[发明专利]铝或铝合金阳极氧化膜电解着色工艺

说明书

本发明是关于铝或铝合金阳极氧化膜电解着色工艺的改进。

电解着色法是将经过常规硫酸法阳极氧化的铝材，在含有金属盐的水溶液中电解处理，在电场作用下，使金属阳离子在铝或铝合金阳极氧化膜微孔底部还原沉淀而使氧化膜着色的一种方法。这种着色方法能得到良好的耐候性和耐磨性的着色膜，可广泛应用于日用五金制品和建筑用的铝门、窗框等铝材的着色。

一般的电解着色工艺流程主要包括前处理、直流阳极氧化和在含有金属盐的水溶液中交流电解着色。前处理通常由脱脂、碱浸蚀和中和等工序组成。

目前，铝材的青铜色系列的着色工艺按电解着色溶液分类常用的有亚锡盐电解着色、镍盐电解着色和锡、镍盐的电解着色等三类。此外，还有钴盐、锌盐和铅盐等电解着色液。

日本特许公报昭和47-37823提出纯锡电解着色液含有硫酸亚锡，硫酸、酚磺酸，用15伏的50赫兹交流电着色，可以获得从琥珀色到棕色的青铜色系列。亚锡盐含量允许变化范围较大，温度范围较宽，对钠、钾离子的容忍量较大。但其缺点是亚锡盐易氧化成不能起着色作用的四价锡，同时，在pH为0.5时，即水解为难溶的偏锡酸而使着色液变浑，导致亚锡盐的无谓消耗和着色液有不稳定。

日本公开特许昭和58-113391提出镍、锡（Ⅱ）双盐电解着色液，含有硫酸镍、硫酸亚锡、硫酸和邻苯二酚，在交流电压下着色。此工艺除了具有与亚锡盐电解着色液相同的优缺点外，还有另一缺点是着色液中额外添加了硫酸镍，其对着色作用甚微，但增加着色液成本和使着色液成份控制复杂化。

日本特许昭和46-16566提出的纯镍盐电解着色液含有硫酸镍、硫酸镁、硫酸铵和硼酸，在50赫兹的交流电压下着色。此电解着色液成份简单和稳定。但分散能力不好，形状复杂的制品各部位颜色不均匀，深色的着色膜有剥落现象，抗杂质离子如钠、钾、硝酸根离子等的能力差。

因此，铝材的青铜色系列的着色工艺的金属水溶液都存在着这样或那样的问题。研制一种铝或铝合金阳极氧化膜电解着色新工艺已为急需。

本发明的目的是提供一种铝或铝合金阳极氧化膜电解着色工艺，该工艺具有简单、稳定、易操作等特点。

本发明的铝或铝合金阳极氧化膜电解着色工艺，包括前处理、直流阳极氧化和在含有金属盐的水溶液中交流电解着色，其特征在于所说的金属盐的水溶液组成包括镍盐、锰（Ⅱ）盐、铵盐、羟基多羧酸盐、硼酸和水，镍盐为20～80克/升、锰（Ⅱ）盐为2～20克/升、铵盐为20～70克/升，羟基多羧酸盐为5～30克/升、硼酸为15～35克/升、余量为水，溶液的pH值为3.0～7.0，温度为20～65℃。随着时间的增加，可以得到由琥珀色直至真黑色的青铜色系列着色膜。

其特征在于含有金属盐的水溶液最好由硫酸镍、硫酸锰、硫酸铵、柠檬酸铵、硼酸和水组成。

其特征在于金属盐的水溶液的组成浓度最好是硫酸镍为30～60克/升、硫酸锰为5～15克/升、硫酸铵为30～60克/升、柠檬酸铵为10～20克/升、硼酸为20～30克/升、余量为水。

其特征还在于溶液的pH值最好为4.0～6.5。

其中，镍盐提供电解沉淀的金属离子，它可以是硫酸镍、醋酸镍或氨磺酸镍;最好是硫酸镍，可以从20到80克/升，最好是30到60克/升。

锰（Ⅱ）盐提供电解沉淀的金属离子，它可以是硫酸锰、醋酸锰或碳酸锰;最好是硫酸锰。它可以从2到20克/升，最好是5～15克/升;硫酸锰小于2克/升时，电解着色时大量析氢气，只能得到极浅的青铜色;硫酸锰等于或大于2克/升，就可以正常着色;镍和锰是互为诱导共沉积，显著改善着色液的分散能力。

铵盐可以提高着色液有抗钠、钾离子的干扰能力。铵盐可以是硫酸铵或醋酸铵;最常用的是硫酸铵，它的含量可以从20到70克/升，最好是30到60克/升。

硼酸是缓冲剂，它使着色液的pH值保持稳定，硼酸含量可以从15到35克/升，最好是20到30克/升;硼酸含量小于15克/升，pH值缓冲容量不大;硼酸含量大于35克/升，容易从着色液中结晶析出。

羟基多羧酸或其盐能与锰（Ⅱ）离子结合，降低游离的锰（Ⅱ）离子浓度，在对极上难氧化成二氧化锰。可以采用葡萄糖酸或它的铵盐、葡庚酸或它的铵盐、酒石酸或它的铵盐和柠檬酸或它的铵盐。最好是柠檬酸或它的铵盐，如：柠檬酸铵的含量可以从5到30克/升，最好是10到20克/升;柠檬酸铵小于5克/升，对极表面因锰（Ⅱ）盐氧化形成二氧化锰而严重变色;若柠檬酸铵大于30克/升，游离锰（Ⅱ）离子和镍离子浓度过低，电沉积效率降低，析氢量显著增加，着色膜颜色变浅。柠檬酸铵还可以提高抗钠离子干扰能力。