1 前言
上世纪60年代，日本人浅田太平开发了交流镍盐着色工艺，我国很长一段时间以来主要采用锡镍盐电解着色工艺，我司90年代中期首次引进日本的半自动立式氧化电泳生产线也是采用锡镍盐电解着色工艺。进入21世纪以来，随着国内铝型材市场的快速发展，对仿不锈钢、浅香槟色需求的增加，我司于三水生产基地，引进了全新的日本全自动立式氧化电泳生产线，并配置了单镍盐住化法着色设备，大大提高了产品档次以满足客户的需求。
2 生产流程及工艺条件
2.1 生产流程：
上排→脱脂→水洗→溢流水洗→碱蚀→水洗→溢流水洗→中和→水洗→溢流水洗→电解氧化→水洗→溢流水洗→溢流纯水洗→单镍盐电解着色→回收水洗→回收水洗→溢流水洗→热纯水洗→纯水洗→电泳→回收水洗→回收水洗→晾干→固化→下排→检验包装
2.2 主要工作槽工艺条件
3 单镍盐住化法电解着色的概要
单镍盐住化法电解着色是将6-20um硫酸阳极氧化膜铝材，浸入含有特定浓度的硫酸镍和硼酸溶液中，通过特殊的正电压和负电压波形，使得镍离子在阳极氧化膜膜孔底部均匀电解析出，从而使得型材得到稳定均匀的着色效果。
住化法着色电源使用极性反转整流器，用高速度的极性发生变化，正通电和逆通电相互交换，根据着色处理的深浅要求使通电波形发生变化，从而可以得到再现性、均匀性良好的着色产品。根据逆通电电压的变化，单纯使用高逆通电电压，可将着色过深的产品进行脱色处理。
A、逆通电（底层处理）
由于通电使得槽液中的H3B03分解，B033-流向正极氧化膜的抵抗层，对抵抗层的厚度进行调整，使厚的变薄，薄的变厚，从而使抵抗层的抵抗值均一，以便得到均匀着色。
B、正通电（着色时）
利用极性反转，用同上述相同的原理，将被电解的Ni2+流向抵抗层，到达后进行金属还原，变成金属显色。
C、正通电（着深色时）深色处理时，H+、Ni2+、Na+一同流向抵抗层，H+、Na+一同到达抵抗层后，由于Na+的原因会产生氧化膜剥落现象。另外，如果产生大量氢气也会产生同样的现象。为了防止这一现象，采用周期内正通电、逆通电相交发生，从而防止H+、Na+到达正抵抗层的循环反转方式，因此即可得到深色处理，又可防止膜层脱落。
D、逆通电（褪色处理）
由于通电的原因造成颜色过深的时候，用比通常的逆通电电压高的正电压来处理，可进行褪色处理。
着色状态评价：
逆通电，正通电时的电流值，对最大值的逆通电最大电流用（A+）表示；
正通电时的最终电流用（TA+）表示，在此通过TA+/A+ = T（评价值）确认整通电电流值下降的幅度。T值处于0.8以上，着色状态为优良，均匀化较好。
住化法的工作波形图：
波形是单镍盐电解着色的最重要环节，需要能提供专用波形并能调节的特殊电源，这是保证均匀稳定着色的前提条件。
着浅色时，按照基本波形进行，其中正、负电压，正、负软启动时间可调，增加负电压及其工作时间可以增加颜色深度；
着深色或黑色时，需要在基本波形叠加1-N个相同或类似于基本波形的助波（N一般小于20）。
图1 住化法的基本波形
图2 褪色时使用正电压部分，波形如下：
图3 补色是使用波形如下：
4 均匀化着色的工艺控制
4.1 基材质量控制
住化法适用于6063合金和纯铝的硫酸阳极氧化膜。必须稳定控制基材的化学组成，同时控制好挤压工艺、在线风冷速度及人工时效制度来保证金相组织的均匀化。尤其要注意6063合金的配比，当挤压在线风冷不良、风速低的时候，铁可能部分以β-AL-Fe-Si的合金相存在，它的存在会造成阳极氧化膜透明度下降，会造成着色后颜色浑浊，材质不良时也会造成氧化膜爆裂现象。
人工时效工序，需监控好时效温度及时间，避免重时效导致的过时效引起β-AL-Fe-Si的合金相的过度析出，导致基材难上色、颜色浅的缺陷。
4.2 上排挂料质量
上排挂料要有足够的料间距，间距要均匀。相对于传统的锡镍盐着色，单镍盐着色要求型材与挂具的接触更为良好，方能保证着色的均匀化。
上排要注意控制好每条导电梁的材料面积，保证每一批次材料的电流密度稳定，为着色均匀化创作条件。
4.3 前处理质量
前处理质量对着色的均匀化有深远的影响，需保证前处理效果的一致性。控制好碱蚀槽的浓度、温度及处理时间，防止出现黑点、白斑等缺陷。另外，中和槽尽量不要加入硝酸，如使用硝酸的，则必须加强水洗效果，严防硝酸根带进下一道工序。
4.4 电解氧化质量
稳定游离硫酸浓度，严格控制槽液温度，保证氧化膜膜厚的均匀性及膜孔孔径的一致性，为后续电解着色创造条件。需要注意的是，日常生产中，当氧化后水洗的温度大大高于氧化槽温度的时候，容易出现上下色差、局部浅色的缺陷。因此，需对氧化后水洗增设热交换循环系统，控制氧化后水洗温度与氧化槽液的温度基本一致。
实际操作中，要保持生产流程的顺畅性。当行车故障，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现上下色差；另外，为得到均匀稳定的着色效果，完成氧化工序的型材，在氧化槽内浸泡的时间不应超过1分钟。
4.5 单镍盐电解着色槽操作控制
单镍盐电解着色槽液需要控制好杂质离子的含量，尤其是一价阳离子（K+、Na+、NH4+）以及Al3+的含量。一价阳离子的总含量控制在≤10ppm以内。
K+、Na+、NH4+等一价阳离子对着色过程的影响较大，当总含量超过20ppm的时候，有可能出现氧化膜爆裂、着色不均匀等缺陷；尤其是当中和效果不佳，而在中和槽中加入硝酸，则部分硝酸根会随型材带入到着色槽，并转化成NH4+而影响着色槽的稳定性。
随着电解着色处理量的不断增加，Al3+含量会逐渐升高，为保证氧化膜孔径的均匀、减少膜厚中Al3+对镍离子电析出沉淀的不良影响，Al3+的含量控制在200ppm以下。
我司采用先进的除钠、除铝交换树脂装置，定期维护，保证槽液的稳定性。除钠交换树脂装置还起到适当调低电解着色槽液pH值的功能，而除铝交换树脂装置则起到适当提高电解着色槽液pH值的功能。现时我司立式电泳生产线，每处理200吨着色型材，则进行一次除钠除铝操作，生产实践证明，效果良好，对稳定单镍盐电解着色的均匀化非常重要。
5 结论
近年来为了适应大批量稳定生产，我司从日本引进了立式全自动氧化电泳生产线，配置单镍盐住化法着色设备，主要生产香槟色系列铝型材。日常生产过程中主要问题是着色不均匀。我司通过从铝棒、挤压、人工时效、氧化着色等工艺的优化控制，提高其着色均匀性。立式全自动氧化电泳生产线具有产量大、处理效果均匀、产品合格率高、生产成本低等优点；单镍盐电解着色因其处理能力大、消耗低、均匀化好等优点，满足立式全自动氧化电泳生产线的着色料生产需求。而单镍盐电解着色的工艺控制要求较传统锡镍盐双盐着色高，因此在日常生产过程中，需要提高对基材材质、基材表面效果及氧化电泳生产线各工序的工艺监控，才能将立式全自动氧化电泳生产线及单镍盐电解着色的优点发挥到极致，使得氧化电泳型材的合格率达到99.5%以上。
