铝阳极氧化膜的电解着色

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楼主大中小发表于 2008-8-26 11:08 只看该作者

铝阳极氧化膜的电解着色

铝阳极氧化膜的着色有好几种方法，工业化技术着色的氧化膜大体可以分为以下三大类。

（1）整体着色膜。日本又称自然发色膜或一次电解发色膜。这里有时又细分为自然发色膜和电解发色膜。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，比如Al-Si合金的硫酸阳极氧化膜；电解发色指电解液组成及电解条件的变化而引起氧化膜的着色，比如在添加有机酸或无机盐的电解液中阳极氧化，其代表性的技术有Kalcolor法（硫酸+磺基水杨酸）及Duranodic法（硫酸+邻苯二甲水杨酸）。

（2）染色膜。以硫酸一次电解的透明阳极氧化膜为基础，用无机颜料或有机染料进行染色的氧化膜。

（3）电解着色膜。以硫酸一次电解的透明阳极氧化为基础，在含金属盐的溶液中用直流或交流进行电解着色的氧化膜，在日本也叫二次电解膜。它的意思是阳极氧化叫做一次电解，而电解着色叫做二次电解。代表性的电解着色的工业化技术是浅田法（Ni盐交流着色法）、Anolok法和Sallox法（二者均系Sn盐交流着色法）、住化法和尤尼可尔法（Ni盐“直流”着色和“直流”脉冲着色法）等。近年来在工业上开始得到推广的多色化技术，可以在一个电解着色槽中得到多种颜色。这是一种新型的利用于干涉光效应的电解着色方法，由于在电解着色之前增加电解调整，在日本又称之为三次电解法。
电解着色膜的耐候性、耐光性和使用寿命比染色膜好得多，其能耗与着色成本又远低于整体着色膜，目前已经广泛用于建筑铝型材的着色。在20世纪60年代日本浅田法问世并工业化之后，交流电解着色技术以其氧化膜性能好、工业控制方便、操作成本较低而独占熬头，成为建筑铝型材阳极氧化膜的首选着色方法。电解着色技术经过工业实践考验而不断发展和改进，着色电源更新，槽液成分稳定，工艺更加成熟，成本不断下降，规模日益扩大。电解着色技术在理论和实践方面都有很大进步，尤其表现在阳极氧化电解着色的工程上，今日之产业化工艺与早期文献专利已不可同日而语，国外已有若干种铝阳极氧化膜电解着色的总结性的专著出版。

在建筑铝型材阳极氧化生产线中，电解着色总是处于技术核心的地位。我国建筑铝合金型材阳极氧化膜的电解着色技术，是20世纪80年代开始从日本和意大利等国陆续引进的。早期电解着色的金属盐以单锡盐或锡镍混合盐为主，大多为年产3000t的小规模的卧式生产线，当时曾作为我国“标准”规模的阳极氧化生产线。我国的电解着色技术在研究开发和生产实践中不断改进和提高，到20世纪90年代不仅可以提高价廉物美的国产锡盐添加剂，而且生产线上的几乎所有的配套设备，包括各种电源设备、冷冻机、热交换器、工艺天车、所有管道阀门以及全套电气机械装备都逐渐可以立足国内供应，并且已经向国外出口。我国技术人员已经独立完成了工厂生产线设计、施工、安装、调试和生产操作的全部技术工作。近年来我国为了适应大批量稳定生产，特别是生产浅色系的需要，引进了几条大规模（如年产30000t以上）单镍盐立式生产线，同时具有电泳涂装生产工序，使得技术装备、工艺水平与产品质量有了进一步提升。即使在这些大规模新建生产线中，除了某些关键设备之外我国也可以配套提供。我国铝合金阳极氧化膜电解着色工业，在这20年中，发展得非常迅速，总体技术水平和产品质量有了很大的提高。我国新建的建筑铝型材阳极氧化生产线，其装备和产品质量已经达到国际先进水平。

国内外工业化的电解着色槽液基本上都是镍盐或锡盐（包括锡镍混合盐）溶液两大类，其着色膜的颜色大体上都是从浅到深的古铜色系，这是在可见光范围内散射效应得到的色系。理论上能够电解着色的金属盐不少，不同的金属盐可以得到多种多样不同的颜色，但由于着色膜的性能以及着色槽液的成本与稳定性等原因，未必都能够产业化和商业化。表1所列为普通硫酸阳极氧化膜在不同金属盐的电解槽液中的着色结果

表1 普通硫酸阳极氧化膜在不同金属盐的电解着色槽液中的着色结果

电解着色的金属盐类	电解着色阳极氧化膜的颜色	电解着色的金属盐类	电解着色阳极氧化膜的颜色
Ni盐 Co盐 Cu盐 Sn盐 Pb盐、Ca盐、Zn盐 Ag盐 Au盐 SeO3盐 TeO3盐 MnO4盐	黄色，青铜色，黑色黄色，青铜色，黑色茶色，青铜色，红褐色，黑色茶色，青铜色，黑色青铜色系绿色紫色浅金色（钛金色）浅青铜色金黄色，浅青铜色	Se盐 Cr盐 Ba盐、Ca盐 Mo盐、W盐 Cu+Sn混合盐 15%H2SO4+CuSO4 15%H2SO4+SnSO4 H3PO4+NiSO4 氰化亚铁	红色绿色不透明白色黄色，蓝色颜色类似Sn、Cu盐，但随电压而变绿色绿色，蓝色，紫色，黄色绿色，蓝色，红色蓝色

表1列示了多种多样的色彩，但不少只能停留在实验室，不一定具有商品化前景。对于工业技术界而言，人们感兴趣的显然是已经工业化和商品化的工艺技术，或者至少具有产业前景的技术。表2所列为各国开发的各种电解着色专利工艺的商品名称、专利技术拥有企业和所使用的金属盐类。

表2电解着色的商品名称、所属企业和使用的金属盐类

商品名	企业名	金属盐
Almecolor Anolok Colinal 2000 Colorox Electrocolor Endacolor Eurocolour 800 Korundalor Metacolor Metaruby Metoxal Oxicolor Rocolor Sallox Summaldic Sandocolor Trucolor Unicolor	Henkel&Co.,德国 Alcan international ltd.,拿大 Swiss aluminium ltd.,瑞士 Josef gartner gmbh,德国 Langbein pfanhauser,德国 Endasa,西班牙 Pechiney,法国 Korundalwerk,德国 Metachemie,德国 Pilot,日本 V.A.W,德国 Riedel &Co.,德国 Rodriguez,西班牙 Itatecno,意大利 Sumitomo,日本住友 Clariant ltd. Reynolds,美国 NKK,日本日轻	Sn Ni-Co Ni-Co,Ni-Cu Sn Sn-Ni Sn-Ni Sn-Ni,Sn Sn Sn,Sn-Ni Sn,Sn-Ni Sn Sn,Sn-Ni Sn-Ni Sn Ni(直流) Sn Sn Ni(脉冲)

从表2可见，工业化技术开发比较成功的国家主要是欧洲各国和日本。工业化商品技术中电解着色金属盐基本上是Ni盐、Sn盐和Sn-Ni混合盐。Sn-Ni盐着色工艺基本声与Sn盐相同，其着色主盐都是SnSO4。日本以Ni盐着色较多，占70%左右。而欧洲、中国和东南亚一带主要用Sn盐（含Sn-Ni盐）着色。Co盐着色虽然也已经实现工业化生产，由于成本高没有得到推广，我国至今没有采用Co盐电解着色工艺。电解着色的电源形式除了日本的住友和日轻用所谓直流和直流脉冲之外，大部分采用交流着色工艺

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