点是: 大面积制品易出现颜色不均, 着色后清洗、封孔不当或是受到机械损伤时, 容易脱色, 着色膜的耐光性差, 因此往往作为室内装饰、日常用小型铝制品的着色处理。铝阳极氧化膜的化学着色是基于多孔膜层有如纺织纤维一样的吸附染料能力而得以进行的。一般阳极氧化膜孔隙的直径为0. 01～0. 03μm, 染料在水中分离成单分子, 直径为0. 0015～0. 003 0μm, 着色时, 染料被吸附在孔隙表面上并向孔内扩散、堆积, 且和氧化铝进行化学或物理作用而使膜层着色, 经封孔处理, 染料被固定在孔隙内。因所用染料种类的不同,化学着色可分为有机着色和无机着色两大类:

(1 )有机染料着色

1) 铝着色用染料常用染料有油性染料、水溶性酸性染料和媒染染料。油性染料一般用于铝箔印色。使用前, 溶于硝化纤维素系、乙烯树脂系或聚酰胺树脂系等亮漆中, 或溶于烤漆中的三聚氰胺树脂与环氧树脂中。印制后, 在清洗干净的铝箔表面形成带有染料的树脂膜。水溶性染料主要有蒽醌染料、偶氮基染料及三苯甲烷染料等。媒染染料主要是合成茜素(1 , 2—二羟基蒽醌)类。通常用于铝氧化膜着色的有机染料多数为酸性染料。

2) 有机染料着色工艺控制着色操作过程: 将所需质量的染料放进玻璃容器, 加入蒸馏水稀释后煮沸30 min , 经静置、过滤, 然后倒入盛有纯水的染色槽中, 添加氨水或醋酸调整pH 为4. 5～7. 5 , 加热到60～80 ℃ , 着色试验合格后才投入生产。着色质量的好坏除与氧化