鋁型材陽極氧化電解著色工藝技術發展現狀分析

    慧聰表面處理網訊：鋁陽極氧化膜具有多孔性和可吸附性，是最理想的著色載體。通過著色不僅可以提高產品的裝飾性和耐蝕性，同時給鋁製品表面以各種功能特徵，增加商業價值。目前已經開發出很多氧化膜著色技術，大體上可以分為化學著色和電解著色。

    我國的電解著色技術開始於上世紀80年代，目前基本上以單鎳鹽、單錫鹽或錫－鎳混合鹽電解著色為主。交流著色是以錫－鎳混鹽、錫鹽電解著色工藝為主，採用交流著色控制顏色的深淺，主要是靠電壓和時間來控制。此工藝存在顏色單一、著色液的穩定性和分散性差等問題，一直以來均未得到很好解決。且需要加入一些添加劑，提高其電解著色溶液的抗雜質幹擾能力。直流著色以單鎳鹽為主，單鎳鹽注化法著色是採用帶換向的直流著色控制顏色深淺，通過調節波形和時間周期來控制；該工藝具有槽液穩定、著色均勻性好、重複性好、色調穩定。

    鋁型材陽極氧化表面處理產生的廢水處理一直是環保的關注點，廢水主要來源於水洗槽的排放，為了減少化學藥品的消耗和減少廢水的排放，儘量回收循環利用化學藥品，最終達到節能減排的目的。

    一、生產控制

    1、生產工藝參數與環保對比表1

    生產工藝參數與環保對比表

    2、化工損耗與著色時間表2

    化工損耗與著色時間表

    從表1、表2可知，單錫鹽或錫－鎳混鹽由於要提高亞錫離子的穩定性，通常加入含有不同成分和濃度的有害的有機還原劑和絡合劑，來提高槽液壽命，這些對環境影響都較大，化工耗用量較大。且著黑色料的時間相對比單鎳鹽要增加兩倍以上，電能損耗高；而單鎳鹽生產線配置了回收裝置，既可以降低生產成本，又能夠降低鎳離子的汙染與排放。

    二、優缺點

    1、錫鹽著色

    錫鹽著色又分為單錫鹽著色和錫－鎳混鹽著色，在鎳－錫混鹽著色過程中，鎳離子並未沉積在氧化膜孔隙裡，只起輔助作用，所以錫－鎳鹽著色也可稱為錫鹽著色。

    錫鹽著色在控制上相對單鎳鹽來說相對簡單，且設備成本投入較低，在氧化臥式生產線上應用較廣；但錫鹽著色槽液中的SnSO4極易氧化生產四價錫沉澱；槽液中為雙鹽混合生產，鎳離子無法回收，水洗後隨廢水排到廢水處理站進行處理，增加廢水處理難度。此兩種著色法均需加入添加劑，以保持槽液的澄清與穩定；當生產到一定量時，槽液易渾濁，需停產進行再生、沉澱處理，以獲得澄清的槽液，否則槽液渾濁則產品質量無法保證。在立式生產線採用錫鹽著色，由於槽體比較深，一般在7米以上，四價錫沉澱會造成槽液濃度不均勻，呈梯度狀態，著色時易產生明顯的上下色差。錫鹽著色存在耐候性的缺陷，隨著日照時間的增加逐漸有褪色跡象產生。

    2、注化法單鎳鹽著色

    採用帶換向的直流電著色，以H3BO3為緩衝劑來穩定槽液的PH值，通過特殊的正電壓和負電壓波形，使鎳離子在陽極氧化膜孔底部均勻地電解析出，而使著色的鋁合金型材得到穩定、均勻的色澤。

    顏色深淺通過計算助波的數量來控制，深色料需要在基本波形上疊加1～N個相同或類似於基本波形的助波，以達到做深色料的目的。

    注化法單鎳鹽著色工藝的鎳離子含量很高，著色後型材表面帶出量很大，水洗槽液直接排放即浪費又汙染環境，採用RO反滲透原理方法進行回收處理。經回收處理過的廢水可直接排放而不會對環境造成危害。

    2.注化法單鎳鹽著色1RO回收原理

    RO是施加溶液滲透壓以上的壓力（普通為10㎏／㎝2）時，由半透膜透過著色液的水分，而鎳離子被阻止透過而殘留於膜面的方法,使溶液中的鹽類、離子等均被保留於膜面而達到分離目的。

    RO回收原理

    2.2回收流程

    回收流程

    鎳回收處理系統用於回用著色槽中的鎳離子，從著色槽過來的槽液通過加壓進入過濾器中除去水中的顆粒物及膠體，進入鎳回收處理系統。槽液中的鎳離子被交換、吸附、富集，獲得較高濃度的含鎳回收液，重新回用於著色槽中。另一方面，槽液經過系統的處理後，除去絕大部分雜質及鎳離子，從而水質變好，並可以回用到生產過程中。整個系統可以實現廢水和鎳的雙回收，具有較好的經濟與環境效益。處理後的水直接回用於水洗槽循環再利用，該回收裝置有效地降低了鎳離子的損耗，為企業降低排汙費，創造經濟效益，提升產品質量，還能達到環保、清潔的要求。

    經回收處理後水中鎳離子較低，經RO2生產中帶出的量很少，與其它生產廢水一起流到廢水站統一處理。

    在實際生產中，所有的硫酸鎳並非用於陽極氧化膜微孔鎳離子電沉積著色，而是2/3以上的硫酸鎳溶解在清水並隨型材帶出的清水而排出；單鎳鹽注化法著色工藝不使用添加劑，又設有RO回收裝置，鎳鹽可回收、利用，損耗低、環保。安裝了鎳回收裝置，按氧化立式線年產著色料6000噸能力計算，每年可減少約15噸左右硫酸鎳的排放。

    優點：節能：10～15μm氧化膜就可做出均勻性黑色料。省時高效：純黑料著色時間為6～7分鐘，比傳統著色時間省時2/3。損耗低：一個著色槽就可連續、批量性生產包括香檳料、古銅料及黑色料。且著色色調穩定、再現重複性好、色澤均勻、型材耐候性好。

    錫鹽（或錫-鎳鹽）存在電解著色添加劑，含有不同成分和濃度的有害的有機還原劑和絡合劑，嚴重影響廢水處理排出水的COD和BOD等汙染指標。而錫-鎳鹽槽液既存在有機還原劑絡合劑又有鎳離子的雙重汙染，同時絡合劑還影響雙鹽中鎳離子的去除。單鎳鹽槽液成分很簡單，也沒有有機還原劑絡合劑存在，其鎳離子去除比較簡單容易，而且提高自動化程度。因此單鎳鹽的排出水處理都比錫-鎳混合鹽方便，也就是環境保護處理措施相對比較簡便。

責任編輯：王倩5