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铝型材古铜槽着色色差原因及解决办法

   日期:2016-07-05     作者:刘煌萍    浏览:3913    评论:0    

某铝材公司对2010年全年氧化不良品统计的结果发现,着色色差缺陷占了总不良品的16.9%,排第三位(见表1)。

表1 2010年某公司色差统计

2010年某铝材公司色差统计

对于本身生产量不多的着色料来说,这个比例的缺陷其实是严重的。虽然单锡盐和双盐着色是属于老工艺,但因关键岗位人员流动、客户对质量要求更苛刻等的原因,不少工厂存在色差问题。这里有必要提出讨论。

几乎所有的关键工序对锡盐(包括双盐)着色型材都带来影响,如熔铸的材质、挤压的工艺、碱洗出光、氧化的导电和膜层等等,这里就不加以叙述,仅对着色槽本身的控制进行讨论并提供数据。

1、关于电流电压的控制

电解着色大都采用正弦波交流电,电压在8~20伏,古铜色通常以15~18V为宜,浅色系可选用稍低的电压,但太低和太高色调均偏青黄。为获得一定的色调必须保持恒定的电压。着色开始时冲击电流很大,数秒钟后迅速降低,约两分钟后稳定。电流密度在0.2~0.8安/分米2之间,理论上增大电压可以加速着色速度(见表2),但电压太高时并不完全是这样。实验证实,电压在12~16伏时,着色速度最快,因此在生产深颜色铝材时,要根据所采用的电解液成分,确定着色速度最快的电压,尽量缩短着色时间。当电压高于20伏后,着色膜容易析气,甚至出现剥落的现象。这是由于电压过高,电流密度也增高,析氢剧烈,将阻挡层胀破而产生着色膜的剥落。

表2 着色电压对着色速度的影响 

铝材着色电压对着色速度的影响

随着电压和着色时间的不同,将会使用着色的色调发生变化。因此,通常是以控制电压和时间来控制着色的色调。下表(见表3)是以锡盐为基的电解液,在不同着色电压和着色时间下,色调变化的试验情况。

着色时型材先在着色液中浸泡一分钟后软起动,在30~60s内升至额定电压。

表3  电压、时间与色调关系

电压、时间与色调关系

2、关于槽液温度控制

随电解液温度的升高。离子扩散速度加快,着色速度也加快,色调加深。反之,则着色慢、色浅。但温度过高,会加速亚锡盐的氧化和水解。而温度太低,着色速度太慢。据资料介绍,电解液温度在15~25℃范围内,对所着颜色影响不明显。当温度从16℃升到22℃的变化时,所着的色从青古铜色变为红古铜色。为在规定的电压和时间下得到同一色调,着色液的温度也必须控制,如在16~25℃之间选好一设定值后,温差应控制在 1~ 2℃。

3、关于色调控制

对于着青铜古铜色,也可通过微调达到预想效果。提高亚锡和游离硫酸量,色调由正黄向黄橙偏移;缓慢升压偏橙黄,升压快偏亚黄;电压太低或太高均偏青黄;提高或添加酒石酸、氨基磺酸会使色调偏黄橙,添加柠檬酸会使色调偏青。含铁杂质大于0.23%的型材均开始偏青黄,随含铁量增加而偏暗青,难以得到漂亮的色调。有关参数对色调影响的试验见表4。

为获得某一要求的色调必须固定电压、温度和着色时间等三要素。

表4  色调参数试验表

色调参数试验表

4、关于杂质对槽液的污染

以下提供各种杂质对着色的影响的试验结果见表5。往往新配槽时生产的着色料很稳定,1-2年后着色速度变慢、色调变青,电压要调高,就是杂质污染的结果。生产中特别注意前道水洗水质的管理,防止及减少杂质的带入。

表5 杂质对着色效率的影响

杂质对着色效率的影响

5、关于着色稳定剂(添加剂)的影响

Sn2+离子易被一切氧化剂所氧化,然后水解成胶状的Sn(OH)2 和Sn(OH)4沉淀于槽底或悬浮于溶液之内。在着色过程中,以下几种情况都会促成氧化和水解。

1)由槽液搅拌引起的氧化

为了使槽液的温度、浓度均匀,对着色槽液进行了搅拌,尽管避免用空气直接搅拌而采取循环泵,还是会使槽液与空气接触的机会增加,在与空气接触中会发生二价锡易被氧化为四价锡的反应。

2)电极反应时发生的氧化和水解

当电极处于阳极半周时,会发生氢氧根失电子生成氧气的反应:

4OH-+4e→ O2+2H2O     (1)

着色过程中,Sn2+在电极反应中易与(1)式反应中氧作用发生氧化,同时,由于反应中会使局部pH值升高,促使槽中的Sn2+和Sn4+离子水解反应:

Sn2++2OH-→Sn(OH)2↓ (2)

Sn2++4OH-→Sn(OH)4↓ (3)

由于以上反应的存在以及常规亚锡稳定剂等因素,槽液随使用时间的加长,悬浮混浊也越加严重,以致影响到颜色的色差、色不正和后期的电泳。

好的着色稳定剂应该具有一定的综合能力,能有效防止Sn2+离子沉淀水解,还要有加速离子化,提高分散能力的作用。

笔者研究出一种高效能的着色稳定剂,能将悬浮混浊的旧槽液逐步变清。该稳定剂可对旧的槽液保持兼容性,不用停产清槽,一般在10天至一个月内槽液变清,并将混浊物沉降于槽底,利用以后的节假日停产再来清除。该稳定剂可确保以后的生产过程也不会出现浑浊现象。2010年在广东某型材公司已经经过验证,使用至今槽液都是清澈的。

6、关于水洗控制

阳极氧化后在第一道水洗槽中不准停放,在第二道水洗槽中停放时间不要超过3分钟,即进入着色,以避免水槽中硫酸对氧化膜产生不良的影响。第二道水洗槽要求pH≥2.5。着色计时完毕后,立即起吊转入下道水洗槽再对色,不可在着色槽中停留,严格控制空中起吊转移时间。着色后的第二道水洗槽要求pH≥3。要注意在水洗过程中,膜孔中的着色金属盐极易受到水中酸性物质的浸蚀,导致褪色。

7、光源照明要求

实验证明,光源照明达到标准照明度D65,是对色或检验着色材特别是香槟铝型材应具备的设施。如果照明度欠佳,则对色会产生困难。晚上最好用多支日光灯照明,也可用碘钨灯对色。水银灯下难以看出色调的差别。着色员的经验很主要,单纯的色深浅很容易判断,但型材与色板表面预处理状态的差别,比如喷砂的强弱、碱洗的程度,还有色调的差别,直接影响色差的判定。往往在湿状态下对准的颜色,干燥后呈现出色差,着色员必须凭经验来掌握预留量、判定补色和退色时间。

总结 :通过对古铜槽着色的电流电压、温度、杂质、稳定剂、前后水洗等的论述,阐明它们对色差色调的影响。虽然单锡盐和双盐着色是属于老工艺,因关键岗位人员流动、客户对质量要求更苛刻等的原因,不少工厂存在色差问题。这里有必要提出讨论,提醒着色生产中要注意的问题。

 
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