1 前言

上世紀60年代，日本人淺田太平開發了交流鎳鹽著色工藝，我國很長一段時間以來主要采用錫鎳鹽電解著色工藝，我司90年代中期首次引進日本的半自動立式氧化電泳生產線也是采用錫鎳鹽電解著色工藝。進入21世紀以來，隨著國內鋁型材市場的快速發展，對仿不銹鋼、淺香檳色需求的增加，我司于三水生產基地，引進了全新的日本全自動立式氧化電泳生產線，并配置了單鎳鹽住化法著色設備，大大提高了產品檔次以滿足客戶的需求。

2 生產流程及工藝條件

2.1 生產流程：

上排→脫脂→水洗→溢流水洗→堿蝕→水洗→溢流水洗→中和→水洗→溢流水洗→電解氧化→水洗→溢流水洗→溢流純水洗→單鎳鹽電解著色→回收水洗→回收水洗→溢流水洗→熱純水洗→純水洗→電泳→回收水洗→回收水洗→晾干→固化→下排→檢驗包裝

2.2 主要工作槽工藝條件

3 單鎳鹽住化法電解著色的概要

單鎳鹽住化法電解著色是將6-20um硫酸陽極氧化膜鋁材，浸入含有特定濃度的硫酸鎳和硼酸溶液中，通過特殊的正電壓和負電壓波形，使得鎳離子在陽極氧化膜膜孔底部均勻電解析出，從而使得型材得到穩定均勻的著色效果。
住化法著色電源使用極性反轉整流器，用高速度的極性發生變化，正通電和逆通電相互交換，根據著色處理的深淺要求使通電波形發生變化，從而可以得到再現性、均勻性良好的著色產品。根據逆通電電壓的變化，單純使用高逆通電電壓，可將著色過深的產品進行脫色處理。

A、逆通電（底層處理）

由于通電使得槽液中的H3B03分解，B033-流向正極氧化膜的抵抗層，對抵抗層的厚度進行調整，使厚的變薄，薄的變厚，從而使抵抗層的抵抗值均一，以便得到均勻著色。

B、正通電（著色時）

利用極性反轉，用同上述相同的原理，將被電解的Ni2+流向抵抗層，到達后進行金屬還原，變成金屬顯色。

深色處理時，H+、Ni2+、Na+一同流向抵抗層，H+、Na+一同到達抵抗層后，由于Na+的原因會產生氧化膜剝落現象。另外，如果產生大量氫氣也會產生同樣的現象。為了防止這一現象，采用周期內正通電、逆通電相交發生，從而防止H+、Na+到達正抵抗層的循環反轉方式，因此即可得到深色處理，又可防止膜層脫落。

D、逆通電（褪色處理）

由于通電的原因造成顏色過深的時候，用比通常的逆通電電壓高的正電壓來處理，可進行褪色處理。

著色狀態評價：

逆通電，正通電時的電流值，對最大值的逆通電最大電流用（A+）表示；

正通電時的最終電流用（TA+）表示，在此通過TA+/A+ = T（評價值）確認整通電電流值下降的幅度。T值處于0.8以上，著色狀態為優良，均勻化較好。

住化法的工作波形圖：

波形是單鎳鹽電解著色的最重要環節，需要能提供專用波形并能調節的特殊電源，這是保證均勻穩定著色的前提條件。

著淺色時，按照基本波形進行，其中正、負電壓，正、負軟啟動時間可調，增加負電壓及其工作時間可以增加顏色深度；

著深色或黑色時，需要在基本波形疊加1-N個相同或類似于基本波形的助波（N一般小于20）。

圖1 住化法的基本波形

圖2 褪色時使用正電壓部分，波形如下：

圖3 補色是使用波形如下：

4 均勻化著色的工藝控制

4.1 基材質量控制

住化法適用于6063合金和純鋁的硫酸陽極氧化膜。必須穩定控制基材的化學組成，同時控制好擠壓工藝、在線風冷速度及人工時效制度來保證金相組織的均勻化。尤其要注意6063合金的配比，當擠壓在線風冷不良、風速低的時候，鐵可能部分以β-AL-Fe-Si的合金相存在，它的存在會造成陽極氧化膜透明度下降，會造成著色后顏色渾濁，材質不良時也會造成氧化膜爆裂現象。

人工時效工序，需監控好時效溫度及時間，避免重時效導致的過時效引起β-AL-Fe-Si的合金相的過度析出，導致基材難上色、顏色淺的缺陷。

4.2 上排掛料質量

上排掛料要有足夠的料間距，間距要均勻。相對于傳統的錫鎳鹽著色，單鎳鹽著色要求型材與掛具的接觸更為良好，方能保證著色的均勻化。

上排要注意控制好每條導電梁的材料面積，保證每一批次材料的電流密度穩定，為著色均勻化創作條件。

4.3 前處理質量

前處理質量對著色的均勻化有深遠的影響，需保證前處理效果的一致性?？刂坪脡A蝕槽的濃度、溫度及處理時間，防止出現黑點、白斑等缺陷。另外，中和槽盡量不要加入硝酸，如使用硝酸的，則必須加強水洗效果，嚴防硝酸根帶進下一道工序。

4.4 電解氧化質量

穩定游離硫酸濃度，嚴格控制槽液溫度，保證氧化膜膜厚的均勻性及膜孔孔徑的一致性，為后續電解著色創造條件。需要注意的是，日常生產中，當氧化后水洗的溫度大大高于氧化槽溫度的時候，容易出現上下色差、局部淺色的缺陷。因此，需對氧化后水洗增設熱交換循環系統，控制氧化后水洗溫度與氧化槽液的溫度基本一致。

實際操作中，要保持生產流程的順暢性。當行車故障，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現上下色差；另外，為得到均勻穩定的著色效果，完成氧化工序的型材，在氧化槽內浸泡的時間不應超過1分鐘。

4.5 單鎳鹽電解著色槽操作控制

單鎳鹽電解著色槽液需要控制好雜質離子的含量，尤其是一價陽離子（K+、Na+、NH4+）以及Al3+的含量。一價陽離子的總含量控制在≤10ppm以內。

K+、Na+、NH4+等一價陽離子對著色過程的影響較大，當總含量超過20ppm的時候，有可能出現氧化膜爆裂、著色不均勻等缺陷；尤其是當中和效果不佳，而在中和槽中加入硝酸，則部分硝酸根會隨型材帶入到著色槽，并轉化成NH4+而影響著色槽的穩定性。

隨著電解著色處理量的不斷增加，Al3+含量會逐漸升高，為保證氧化膜孔徑的均勻、減少膜厚中Al3+對鎳離子電析出沉淀的不良影響，Al3+的含量控制在200ppm以下。

我司采用先進的除鈉、除鋁交換樹脂裝置，定期維護，保證槽液的穩定性。除鈉交換樹脂裝置還起到適當調低電解著色槽液pH值的功能，而除鋁交換樹脂裝置則起到適當提高電解著色槽液pH值的功能?，F時我司立式電泳生產線，每處理200噸著色型材，則進行一次除鈉除鋁操作，生產實踐證明，效果良好，對穩定單鎳鹽電解著色的均勻化非常重要。

5 結論

近年來為了適應大批量穩定生產，我司從日本引進了立式全自動氧化電泳生產線，配置單鎳鹽住化法著色設備，主要生產香檳色系列鋁型材。日常生產過程中主要問題是著色不均勻。我司通過從鋁棒、擠壓、人工時效、氧化著色等工藝的優化控制，提高其著色均勻性。立式全自動氧化電泳生產線具有產量大、處理效果均勻、產品合格率高、生產成本低等優點；單鎳鹽電解著色因其處理能力大、消耗低、均勻化好等優點，滿足立式全自動氧化電泳生產線的著色料生產需求。而單鎳鹽電解著色的工藝控制要求較傳統錫鎳鹽雙鹽著色高，因此在日常生產過程中，需要提高對基材材質、基材表面效果及氧化電泳生產線各工序的工藝監控，才能將立式全自動氧化電泳生產線及單鎳鹽電解著色的優點發揮到極致，使得氧化電泳型材的合格率達到99.5%以上。