摘要：目前，铝合金电解着色技术越来越被重视，铝合金电解着色技术正在向多色化、多样化、均匀化不断发展，因此对铝合金电解着色工艺的研究对于铝合金电解着色技术的发展，获得满足应用需求的着色膜至关重要，需要引起我们的重视。基于此本文分析了铝合金电解着色技术的研究进展。
关键词：铝合金；电解着色技术；研究进展
1 电解着色的类型
1.1 锡盐电解着色
我国和欧美国家常用的是锡盐电解着色。锡盐着色的主要着色盐是硫酸亚锡，利用亚锡离子电解还原在阳极氧化膜的微孔中沉积而着色。但是亚锡离子在溶液中很不稳定，极易被氧化为锡离子，而失去着色能力。因此，锡盐着色要注意槽液的控制和添加稳定剂。生产中通常通过提高槽液酸度，减少槽液与空气的接触，控制槽液温度，加入抗氧化剂、络合剂来改善槽液的稳定性，保持优良的着色性能。其中，槽液酸度通常是通过加入硫酸来控制。另外，络合剂应该选择不仅络合亚锡离子，达到稳定槽液的目的，还应络合铝离子等杂质，减轻杂质离子对于电解着色的有害影响。
锡盐电解着色抗杂质性能好，电解着色溶液分布能力强，工业控制较简单。但是，就浅色系着色而言，锡盐着色的色差和色调比较难控制。
1.2 镍盐电解着色
镍盐电解着色在日本比较普遍，早在40多年前日本人浅田太平就申请了有关交流镍盐电解着色的专利。镍盐电解着色常用的着色盐是硫酸镍，由其提供金属镍离子，在电解过程中沉积并显色。
镍盐电解着色速度快，槽液稳定性好，并且可以满足市场上对浅色系（如仿不锈钢色、浅香摈色）的需求，但是对于槽液的杂质比较敏感。
1.3 锡-镍混合盐电解着色
因为锡盐电解着色和镍盐电解着色时，单独的离子沉积各有局限性，所以在实际生产中会根据不同需要搭配使用，采用锡-镍混合盐电解着色，解决单锡盐电解着色或单镍盐电解着色中存在的各种问题，获得高质量的符合要求的着色膜。
1.4 其他盐电解着色
除了上面所提到的着色盐外，还有锰盐、铁盐、铜盐、银盐和硒盐电解着色，它们都有工业应用，且它们有各自的着色特点。如锰盐电解着金黄色，色泽稳定，工艺流程简单；铁盐成本低，且在某些时候可以用硫酸铁或硫酸亚铁作为着色主盐，替代镍盐或锡盐；铜盐、银盐和硒盐也分别可以着紫红、黄绿、钛金色等几种颜色。
2 铝合金电解着色方法
2.1 一步电解着色法
一步电解着色法也称为溶液着色法。它是在有机酸溶液中进行阳极氧化后，在铝合金表面生成有色氧化膜的方法。该法着色范围窄，操作工艺严格而复杂，膜层颜色受材料成分、加工方法等因素影响很大，因此在应用上受一定的限制。日本的吉村长藏等人根据该着色法的原理，以碳酸钠为主体盐，使用含有氟离子的碱性电解质，控制电流密度为2.4A/dm2，氧化30min，可得到5μm厚的白色氧化膜。其膜层较软，硬度、耐磨性较差，但韧性高，不易断裂，耐碱性优异。目前，一步电解着色法应用最广的有：草酸钛钾法、铬酸法、混酸法、卡尔考拉法、雷诺法等等。
2.2 二步电解着色法
二步电解着色法是将经常规硫酸阳极氧化的铝合金浸在含有金属盐的溶液中进行电解处理，在电场作用下，使金属离子在氧化膜的底部还原沉积，从而使氧化膜着色的方法。该方法按电源波形分类，可分为直流法和交流法；按照着色溶液分类，可分为单一金属盐、多种金属盐和二种着色液着色法。
由于交流电解着色具有良好防护-装饰性，因此，在国内外得到广泛应用。特别在建筑铝型材的表面处理生产中最为普遍。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该技术早在1936年由意大利人Caboni发明，其后德国人Langbein也提出类似专利，但直到1963年，日本人浅田经过研究，才将此技术应用于工业生产，即著名的浅田法。此工艺一般采用单镍盐、单锡盐及镍-锡混盐等重金属盐配成着色液，通以正弦波交流电进行处理。产品颜色为青铜系。许多工艺条件对着色效果存在影响。实践证明：这种工艺的优点是操作简单、投资较小、成本低廉；存在的主要的问题是色差较大、校色和补色操作难度大，产品颜色单一。
目前，国内许多专业人士一直在改进传统工艺同时，不断地开发新工艺，并取得了一系列的研究成果，张志强等人以含有适量添加剂的高锰酸钾盐为主体盐，控制适当的工艺条件，可使铝合金阳极氧化膜着鲜艳的金黄色。钱英平等人以LD5铝合金为原料，采用含有硫酸铵的铜-镁混合盐、含有硫酸铵和硼酸的硫酸镍为主体盐，控制适当的工艺条件，可得红褐色系列、蓝色系列产品。张延松等人对硼酸混和电解液体系的二次电解白化工艺进行了研究，并初步探讨了形成机理。
2.3 三次多色电解着色法
三次多色电解着色法很早就已开始研究。三次多色电解着色法是在二次电解着色法的基础上开发得到的一种全新的材料表面处理方法。该方法是利用光的干涉原理来改变材料表面的颜色，即在电解着色处理前增加一道磷酸阳极氧化扩孔工序，以此来改变氧化膜的结构和几何尺寸，从而改变光的反射路径，使铝合金表面的颜色由青铜色系列调变为黄色、金黄色、橙色等多种鲜艳色调。张志强通过添加适量添加剂使材料表面着上明显的颜色。
新型铝合金着色技术主要包括以下：
2.3.1 电泳技术
电泳是采用电镀原理，通过电流的控制使水溶液中离子化的涂料树脂在电极上不断析出，从而形成不溶性涂层的新工艺。周建军等采用直流叠加脉冲电源对含铜的高硅铸造铝合金进行了阳极氧化，并研究了脉冲电流幅度对膜层性能的影响。通过不断提高脉冲电流幅度可以显著提高膜层的综合性能。
2.3.2 微弧氧化技术
微弧氧化技术是近年来发展起来的一种全新的材料表面处理技术。戴磊等在含有钼酸盐的电解液中，采用阳极火花氧化技术，在铝表面获得一层光滑、致密、色泽美观的复合转化膜，且该膜层具有优异的耐酸、耐碱性能。徐存荣等在硫酸和草酸的复合体系中，采用不对称正负脉冲电压，对LF21铝合金进行硬质阳极氧化。与直流或直流叠加脉冲阳极氧化相比，采用不对称脉冲电源氧化具有成膜速率快、电解温度范围宽、能耗低等优点。
3 电解着色过程中的问题及解决方案
3.1 材料着色后易褪色
电解液体系中的成分改变，导致电解着色后沉积在膜层中的少部分金属离子溶解，从而使得电解着色膜发生褪色。应对电解着色液体系内的成分进行部分稀释，使得电解着色液体系中各物质组成尽量不发生变化。
3.2 型材着色不均匀
型材着色不均匀大多是由于对材料进行着色时挂件的牢固程度没达到要求所致。电解着色膜属于非导体材料。在电解着色过程中，如果材料与导电杠发生错位，会使导电点部分偏移，造成导电不良，从而使得着色不深。如果发生的错位相当严重，则会导致着不上色。
3.3 材料电解着色后膜层出现花瓣状
这是由于前期对材料的预处理不彻底导致的。这就需要严格对材料进行预处理，并且认真仔细地进行，特别是除油、打磨的过程。
总之，电解着色是建筑铝型材最常用的着色方法，近年来该部分已受到国内外越来越多的铝型材生产厂家青睐，进一步加强对其的研究非常有必要。
参考文献：
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[2]张海霞，李淑英.铝合金阳极氧化膜电解着色及功能膜应用[J].全面腐蚀控制，2006，04：10-13+15.
[3]张运徽.铝及铝合金电解着色工艺的研究[J].三明职业大学学报，2000，S3：97-99+109.
论文作者:姜福祥
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/17
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