1 前言

上世紀60年代，日本人淺田太平開發(fā)了交流鎳鹽著色工藝，我國很長一段時間以來主要采用錫鎳鹽電解著色工藝，我司90年代中期首次引進日本的半自動立式氧化電泳生產(chǎn)線也是采用錫鎳鹽電解著色工藝。進入21世紀以來，隨著國內(nèi)鋁型材市場的快速發(fā)展，對仿不銹鋼、淺香檳色需求的增加，我司于三水生產(chǎn)基地，引進了全新的日本全自動立式氧化電泳生產(chǎn)線，并配置了單鎳鹽住化法著色設備，大大提高了產(chǎn)品檔次以滿足客戶的需求。

2 生產(chǎn)流程及工藝條件

2.1 生產(chǎn)流程：

上排→脫脂→水洗→溢流水洗→堿蝕→水洗→溢流水洗→中和→水洗→溢流水洗→電解氧化→水洗→溢流水洗→溢流純水洗→單鎳鹽電解著色→回收水洗→回收水洗→溢流水洗→熱純水洗→純水洗→電泳→回收水洗→回收水洗→晾干→固化→下排→檢驗包裝

2.2 主要工作槽工藝條件

3 單鎳鹽住化法電解著色的概要

單鎳鹽住化法電解著色是將6-20um硫酸陽極氧化膜鋁材，浸入含有特定濃度的硫酸鎳和硼酸溶液中，通過特殊的正電壓和負電壓波形，使得鎳離子在陽極氧化膜膜孔底部均勻電解析出，從而使得型材得到穩(wěn)定均勻的著色效果。
住化法著色電源使用極性反轉(zhuǎn)整流器，用高速度的極性發(fā)生變化，正通電和逆通電相互交換，根據(jù)著色處理的深淺要求使通電波形發(fā)生變化，從而可以得到再現(xiàn)性、均勻性良好的著色產(chǎn)品。根據(jù)逆通電電壓的變化，單純使用高逆通電電壓，可將著色過深的產(chǎn)品進行脫色處理。

A、逆通電（底層處理）

由于通電使得槽液中的H3B03分解，B033-流向正極氧化膜的抵抗層，對抵抗層的厚度進行調(diào)整，使厚的變薄，薄的變厚，從而使抵抗層的抵抗值均一，以便得到均勻著色。

B、正通電（著色時）

利用極性反轉(zhuǎn)，用同上述相同的原理，將被電解的Ni2+流向抵抗層，到達后進行金屬還原，變成金屬顯色。

深色處理時，H+、Ni2+、Na+一同流向抵抗層，H+、Na+一同到達抵抗層后，由于Na+的原因會產(chǎn)生氧化膜剝落現(xiàn)象。另外，如果產(chǎn)生大量氫氣也會產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象。為了防止這一現(xiàn)象，采用周期內(nèi)正通電、逆通電相交發(fā)生，從而防止H+、Na+到達正抵抗層的循環(huán)反轉(zhuǎn)方式，因此即可得到深色處理，又可防止膜層脫落。

D、逆通電（褪色處理）

由于通電的原因造成顏色過深的時候，用比通常的逆通電電壓高的正電壓來處理，可進行褪色處理。

著色狀態(tài)評價：

逆通電，正通電時的電流值，對最大值的逆通電最大電流用（A+）表示；

正通電時的最終電流用（TA+）表示，在此通過TA+/A+ = T（評價值）確認整通電電流值下降的幅度。T值處于0.8以上，著色狀態(tài)為優(yōu)良，均勻化較好。

住化法的工作波形圖：

波形是單鎳鹽電解著色的最重要環(huán)節(jié)，需要能提供專用波形并能調(diào)節(jié)的特殊電源，這是保證均勻穩(wěn)定著色的前提條件。

著淺色時，按照基本波形進行，其中正、負電壓，正、負軟啟動時間可調(diào)，增加負電壓及其工作時間可以增加顏色深度；

著深色或黑色時，需要在基本波形疊加1-N個相同或類似于基本波形的助波（N一般小于20）。

圖1 住化法的基本波形

圖2 褪色時使用正電壓部分，波形如下：

圖3 補色是使用波形如下：

4 均勻化著色的工藝控制

4.1 基材質(zhì)量控制

住化法適用于6063合金和純鋁的硫酸陽極氧化膜。必須穩(wěn)定控制基材的化學組成，同時控制好擠壓工藝、在線風冷速度及人工時效制度來保證金相組織的均勻化。尤其要注意6063合金的配比，當擠壓在線風冷不良、風速低的時候，鐵可能部分以β-AL-Fe-Si的合金相存在，它的存在會造成陽極氧化膜透明度下降，會造成著色后顏色渾濁，材質(zhì)不良時也會造成氧化膜爆裂現(xiàn)象。

人工時效工序，需監(jiān)控好時效溫度及時間，避免重時效導致的過時效引起β-AL-Fe-Si的合金相的過度析出，導致基材難上色、顏色淺的缺陷。

4.2 上排掛料質(zhì)量

上排掛料要有足夠的料間距，間距要均勻。相對于傳統(tǒng)的錫鎳鹽著色，單鎳鹽著色要求型材與掛具的接觸更為良好，方能保證著色的均勻化。

上排要注意控制好每條導電梁的材料面積，保證每一批次材料的電流密度穩(wěn)定，為著色均勻化創(chuàng)作條件。

4.3 前處理質(zhì)量

前處理質(zhì)量對著色的均勻化有深遠的影響，需保證前處理效果的一致性?？刂坪脡A蝕槽的濃度、溫度及處理時間，防止出現(xiàn)黑點、白斑等缺陷。另外，中和槽盡量不要加入硝酸，如使用硝酸的，則必須加強水洗效果，嚴防硝酸根帶進下一道工序。

4.4 電解氧化質(zhì)量

穩(wěn)定游離硫酸濃度，嚴格控制槽液溫度，保證氧化膜膜厚的均勻性及膜孔孔徑的一致性，為后續(xù)電解著色創(chuàng)造條件。需要注意的是，日常生產(chǎn)中，當氧化后水洗的溫度大大高于氧化槽溫度的時候，容易出現(xiàn)上下色差、局部淺色的缺陷。因此，需對氧化后水洗增設熱交換循環(huán)系統(tǒng)，控制氧化后水洗溫度與氧化槽液的溫度基本一致。

實際操作中，要保持生產(chǎn)流程的順暢性。當行車故障，完成氧化的材料起吊要一步完成，避免一部分材料浸泡在氧化槽而出現(xiàn)上下色差；另外，為得到均勻穩(wěn)定的著色效果，完成氧化工序的型材，在氧化槽內(nèi)浸泡的時間不應超過1分鐘。

4.5 單鎳鹽電解著色槽操作控制

單鎳鹽電解著色槽液需要控制好雜質(zhì)離子的含量，尤其是一價陽離子（K+、Na+、NH4+）以及Al3+的含量。一價陽離子的總含量控制在≤10ppm以內(nèi)。

K+、Na+、NH4+等一價陽離子對著色過程的影響較大，當總含量超過20ppm的時候，有可能出現(xiàn)氧化膜爆裂、著色不均勻等缺陷；尤其是當中和效果不佳，而在中和槽中加入硝酸，則部分硝酸根會隨型材帶入到著色槽，并轉(zhuǎn)化成NH4+而影響著色槽的穩(wěn)定性。

隨著電解著色處理量的不斷增加，Al3+含量會逐漸升高，為保證氧化膜孔徑的均勻、減少膜厚中Al3+對鎳離子電析出沉淀的不良影響，Al3+的含量控制在200ppm以下。

我司采用先進的除鈉、除鋁交換樹脂裝置，定期維護，保證槽液的穩(wěn)定性。除鈉交換樹脂裝置還起到適當調(diào)低電解著色槽液pH值的功能，而除鋁交換樹脂裝置則起到適當提高電解著色槽液pH值的功能。現(xiàn)時我司立式電泳生產(chǎn)線，每處理200噸著色型材，則進行一次除鈉除鋁操作，生產(chǎn)實踐證明，效果良好，對穩(wěn)定單鎳鹽電解著色的均勻化非常重要。

5 結論

近年來為了適應大批量穩(wěn)定生產(chǎn)，我司從日本引進了立式全自動氧化電泳生產(chǎn)線，配置單鎳鹽住化法著色設備，主要生產(chǎn)香檳色系列鋁型材。日常生產(chǎn)過程中主要問題是著色不均勻。我司通過從鋁棒、擠壓、人工時效、氧化著色等工藝的優(yōu)化控制，提高其著色均勻性。立式全自動氧化電泳生產(chǎn)線具有產(chǎn)量大、處理效果均勻、產(chǎn)品合格率高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點；單鎳鹽電解著色因其處理能力大、消耗低、均勻化好等優(yōu)點，滿足立式全自動氧化電泳生產(chǎn)線的著色料生產(chǎn)需求。而單鎳鹽電解著色的工藝控制要求較傳統(tǒng)錫鎳鹽雙鹽著色高，因此在日常生產(chǎn)過程中，需要提高對基材材質(zhì)、基材表面效果及氧化電泳生產(chǎn)線各工序的工藝監(jiān)控，才能將立式全自動氧化電泳生產(chǎn)線及單鎳鹽電解著色的優(yōu)點發(fā)揮到極致，使得氧化電泳型材的合格率達到99.5%以上。