[发明专利]通过混合离子交换沉淀方法清洁电-陶瓷涂覆浴

说明书

本发明提供了从涂覆浴例如阳极氧化浴液除去过量铝，从而它们可以以有效方式再利用的方法和系统。该方法包括首先使一部分具有过量铝的阳极氧化浴液通过Na⁺形式的强酸阳离子交换柱，使流出物老化，从而从流出物沉淀冰晶石；从流出物除去沉淀的冰晶石，然后使流出物通过NH₄⁺形式的强酸阳离子交换柱，在优选的实施方案中使其返回通过第一柱，以将NH₄⁺恢复至阳极氧化浴液并且然后将流出物加回到阳极氧化浴液。

相关申请

技术领域

本发明一般地涉及涂覆浴液并且更具体地涉及电解沉积中使用的涂覆浴，例如电解液，和从涂覆浴液除去污染物的方法和系统。

背景技术

铝和铝合金用来产生多种类型的消费品和机器零件。因为铝和其合金反应性非常强并易遭受腐蚀，所以需要向铝表面施加涂层以向这些消费品和机器零件的表面提供耐腐蚀性、耐热性和耐磨性。涂层可以由酸性水溶液形成，所述酸性水溶液从基材表面溶解一些铝(和其他金属)进入涂覆浴。在一些方法中，涂覆浴包括与铝形成水溶性络合物的材料，从而铝不形成大量污泥，而是留在浴中。特别地在涂覆浴含有铝、钛和氟的情况下，浴可以积累氟化铝络合物至干扰涂覆的水平。具有这种溶解的铝积累物的涂覆浴包括在施加或不施加电动力时使用的那些涂覆浴。

通常，可以通过阳极氧化、等离子体电解氧化、微弧氧化、微等离子体氧化和相似方法施加这些涂层。例如，一种电解涂覆方法使用这样的浴，在含有磷的酸、含有磷的盐及其混合物存在下，其含有Ti、Zr、Hf、Sn、Ge、B及其混合物的络合氟化物和氟氧化物的溶解组分。电解涂覆浴中的其他溶解的组分可以包括：Zr、V或Ti的含氧盐；Nb、Mo、Mn和W的盐；和碱金属氢氧化物或氟化物。该方法也经常称作电陶瓷涂覆方法。在本说明书和权利要求中，术语“阳极氧化等离子体方法”和“电陶瓷涂覆方法”指相同的阳极氧化方法。简言之，该方法包括使阴极与阳极氧化溶液接触，将待涂覆的物品作为阳极氧化溶液中的阳极，并且使电流以有效在表面上形成涂层的电压和时间通过阳极氧化溶液。可以使用直流电、脉冲直流电或交流电，优选脉冲直流电或交流电。美国专利号7,569,132和8,663,807中公开了基础阳极氧化等离子体方法，所述文献通过引用的方式并入。最常见地，所需的陶瓷涂层包含氧化钛和/或氧化锆涂层。阳极氧化溶液具有就多种污染物而言必须遵守的特定参数并且需要监测它们的浓度。

当使用阳极氧化等离子体方法在铝零件上沉积陶瓷涂层时，铝(Al)逐渐积聚在涂覆浴液中。在本说明书和权利要求中，除非另外指出，否则术语铝零件指纯铝零件和铝合金零件，该解释同样适用于涂覆铝或其合金的零件。浴中积聚的铝因阳极氧化等离子体方法期间发生的蚀刻而来自铝零件。最终，涂覆浴液中的铝浓度达到足够高的浓度并且造成施加的陶瓷涂层的性能裂化，这进而需要丢弃涂覆浴液。这导致成本增加、废弃物和转移所需陶瓷到铝零件上的效率低。

在尝试从含有溶解的氟化钛络合物的涂覆浴除去溶解的氟化铝络合物时发现的一个问题是许多分离方法不区分两种类型的络合物。这些分离方法从涂覆浴同时除去Al和Ti，在Ti是所需涂层组分的情况下，这是不可接受的结果。以往通过多种单步骤方法(如离子交换、扩散透析、结晶或沉淀)选择性除去铝的尝试均告失败。

因此，需要产生从电陶瓷涂覆浴液除去铝的经济、简单方法和系统。优选地，这种系统和方法可以在现有涂覆系统上实施，工艺略加改变，并且最优选地，它将在将不需要关闭电陶瓷涂覆生产线的方法中发挥作用。

发明内容

通常，本发明提供从涂覆浴(例如电陶瓷涂层涂覆浴液)除去铝并恢复浴液至可用状态的经济的系统和方法。这可以延长浴寿命远超出目前可用的寿命时间。该方法高度有效并且可以更高效地利用涂覆组合物。尽管参考从电解液除去铝描述方法和设备，但本领域技术人员会认识到，本发明可以用于从具有相似化学组成的其他含水涂覆浴除去铝。

本发明的目的是提供一种从涂覆浴(例如阳极氧化浴)液除去铝的方法，其包括步骤：