随着铝表面处理技术的发展,通过电解着色技术生产的建筑铝型材表面处理颜色日趋丰富多彩,从单纯的锡盐着色、镍盐着色、锡-镍混合盐着色,到硒酸盐着钛金色、锰酸盐着金黄色,以及近年兴起的铜盐着紫铜色等等。
电泳紫铜色铝合金建筑型材因其颜色古朴大方、雍容华贵,很适合用以制造铝合金门,深受农村自建别墅的业主青睐。生产过紫铜着色电泳铝型材的厂家不少,然而,能够长期、稳定生产的厂家却不多。本文结合近几年的生产工艺实践,探讨影响紫铜着色工艺稳定的因素。
电泳紫铜铝型材主要是通过紫铜色电解着色的工艺生产出来的,但是由于电解着色通常存在一定的不稳定性,因此通常大多数紫铜铝型材厂家都会在对铝合金型材前处理后都要进行阳极氧化的一个过程。
一般来说,紫铜铝型材企业对阳极氧化槽参数基本上都有一定的标准,而控对硫酸浓度和电流密度控制一定程度上对氧化膜的各方面自然就有极大的好处,同时阳极氧化电压决定了氧化膜孔径的大小,氧化膜的孔径自然就是紫铜铝型材稳定生产的前提。
因此,阳极氧化工艺的稳定性也是紫铜铝型材稳定着色的一个必要前提。
1 槽液组成与工艺流程
紫铜着色槽液的主要成分是铜盐、硫酸和紫铜着色添加剂。硫酸阳极氧化后的型材经过紫铜着色后可得到浅红色、酒红色、紫铜色、深紫铜色和黑色。典型的工艺流程如下:
基材前处理→上架→除油→水洗→碱洗→水洗→中和→紧料→阳极氧化→水洗→电解着色→水洗→钝化→水洗→封孔→水洗(半封孔→水洗→热水洗→纯水洗→电泳→RO1→RO2→沥干→固化→)下架→检验→包装
2 主要工艺参数
2.1 阳极氧化工艺参数
H2SO4浓度:135±10g/L;
Al3+浓度:不大于20g/L;
槽液温度:20℃±2℃;
电压:18±2V;
电流密度:1.2~1.4A/dm2;
氧化时间:根据氧化膜厚控制要求,通常为20~30min。
2.2 紫铜着色工艺参数
H2SO4浓度:15~20g/L;
CuSO4?5H2O:10~15g/L;
着色添加剂:20~30g/L,或按添加剂产品使用说明书;
温度:20℃±2℃;
电压:10~15V;
浸泡时间1min;
升压时间:30s;
着色时间:视颜色深浅要求而定。
2.3 紫铜着色钝化工艺参数
钝化剂:20~30g/L;
温度:20℃±2℃;
时间:约3~5min。
2.4 紫铜着色材封孔工艺参数
以中温封孔工艺为例:
紫铜着色铝型材若生产普通氧化着色材,则按照1min/μm进行控制,若生产电泳材,则只需进行半封孔,按照0.5min/μm进行控制
中温封孔工艺参数为:
Ni2+浓度:1.0±0.2g/L;
pH值:5.0~6.0;
温度:50±5℃。
3 生产过程关键控制点
紫铜着色最容易出现的质量缺陷是着色不均和边缘效应,因此生产过程中保持各工艺的稳定性和操作的一致性是减少色差,提高成品率的关键。
3.1 氧化膜的控制
(1)氧化膜的均匀性是着色均匀性的前提,因此上架时保持每挂料的面积一致,电接触点导电良好,并将氧化槽的各工艺参数控制在规定的范围内,确保氧化膜高低差控制在±2μm以内。
(2)阳极氧化完成后应尽快转移的水洗槽清洗,不可长时间停留在氧化槽内,否则容易引起边缘效应。
3.2 着色过程的控制
(1)控制好升压速度和升压时间。在升压前需在着色液中浸泡1min,然后进入升压阶段,每挂次的升压速度和升压时间必须保持一致。实践证明升压速度和升压时间对着色的均匀性有很大的影响,因此,在升压时间固定为30s的前提下,一旦设定好目标电压就不要轻易改变,以免影响升压速度。
(2)尽量避免颜色深时进行浸泡退色和颜色浅时追加着色。无论是颜色深时进行浸泡退色还是颜色浅时追加着色都容易使紫铜着色产生色差,严重时会出现同一支料或同一挂料边缘深中间浅的边缘效应。
(3)着色电压不宜设定太高。由于在金属离子中铜离子的电极电位相对较高,容易被还原成铜析出,因此着色电压高容易造成铜还原沉积速度快而出现异常沉积,产生色差。
(4)钝化工艺的稳定也是减少色差的关键点。由于铜是不耐大气腐蚀的金属,因此钝化处理变得非常重要。经钝化处理后,生成钝化膜具有保护作用,防止封孔(半封孔)、热水洗、电泳等后道工序造成退色而产生色差。
4 结论
本文介绍以硫酸铜为主盐电解着紫铜色的电泳铝型材工艺实践,并对生产过程中的关键点进行总结。控制好氧化膜的均匀性是减少紫铜着色色差的基础,保持着色过程工艺的稳定是关键,一旦固定的工艺参数不要轻易改变,调节颜色深浅只需改变着色时间的长短即可。钝化处理是防止封孔(半封孔)、热水洗、电泳等后道工序造成退色而产生色差。总之,只要认真操作,控制好以上关键控制点,就一定能够生产出用户满意的紫铜着色电泳铝型材。