铝及铝合金电解着金黄色工艺.doc

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1、118 200l北京两岸三地表面精饰技术交流会论文集铝及铝合金电解着金黄色工艺开封市安迪电镀化工有限公司475004 彭明【摘要】本文介绍了ADLDJ金黄色电解着色工艺的溶液配制、工艺参数及成分分析、工艺参数的影响、着色膜的性能 及溶液的化学分析及维护。铝材及铝制品经本工艺处理后可获得1418K仿金色泽。该工艺已成功地应用于工业生 产中。【关键词】阳极化；电解着色；金黄色。屯铝及铝合金电解着金黄色工艺具有有机染色无法比拟的耐蚀、耐晒、耐磨、耐热、经久不变色的特 点，我公司生产的ADLDJ金黄色电解着色剂已广泛应用于铝材及铝制品表面的装饰、防护处理。在铝材及铝制品进行阳极氧化后使用该电解着色剂及

2、其工艺可获得1424K仿金色泽，色彩纯 正、华贵艳丽。使用该着色剂配制的槽液易维护、寿命长、抗杂质能力强、可调性好。1工艺规范工艺规范见表1襄1名称单位范围最佳值 硫酸(d=1 84) (gL) 2535 30高锰酸钾 (gL)712 10ADLDJ(gL)1525 20温度 1540 25交流电压 V812 10时间 rrlln2-4 3对极 石墨或不锈钢2槽液配制(1)在着色槽中注入计算总体积12的去离子水(或蒸馏水)。 (2)把计算量的硫酸缓缓加入槽中并搅拌。 (3)此时取槽液分别加入计算量的高锰酸钾及ADLDJ搅拌溶解后倾入槽中。 (4)注入去离子水(或蒸馏水)至总体积，搅拌均匀，即可

3、使用。3工艺各成分的作用(1)高锰酸钾着色主盐，其浓度对着色有较大影响，用正交设计优选，其最佳浓度为10克研。在硫酸和ADLDJ不变时，其浓度与着色色调及均匀度关系如表2所示。 由表可知，随主盐浓度升高色调加深，而阴极峰值电流则降低。这是由于浓度升高，高锰酸盐还原反应加快，色素体以氧化物形式沉积于膜孔内壁上，增加了膜电阻，导致电流随浓度升高而降低，着金黄2001北京两岸三地表面精饰技术交流会论文集119最佳浓度为712克升。当浓度太高时，带负电荷的高锰酸根受阴极排斥力大，难以吸附，反而色调变 浅。浓度太高，带出损失严重亦不经济。表2咖0浓度的影响(10V，3分钟)KMIl04(gL) 3分钟时

4、阴极峰值电流(丸恤也)试片色调 表观303米黄色 均匀502浅金黄 均匀10 012 金黄 均匀lS 0L0 金黄 均匀20 009 金黄略浅 均匀25 008 金黄略浅 均匀(2)硫酸起导电和促进着色反应等作用。正交设计优选结果为30克，升，其影响的结果见表3。襄3 H2S04浓度的影响(10V，3分钟)H2SO,(gL)3分钟时阴极峰值电流密度(Adin2) 色调表观0036 无色 附着锰盐颗粒5047 浅金色 不均匀，附着锰盐10 O41 金黄 不均匀，有少许锰盐附着15036 金黄 较均匀20 009 金黄 均匀25 009 金黄 均匀30 0095 金黄 均匀35 01金黄 均匀51

5、5克升时着色膜仍不均匀，硫酸在20-35克升范围内变化，着色正常，阴极反应电流趋于稳 定。当硫酸含量过高时，会导致锰盐的还原速度增快，形成二氧化锰沉积物。(3)ADLDJ在锰盐液中起提高着色速度和防止膜层剥落等作用。在其他条件不变时，作用 及影响见袭4。裹4 ADL一埘对锰盐着色的影响(10V，3分)ADLE 3分钟时阴极峰值电流密度(AdmD色调表观0036 浅金色 不均匀5030 金黄 不均匀10 015 金黄 均匀15 0 11 金黄 均匀20 009 金黄 均匀25 009 金黄 均匀16伏以上，膜层易剥落，这是由于氢的竞争还原，引起阻挡层的微观破损所致。当ADLDJ达到20克升以上时

6、，着色电压28伏才发现膜层剥落，这可能是由于添加剂抑制了氢气的生成量，同时使氢气泡 变细之故。4工艺参数的影响(1)着色电压和电流锰盐着色电压、电流及色调的关系见表5。 结果表明，34伏时无阴极反应电流，故无色；56伏时电流极小，得淡金色；713伏时得到色调均匀的金黄色；高于14伏时虽电流升高，色调反而变浅，这是由于电场排斥力增强和大量析氢防碍带负120 jl北京两岸三地表面辅饰技术交流会论文集电荷的高锰酸根离子的吸附和还原之故，由此继续升高电压只能得浅金黄色。锰盐最好着色电压范围 是8-12伏，以lO伏最佳。表5锰盐着色电压、电流和色调的关系着色电压(v)3分钟时阴极峰值电流(D)色调表观3

7、O无色 4O无色 50005 浅金色 均匀60 02 浅金色 均匀70 05 金黄色 均匀80 09 金黄色 均匀9O 11金黄色 均匀1013 014O42金黄色 均匀1419 O“070金色渐浅 不均匀(2)着色液温度的影响锰盐可在10-60(3下进行着色。随温度升高，溶液电导提高，反应电 流增大，色调加深。温度试验结果见表6。尽管提高温度可提高着色速度，但同时也加快了高锰酸钾的 自催化氧化还原反应。故宜在2030C下使用。裹6锰盐着色温度对色调的影响(10v，3分)着色液温度()10 20 30 40 50 60色调浅金黄I金黄 金黄 金黄 金黄 金黄(3)着色时间般电解着色都是固定电压

8、，改变着色时间，以便获得某一重视性好的着色膜。在锰盐中着金黄色的试验结果见表7。结果表明：在812伏内着色1-5分钟均可获得与18K金相近 似的色调。锰盐着色的色调十分稳定，即达一定的色调后，继续延长着色时问色调基本不变。这与锰盐 着色的色素体是锰的氧化物，而且是沉着在整个膜壁上有关，当还原产物覆盖到一定厚度之后，延长时 间则不再增厚，电流则完全用于析氢或高锰酸盐的电催化还原。工艺试验表明，在10伏下着色3分钟， 其色调最好。衰7着色电压和时问对色调影响着色电压(v) 着色时间(分)与标准金色板相比81，2，3，4，5与18K金板相似12 12，3，4，5同上14 1，2，3，4，5同上 注：

9、14伏着色膜较810伏者稍找些(4)着色的对极和极距锰盐着色可用不锈钢和石墨作对极，不锈钢最好用最耐硫酸腐蚀的牌号。防止腐蚀出来的铁等金属加速锰盐的还原消耗。石墨是最可靠的对极，要用高密度的石墨板或棒， 结构疏松的石墨会由于气体的冲击造成碳素污染着色液。对极要呈栅栏式排布，总面积至少要等于最大的着色总面积。极间距离不小于200250mm。(5)关于高锰酸钾的稳定性问题高锰酸盐具有较高的电负性，在强酸性溶液中会缓慢地分解4Mn02+4H+一3Q十+2I-120+4Mn02 0无论是化学纯还是工业高锰酸盐均不同程度含有一定的杂质，如氧化锰或氢氧化锰，这些杂质会加剧高锰酸盐的分解，例如高锰酸盐与二价

10、锰发生自身氧化还原反应，析出MnOz。2Mn02+3Mn2+2H20一5h10l十4H+高锰酸钾的氧化性随酸度升高而增强，其自然分解能力亦与酸浓度有关，故选择酸浓度时要考虑着2001北京两岸三地裹面精饰技术交流会论文集121色的要求，又要防止酸太高增加其自然分解消耗。 在盛夏室温平均在30C左右的室内放置一个月，试验酸度对自然消耗的影响，结果见表8。裹8寓锰酸钾消耗与酸度的关系H2S04 静止一个月分析结果KMn04出现沉淀时间 编号 原始浓度 F-1An04浓度 心9Q4浓度原始浓度 (天)(gL)(g1一)(gL)l934 0785 30夭无沉淀2934 10 70l 537 3天出现沉淀

11、39 34 20 5 62 1779 2天出现沉淀4934 30 364 20 43 半天出现沉淀59 34 40 182 33 90 半天出现沉淀6934 50 0 70 3717 半天出现沉淀7934 60 00l 46，80 半天出现沉淀由表可知随着色液酸度升高，锰盐消耗速度与硫酸浓度成线性关系；氧化还原反应亦消耗硫酸，其 消耗速度亦随酸浓度升高而提高，故锰盐着色宜连续生产，间歇式会增加成本。(6)杂质的影响锰盐着色有害杂质是Fe2+、CI一和有机物，这些物质都可看作还原荆，与高锰酸盐作用促进其自催化分解消耗，不与高锰酸盐反应的碱金属和碱土金属则无害。为此配制溶液要用 去离子水。s着色膜

12、的物理化学性能对锰盐着色膜进行大气腐蚀、中性盐雾试验、腐蚀膏试验、耐热、耐磨、耐紫外线照射、5盐水浸渍 等试验，结果见表9。寰9遗。腐蚀试验耐热试验中性盐雾 耐紫外线 耐磨性试验大气暴露 腐蚀膏试验5NaCl试验(四 照射700h 200 400 (次微米)六个月后 (周期) 溶液漫66天着色周期)无腐蚀产 300h后无明显 物，色泽 略变浅， 由金黄褪 由金黄褪锰盐膜 9级。 若干小点 129变化 无变化， 自后无变 至米黄 至米黄评为良好 色结果表明：1金黄色着色膜的耐蚀性能优良，与青铜系着色膜相同，可用于建筑铝材装饰。2紫外 线照射700小时，每天14小时，历时50天，锰盐着色膜前半段时

13、间发现略有变浅，以后不再变化；3经200C 400耐热试验表明，锰盐着色膜略差，这是因为锰盐着色是以金属化合物形态吸着于膜表和膜壁，它容易受热分解飞溅(表层)，故出现褪色现象。耐温不是主要指标，不影响其使用。4-着色膜的 耐磨性良好。6檀液维护(1)在使用过程中，锰盐在酸性溶液中会有自催化分解的倾向，并随酸度增高而椰剧，形成二氧化122 2001北京两岸三地表面精饰技术交流会论文集锰沉积物，但它不影响着色液的使用，定期清除即可。 (2)生产过程中，着色一平方米铝材约消耗高锰酸钾391，硫酸79l左右，每吨型材(按350400m2计)消耗ADLDJ约15-2kg，可按此数据补充添加。(3)经常性

14、分析槽液成分并及时调整，做到勤加少加，经常检查对极以防极板腐蚀而损害槽液。7槽液分析(1)高锰酸钾的分析：取着色液lml加H20 50ml，加1：1HzS0410mt，H3P04lml，用01M标准硫酸亚铁铵溶液滴至紫红 色刚消失为终点。则：KMn04(gA)=(MV00316)11000 (2)82s04分析采用pH计测定法取lml着色液于100ml容量瓶中，稀至刻度，再从此100ml容量瓶中取lml，稀至100ml后，用pH例：(1)用上述分析方法测得pH=435时，求H2S04含量(94)log(H+) pH=435=565计测其pH值，最后换算成H2S04的含量(gA)。从对数表中查得

15、065的反对数为447所以(H+)=44710-5M但区该值是稀释后的(H+)，故实际(H+)=44710-1M H2S04(g1)=(44710。198)2=219 (2)当H2s04是30(gA)时，用上述方式分析后的pH值为多少? 实际(H+)=(3098)2=61210_1M稀释后(H+)=61210110_4=61210-5M查对数log(H+)=log(61210-5)=0795421因为pH=一log(H+) 所以pH=一(一421)=421铝合金稀土铈转化膜阴极成膜过程的研究北京航空航天大学材料学院103教研室100083彭明霞李获郭宝兰李国强【摘要】在酸性硫酸铈溶液中，对阳极

16、化铝合金进行恒电流阴极极化，合金表面能形成含铈的转化膜。但铈转化膜只能 在一定条件下形成，即对硫酸铈溶液的pH值和铝合金表面状态有一定要求。阴极成膜条件的改变将影响成膜过程及 转化膜的表面成分。采用SEM和EDAX研究表明，在阴极极化溶液中，硫酸铈浓度越高、硫酸浓度越低、极化时间越长， 形成的铈转化膜表面铈吉量越高，而阴极电流密度应适中。I关蕾词】铝合金；阴极极化；铈转化膜；氧化膜铝合金稀土转化膜的研究始于八十年代中期，由于稀土盐对铝合金的显著缓蚀作用，吸引了国内外 众多学者在成膜-r-E2t其机制、膜的成分结构及耐蚀性等方面展开了一系列研究，取得了一定进 展1一“。但目前的研究主要集中于化学转化膜，对电化学转化膜的研究开展得很少。鉴于稀土添加剂 对化学转化膜的良好改性作用，本文探讨了在阳极化铝合金试样上进行稀土og化学成膜的可行性研究。1实验方法采用LYl2铝合金试样，尺寸为60mmX20mmX2mm。在添加铈盐的普通硫酸阳极化溶液中进行