铝型材阳极氧化电解着色工艺技术发展现状分析

巫赐建       林丹苹

 

（肇庆亚洲铝厂有限公司，广东·肇庆，526238）

 

摘要：本文从铝合金阳极氧化膜电解着色工艺与添加剂使用的角度，对着色工艺及其发展趋势进行简单的阐述。

 

关键词：注化法单镍盐着色  单锡盐着色   锡－镍盐着色

 

 

Wucijian     Lindanping 

 

  (Zhaoqing Asia Aluminum Factory Co.,Ltd,Guangdong·Zhaoqing,526238)

 

Abstracts:The article describes the rendering technology and its development trend from the anodic oxide film of aluminum alloy electrolytic coloring process and additives used.

 

Key words:injection method of single nickel salt coloring   single tin salt coloring  tin nickel salt coloring

 

 

    铝阳极氧化膜具有多孔性和可吸附性，是最理想的着色载体。通过着色不仅可以提高产品的装饰性和耐蚀性，同时给铝制品表面以各种功能特征，增加商业价值。目前已经开发出很多氧化膜着色技术，大体上可以分为化学着色和电解着色。

 

我国的电解着色技术开始于上世纪80年代，目前基本上以单镍盐、单锡盐或锡－镍混合盐电解着色为主。交流着色是以锡－镍混盐、锡盐电解着色工艺为主，采用交流着色控制颜色的深浅，主要是靠电压和时间来控制。此工艺存在颜色单一、着色液的稳定性和分散性差等问题，一直以来均未得到很好解决。且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。直流着色以单镍盐为主，单镍盐注化法着色是采用带换向的直流着色控制颜色深浅，通过调节波形和时间周期来控制；该工艺具有槽液稳定、着色均匀性好、重复性好、色调稳定。

 

 

铝型材阳极氧化表面处理产生的废水处理一直是环保的关注点，废水主要来源于水洗槽的排放，为了减少化学药品的消耗和减少废水的排放，尽量回收循环利用化学药品，最终达到节能减排的目的。

 

 

 

 

 

 

从表1、表2可知，单锡盐或锡－镍混盐由于要提高亚锡离子的稳定性，通常加入含有不同成分和浓度的有害的有机还原剂和络合剂，来提高槽液寿命，这些对环境影响都较大，化工耗用量较大。且着黑色料的时间相对比单镍盐要增加两倍以上，电能损耗高；而单镍盐生产线配置了回收装置，既可以降低生产成本，又能够降低镍离子的污染与排放。

 

 

 

锡盐着色又分为单锡盐着色和锡－镍混盐着色，在镍－锡混盐着色过程中，镍离子并未沉积在氧化膜孔隙里，只起辅助作用，所以锡－镍盐着色也可称为锡盐着色。

 

锡盐着色在控制上相对单镍盐来说相对简单，且设备成本投入较低，在氧化卧式生产线上应用较广；但锡盐着色槽液中的SnSO4极易氧化生产四价锡沉淀；槽液中为双盐混合生产，镍离子无法回收，水洗后随废水排到废水处理站进行处理，增加废水处理难度。此两种着色法均需加入添加剂，以保持槽液的澄清与稳定；当生产到一定量时，槽液易浑浊，需停产进行再生、沉淀处理，以获得澄清的槽液，否则槽液浑浊则产品质量无法保证。在立式生产线采用锡盐着色，由于槽体比较深，一般在7米以上，四价锡沉淀会造成槽液浓度不均匀，呈梯度状态，着色时易产生明显的上下色差。锡盐着色存在耐候性的缺陷，随着日照时间的增加逐渐有褪色迹象产生。

 

 

采用带换向的直流电着色，以H3BO3为缓冲剂来稳定槽液的PH值，通过特殊的正电压和负电压波形，使镍离子在阳极氧化膜孔底部均匀地电解析出，而使着色的铝合金型材得到稳定、均匀的色泽。

 

颜色深浅通过计算助波的数量来控制，深色料需要在基本波形上叠加1～N个相同或类似于基本波形的助波，以达到做深色料的目的。

 

    注化法单镍盐着色工艺的镍离子含量很高，着色后型材表面带出量很大，水洗槽液直接排放即浪费又污染环境，采用RO反渗透原理方法进行回收处理。经回收处理过的废水可直接排放而不会对环境造成危害。

 

2.注化法单镍盐着色1RO回收原理

 

RO是施加溶液渗透压以上的压力（普通为10㎏／㎝2）时，由半透膜透过着色液的水分，而镍离子被阻止透过而残留于膜面的方法,使溶液中的盐类、离子等均被保留于膜面而达到分离目的。     

 

 

 

注化法单镍盐着色1RO回收流程

 

镍回收处理系统用于回用着色槽中的镍离子，从着色槽过来的槽液通过加压进入过滤器中除去水中的颗粒物及胶体，进入镍回收处理系统。槽液中的镍离子被交换、吸附、富集，获得较高浓度的含镍回收液，重新回用于着色槽中。另一方面，槽液经过系统的处理后，除去绝大部分杂质及镍离子，从而水质变好，并可以回用到生产过程中。整个系统可以实现废水和镍的双回收，具有较好的经济与环境效益。处理后的水直接回用于水洗槽循环再利用，该回收装置有效地降低了镍离子的损耗，为企业降低排污费，创造经济效益，提升产品质量，还能达到环保、清洁的要求。

 

    经回收处理后水中镍离子较低，经RO2生产中带出的量很少，与其它生产废水一起流到废水站统一处理。

 

在实际生产中，所有的硫酸镍并非用于阳极氧化膜微孔镍离子电沉积着色，而是2/3以上的硫酸镍溶解在清水并随型材带出的清水而排出；单镍盐注化法着色工艺不使用添加剂，又设有RO回收装置，镍盐可回收、利用，损耗低、环保。安装了镍回收装置，按氧化立式线年产着色料6000吨能力计算，每年可减少约15吨左右硫酸镍的排放。

 

优点：节能：10～15μm氧化膜就可做出均匀性黑色料。省时高效：纯黑料着色时间为6～7分钟，比传统着色时间省时2/3。损耗低：一个着色槽就可连续、批量性生产包括香槟料、古铜料及黑色料。且着色色调稳定、再现重复性好、色泽均匀、型材耐候性好。

 

    锡盐（或锡-镍盐）存在电解着色添加剂，含有不同成分和浓度的有害的有机还原剂和络合剂，严重影响废水处理排出水的COD和BOD等污染指标。而锡-镍盐槽液既存在有机还原剂络合剂又有镍离子的双重污染，同时络合剂还影响双盐中镍离子的去除。单镍盐槽液成分很简单，也没有有机还原剂络合剂存在，其镍离子去除比较简单容易，而且提高自动化程度。因此单镍盐的排出水处理都比锡-镍混合盐方便，也就是环境保护处理措施相对比较简便。

 

 

铝型材阳极氧化工艺路线直接与所产生的废水相关，从现行环境措施、存在问题、产品类型、企业方向以及国家政策等一系列现况出发，才有可能按部就班制定出符合国家环境政策，符合企业发展方向，符合本身投资能力的规划；从“绿色阳极氧化”的考虑，从生态环境角度出发，电解着色处理以减轻和减少有机污染物为发展趋势，单镍盐着色工艺不用添加剂，减少了添加剂对环境的污染，且生产线配置了有效的回收装置，既可以降低生产成本，又能够降低镍离子的污染。并可有效地减少化学药品的消耗和形成最少量的废水，回收循环利用化学药品，达到环保节能的目的。