文章编号:1001-3849(2002)02-0005-04D
刘娅莉刘慎暨调和李鹂刘海峰
(湖南大学化学化工学院湖南长沙410082)
摘要：研究了一种新的铝型材电解着金黄系的配方和工艺该工艺无需扩孔工艺简单通过控制着电压和时间可得到深浅不同的金黄着膜性能良好彩柔和~逼真该着工艺可和阳极电泳工艺配套做阳极电泳涂装前的着处理 关键词：电解着；铝型材；金黄
中图分类号:TG174.451文献标识码:A
Study On AnOdizing and ElectrOlytic COlOring GOlden-yellOw COlOr Series On Aluminium Shape Materials
LIU Ya-li LIU Shen JI Tiao-he LI Li LIU~ai-feng (School of chem.and chem.Eng.~unan University changsha410082 china)
Abstract:Formulation and process of electrolytic coloring golden-yellow color series on alumini-um shape materials were studied.The technology is simple and pore broadening is not necessary.
A series of golden-yellow color from light to deep can be obtained by controlling coloring voltage and time.The colored film is good in properties and is soft and lifelike in color.The coloring pro-cess can be formed a complete set with anodic electrophoretic coating technology for aluminium. Key wOrds:electrolytic coloring;aluminium shape material;golden-yellow color
1前言
经过近20年的发展我国铝产业已形成一个完整的工业体系成为国民经济的支柱产业之一迄今铝型材业经过技术改造已走向中高档型材发展时期生产和管理技术都有长足的进步随着人民生活水平提高市场需求多样化促进了铝型材表面处理技术的发展由单一的古铜料发展到拥有彩粉末涂装~喷涂氟碳涂料~有机和无机染~电泳涂装~机械和化学抛光等工艺手段新一代的木纹化处理技术三段电解多着以及微弧氧化着技术也在试产中铝型材的外观有钛金~金黄~香槟~仿不锈钢及各种彩还有显示镜面~沙石~亚光~珠光等特殊效果的真是花品种繁多彩纷呈在众
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2002年3月电镀与精饰第24卷第2期(总143期)
D收稿日期:2001-10-30防鸟刺
作者简介：刘娅莉(1964-)女湖南津市人湖南大学化工学院副教授硕士.
多的表面处理技术中~电泳涂装是最具发展方向的适用技术O因此近两年来铝型材电泳技术是突飞猛进地发展O生产线由1997年的30条猛增到100条以上~生产能力由4万多吨发展到30万吨[1]O 目前~铝表面着金方法有三种~一是银盐法~ AgNO3+H2SO4体系~在低压下短时间内可着金
~但调偏绿~逼真性较差~二是KMnO
4+硫酸体
系~它在低压下只能得到较浅的米黄[2]~还有一种是目前应用较为普遍的钛金着工艺~得到的调柔和和装饰性强~通常必需先经过扩孔工艺~然后再进行着~工艺过程较为复杂O当着金较浅时~电泳工艺后都有褪现象O
电泳涂装前需氧化~着~无需封孔~电泳涂膜有优异的耐候性~电泳前着钛金及浅是目前的主流~由于阳极电泳液呈弱碱性~电泳时工件<；铝型材D表面由于电极反应的进行~工件<；阳极D附近PH 值较低<PH3~5D~呈酸性~因此在电泳期间~浅膜会有不同程度的裉现象O
因此在目前的形势下我们有必要研究开发一种工艺~适合阳极电泳的钛金电泳法O我们以原有的
硒酸+H
2SO4的体系为基础~开发出了无需扩孔~
彩丰富~适合电泳涂装的钛金阳极氧化着工艺O 2实验工艺和设备
z.1阳极氧化着工艺
脱脂-水洗-碱蚀-水洗-化学抛光-水洗-阳极氧化-水洗-电解着-水洗-阳极电泳-水洗-烘干
脱脂：脱脂的目的是为除去制品表面的工艺润滑油~防锈油和与油粘和在一起的污物~以保障碱蚀时铝型材表面能均匀腐蚀~保持碱蚀槽的清洁~提高铝制品的质量O
硫酸法:5%~25%H
2SO4~60~80 ~1~3 min O
碱蚀：碱蚀是铝型材氧化之前最重要的工序O碱蚀的目的有：除去脱脂后残留的自然氧化膜；碱性或酸性脱脂溶解基体的残留物；深入基体表面层油脂等污物；除去型材表面的变质层；消除挤压留下的模具痕~划伤及其它表面缺陷；整平基体表面使其均匀一致O
工艺规范<；湖南大学D HD-87
氢氧化钠60g/L
长寿命碱蚀剂8g/L
温度60
处理时间1~2min
化学抛光：化学抛光具有设备简单~效率高~成本较低等优点O利用高温酸对铝进行处理O其机理可作如下解释：其一~在高温下~由于酸的氧化作用~在铝表面形成氧化膜~这层氧化膜又被酸溶解~当生成与溶解达到动态平衡时~从微观角度看能获得平滑的光亮表面；其二~化学抛光液中通常含有粘度大的酸~使铝表面微观凸起部分溶解加快~凹陷部分溶解慢~从而达到整平的目的O
阳极氧化液组成:
H2SO4160g/L
Al3+<10g/L
温度20~30
电流密度 1.5A/dm2
电压18V
时间15~20min
电解着：电解着是指铝及其合金经阳极氧化之后~接着在含有金属盐的水溶液中进行交流电解~在阳极氧化膜多孔层的底部电沉积金属O 电解着必须使用交流电O这是因为铝阳极氧化膜阻挡层是由没有化学活性的非晶质三氧化铝组成的~不经过活化是不能发生电沉积反应的~所以欲在阻挡层上电沉积金属关键是要活化阻挡层O通常用直流电不能使金属离子在阻挡层上还原析出O采用交流电源是利用交流电极性变化就可以活化阻挡层~在交流电中的正半波瞬间的阳极~促使了新的阻挡层的形成；金属离子在负半周瞬间的阴极还原时~金属离子还原~阻挡层被破坏~在下周的阳极氧化时~阻挡层又得到修补~如此使阻挡层得到活化O又由于阻挡层的整流作用~使电流的负成分占主流~在强的阴极还原作用下~进入膜孔的金属离子被还原析出O
z.z试验用药品及器材
<1药品
氢氧化钠~硝酸<63%D~硫酸<98%D~磷酸
<83%D~酒石酸钠~草酸~硒酸~硝酸银~铵盐~镁盐~铜盐~以上药品均为化学纯级O
<试板
铝型材试板:3mm>5mm>1mm
纯铝板:5mm>7mm>1mm
-6
-Mar.2002Plating and f inishing VOl.24NO.2
2-2-3仪器
交流电源1740SC6A型直流调压器R6002型调压变压器O T21-V型交流电压表C19-A型直流电流计不锈钢极板等O
3试验结果与讨论
3-1着液配方的确定
在以硒酸硫酸为主要成分的钛金着体系中由于硒酸是含氧酸盐它的沉积形式是氧化物形式在微孔上难以着常常需将微孔扩大成喇叭型在工艺上表现为增加一个扩孔槽方可在孔壁上以氧化物形式还原析出O因此我们的目标是通过单金属盐的加入来达到无需扩孔降低成本增强着膜彩稳定性及适合阳极电泳的目的O
我们通过筛选多种金属盐最终确定了加入金属铜的硫酸盐O在加入了硫酸铜的着液中金属铜以离子形式存在于溶液之中O在交流电作用下以单质金属铜的形式沉积于氧化膜孔隙底部的阻挡层由于光的散射作用而显O但如果我们在促进剂的存在下让铜离子和硒酸根通过发生竞争还原而产生共沉积即在膜孔内沉积金属铜而在外层孔壁表面沉积还原出硒的氧化物这样我们就可以达到不扩孔而实现快速着钛金同时由于金属铜的高耐蚀性而增强着膜耐酸性达到在阳极电泳时泽稳定的目的O
三相混合步进电机3-1-1主盐的确定
选定硒酸及硫酸铜作主盐O
3-1-2次要成分的确定
H3PO4加入有利于扩孔对硒盐沉积起帮助作用Mg2+加入可以改善着膜与基体的结合力防止着膜脱落;NH
4
+的加入可以限制金属离子的过量沉积此外可加入微量促进剂有利于金属共沉积O
3-1-3着液配方
通过正交试验及多次单因素试验得到如下的钛金配方,
硒酸6g/L
硫酸铜2g/L
H2SO4(98%D18g/L
H3PO4(83%D2mL/L
(NH4D2SO43g/L
MgSO42-4g/L
促进剂B0-3g/L
碳基材料电压9~12V
z1~3min
3-2着液的工艺参数及着膜的性能
3-2-1着系与电压时间的关系
着系与着电压的关系，固定着时间为
3min只改变电压其它条件不变O
由表1可以看出电压在9V时膜的彩逼真性最佳O电压低时调较浅；电压高时金属离子铜沉积过多颜较深呈咖啡O因此宜选较低电压有利于硒酸根的沉积膜呈金黄偏红的好调O
表1着电压与着彩的关系
电压(V D891011121314
逼真性9-29-99-38-58-07-06-1电动粉扑
注，逼真性以理想钛金的彩评分为10来判定O
固定其它因素改变着时间可得表2 随着着时间的延长膜的颜由淡金逐步变化到浅咖啡说明随着时间的增加合金共沉积的量增多同时深浅不同的颜满足了人们对调的不同要求O
表2着时间与着彩的关系
时间(min D12345颜淡金淡金黄金黄深金黄浅咖啡
3-2-2着系与着温度的关系
透明口罩固定其它因素改变着温度O实验结果见表3O
由表3可知选定着基本工艺后温度在25
~30 之间变化对调的影响不明显O所以一般控制着温度在25 左右为最佳O
表3着温度与着彩的关系
温度( D252627282930
逼真性9-89-89-89-69-69-5
3-2-3着膜的耐酸性
将着后未封闭的试样浸入pH值为2~3的酸性溶液中进行浸泡实验检验着膜的耐酸性O 经过对膜浸泡实验的考察其耐酸性较好O (见表4D
表4着膜的耐酸性
浸泡时间(min D1210
膜变化无变化无变化无变化
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2002年3月电镀与精饰第24卷第2期(总143期D
3.2.4与电泳工艺的配套实验
电泳涂料：东莞优立的阳极电泳涂料
电泳后着膜无褪现象O
4
结论
1)研究了一种无需扩孔工艺的铝型材着钛金系配方和工艺 该着工艺简单 通过改变电压和时间 可得到深浅不同的钛金系O
2)着膜性能良好 彩柔和逼真 适合作为阳极电泳涂装前的着处理O 参考文献:
[1]暨调和.我国铝型材氧化着现状及发展趋势[J ].电镀与精饰 1999 21(4):1-4.
[2]
暨调和 曾凌三.建筑铝型材的阳极氧化和电解着
[M ].长沙：湖南科学技术出版社 1994.145-236.
编者注：文题~摘要及关键词中的金黄系指文中的
钛金 11
1
1
O
会议报道
中国电子学会生产技术学分会电镀专业委员会于2002年1月7日在重庆召开了纳米复合镀镍研讨会 来自全国的会议代表共30余名O 中国电子学会生产技术学分会副主任委员 电镀专业委员会主任蒋宇侨先生出席会议并讲话O 会议由中国电子学会生产技术学分会电镀专业委员会复合镀层研究会主任委员 天津大学应用化学系主任~博士生导师王为教授主持O
西南师范大学博士生导师李声泽教授讲述了<；高耐蚀耐磨纳米复合电镀浆料及其电镀工艺>O 纳米O -Al 2O 3复合电镀浆料使纳米粒子在高浓度的电解液中具有良好的分散性且不团聚 长期存放也能均匀分散 并赋予纳米粒子一定的导电性O 纳米复合电镀工艺规范如下：在瓦特镍镀液中加入80~100g /L 复合电镀浆料(纳米O -Al 2O 3固体量50%)并使用压缩空气搅拌O 含纳米粉O -Al 2O 33.8%~5.2%(平均粒径为61.95nm 粒径范围为4.926~119.0nm 的纳米复合镀镍层具有高耐蚀和耐磨性能 CASS 试验表明:10~12pm 厚的纳米复合镀镍层相当于15~20pm 厚的三层镍的耐蚀能力；硬度测试结果：纳米复合电镀镍金属层硬度为597HV 常规电镀镍金属层硬度为462HV ；磨耗率数据如下：纳米复合电镀镍金属层磨耗率为0.003077% 常规电镀镍金属层磨耗率为0.280472%O 李声泽教授分析了纳米复合镀镍层的SEM 照片 在纳米粒子O -Al 2O 3周围似乎是孔穴 而普通复合电镀层的复合微粒是镶嵌在镀层中
也许这种孔穴结构是导致性能上差异的原因之一O 李声泽教授还进行了纳米复合镀铜和纳米复合镀锌的试验 耐蚀效果也较好O
重庆机电技术(集团)公司董事长兼总经理陈敬全先生介绍了纳米复合镀镍在该公司投产情况 该公司配制了37000L 纳米复合电镀镍溶液 已在重庆宗申摩托车科技集团有限公司的挡泥板~消声器~脚踏和后货架等产品上使用 半年生产实践表明 纳米复合镀镍工艺稳定 便于操作 产品质量能满足用户需要O
复旦大学郁祖湛教授~北京航空航天大学胡如南教授~广州市二轻工业科学技术研究所赵国鹏教授~宁波东方表面技术研究所王一夫所长和天津大学王为教授等会议代表踊跃发言O 代表们对纳米复合镀镍工艺给予肯定 并对纳米复合电镀的研究方法和方向进行了广泛的讨论O 蒋宇侨主任进行了总结性发言 镍基纳米复合镀试验成功并正式投产是划时代的突破 跨世纪的成功1该工艺将具有极大的生命力 有其广阔的前景 并可望在各种镀层中加以使用O
代表们参观了重庆机电技术(集团)公司纳米复合镀镍车间 隶属于该公司的重庆纳米材料开发公司的技术人员现场讲解 并回答代表们感兴趣的问题O
赵达均
8 Mar .2002Plating and f inishing
Vol .24No .2
铝型材阳极氧化电解着金黄系研究
作者：刘娅莉， 刘慎， 暨调和， 李鹂， 刘海峰
作者单位：湖南大学，化学化工学院，湖南，长沙,410082
刊名：
电镀与精饰
英文刊名：PLATING & FINISHING
年，卷(期)：2002,24(2)
被引用次数：3次
1.暨调和我国铝型材氧化着现状及发展趋势[期刊论文]-电镀与精饰 1999(04)
2.暨调和；曾凌三建筑铝型材的阳极氧化和电解着 1994
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2.胡效武.陈庆昌建筑铝型材电解着仿钛金的应用[期刊论文]-轻合金加工技术2003,31(4)
3.彭明铝及铝合金电解着金黄工艺[会议论文]-2001
4.华树芳.杨仁根B11—透明电泳漆在铝型材阳极氧化电解着上的应用[会议论文]-2002
5.毕琳.Bi Lin建筑铝型材电解着均匀化和多化处理工艺技术[期刊论文]-腐蚀与防护2000,21(1)
6.胡效武.陈庆昌建筑铝型材电解着仿钛金的应用[期刊论文]-铝加工2003(2)
7.黄允芳.蔡锡昌铝型材锰盐电解着的常见问题及解决办法[期刊论文]-有金属加工2005,34(1)
8.卫晏华.WEI Yan-hua铝型材阳极氧化生产工艺探讨[期刊论文]-有金属加工2004,33(4)
9.沈华勇.李文红铝合金氧化电解着技术[期刊论文]-材料保护2001,34(2)
10.肖鑫.钟萍.XIAO Xin.ZHONG Ping铝型材仿不锈钢电解着工艺研究[期刊论文]-腐蚀与防护2005,26(4)
1.张海霞.李淑英铝合金阳极氧化电解着黄铜研究[期刊论文]-四川化工 2006(4)
2.谈华民.颜浩铝及铝合金的锡盐电解着工艺[期刊论文]-材料保护 2003(10)
3.李海娟.王录才.王芳泡沫铝表面处理电解着金黄试验研究[期刊论文]-太原重型机械学院学报 2003(3)
引用本文格式：刘娅莉.刘慎.暨调和.李鹂.刘海峰铝型材阳极氧化电解着金黄系研究[期刊论文]-电镀与精饰2002(2)
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