專利名稱：鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電解工藝方法，尤其涉及一種鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法。
已有的使用鋅錫合金的電解發(fā)色方法，由于鋅和錫的氧化還原電位差距很大，若直接使用陰極電解發(fā)色產(chǎn)生合金在實施方法上有困難，解決這個問題需要通過降低Sn+2的氧化還原電位、升高鋅Zn+2的氧化還原電位或者加大鋅和錫的離子濃度比來加以解決，如英國專利(Brit.pat.1408859)，電解液中使用的硫酸亞錫在5克/升以上，所以PH值必須控制在1至1.5之間方可產(chǎn)生灰色，由于調(diào)整PH值，使電解液的導電度(Conductivity)升高，不易控制，從而導致產(chǎn)生如下問題，1、產(chǎn)品表面硬質(zhì)皮膜產(chǎn)生軟化松落，2、顏色深淺變化快，不利于控制。
本發(fā)明的目的在于提供一種鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法，使該方法的工藝條件便于控制及操作，可降低電解液的原料成本，電解發(fā)色效果好，以提高鋁及鋁合金灰色系列產(chǎn)品的質(zhì)量。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明的鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法，包括脫脂、清水洗；堿蝕、清水洗；中和、清水洗；陽極處理、清水洗；電解發(fā)色、清水洗過程以及封孔過程，該方法采用交流電電解，電解液是由硼酸、硫酸鋅、硫酸亞錫、硫酸、硫酸亞錫穩(wěn)定劑和水組成，電解發(fā)色溫度為常溫，該方法采用30％的硝酸進行脫脂，采用10％的氫氧化鈉進行堿蝕，采用10％的硝酸進行中和，陽極處理是在180克/升濃度的硫酸溶液中，于18℃和17V直流電壓的條件下進行，處理時間為25分鐘，電解液中硼酸的組分為20至50克/升，其最佳組份為30至50克/升，硫酸鋅組分為30至90克/升，其最佳組分為40至70克/升，硫酸亞錫的組分為0.5至4.5克/升，其最佳組分為1.5至4.5克/升，硫酸的組分為10至50克/升，其最佳組分為15至35克/升，硫酸亞錫穩(wěn)定劑的組分為1至15克/升，其最佳組分為3至8克/升，所用交流電的電壓在10V至20V間，電解發(fā)色時間為6至15分鐘，硫酸亞錫穩(wěn)定劑可以是脂肪族多元有機酸，可以是芳香族有機酸，也可以是磺酸，還可以是將Sn+4還原為Sn+2的有機酸，脂肪族多元有機酸可以是酒石酸，芳香族有機酸可以是苯二甲酸，磺酸可以是甲基磺酸，封孔過程可以是在85℃的熱水中浸30分鐘進行的熱封孔，也可以是在含鎳量為2克升的水溶液中浸泡5至15分鐘進行的封孔處理。
本發(fā)明的鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法，使用交流電電解發(fā)色，電解液中加入鋅和錫的金屬鹽類化合物，通過硼酸和硫酸鋅的作用，生成鋅的復鹽，提高了鋅(Zn+2)的濃度，同時通過加大硫酸鋅的使用量，減少硫酸亞錫的的使用量，來提高Zn+2/Sn+2的離子濃度比，使Zn+2/Sn+2的離子濃度比為8∶1，從而使該方法的電解工藝條件便于控制，進而提高了鋁和鋁合金灰色系列產(chǎn)品的質(zhì)量。
本發(fā)明電解槽液受硼酸溶解度的限制，所以計算各組分的使用量時以硼酸為基點，再求出其他組分的使用量，硼酸在常溫下的溶解度，大約在50克/升，為了操作上的方便，采用30至40克/升的硼酸濃度，由此計算出硫酸鋅(ZnSO4·7H2O)的使用濃度為50至70克/升，硫酸鋅濃度再增加，對灰色的發(fā)色無多大幫助，反而增加成本，硫酸亞錫的濃度控制在5克升以下，有利于生產(chǎn)出均一灰色系列的電解鋁或鋁合金，電解槽液中加入硫酸，是為了增加電解發(fā)色時的電鍍能力(Throwing power)，以使電解發(fā)色中電流分布均勻，硫酸濃度控制在10至50克/升之間，如果少于10克/升，會使陰極效率過低，而導致著色時間過長且著色不均勻的問題產(chǎn)生，如果硫酸濃度高于50克/升，則會使產(chǎn)品氧化皮膜松化，發(fā)色后水洗前有退色現(xiàn)象，電解槽液中加入硫酸亞錫的安定劑是為了避免錫(Sn+2)的不安定性，硫酸亞錫安定劑可以是脂肪族多元有機酸、芳香族有機酸以及磺酸，其濃度在4克/升以下。
本發(fā)明的電解發(fā)色方法采用常溫下操作，電壓控制在10至20V之間，電流密度在0.4至1.4A/dm2之間，若低于0.4A/dm2時，發(fā)色時間過長而影響產(chǎn)量，若大于1.4A/dm2時，會造成產(chǎn)品硬質(zhì)皮膜破裂。
本發(fā)明電解發(fā)色的工藝條件，由于單位時間顏色變化小，在生產(chǎn)時容易控制產(chǎn)品的均一顏色，其從電解到開始呈現(xiàn)灰色需要6分鐘，由開始呈現(xiàn)灰色到呈現(xiàn)黑色需要12分鐘，而英國專利GB1408859的工藝方法，由于單位時間顏色變化大，在生產(chǎn)時不容易控制產(chǎn)品的均一顏色，且發(fā)色時間過長，鋁的表面氧化皮膜易于產(chǎn)生松化及脫落，其從電解到開始呈現(xiàn)灰色需要27分鐘，由開始呈現(xiàn)灰色到呈現(xiàn)黑色只需要3分鐘。
下面具體敘述實施例實施例一將表面積為19cm2的鋁先經(jīng)30％硝酸脫脂、清水洗以后，使用10％氫氧化鈉堿蝕再清水洗，然后用10％硝酸中和后再次清水洗備用，將陽極放在180克/升的硫酸溶液中，在18℃和直流電壓17V的條件下，處理25分鐘，用清水洗后備用，在電解槽中加入硼酸40克、硫酸鋅60克、硫酸25克、硫酸亞錫2.5克以及酒石酸1.5克，然后加水至1升，放入陽極及對應的碳電極，對鋁進行電解發(fā)色，電解發(fā)色的條件是，使用交流電，電壓控制在18V，電流密度控制在0.8A/dm2，溫度為25℃，發(fā)色時間控制在9分鐘，將經(jīng)電解發(fā)色后的鋁從電解槽中取出，用清水洗后浸入85℃的熱水中，浸泡30分鐘進行封孔處理，得到需要的灰色鋁品。
實施例二將表面積為18cm2的鋁合金先經(jīng)30％硝酸脫脂，清水洗后，用10％氫氧化鈉堿蝕再清水洗，然后用10％硝酸中和后再次清水洗備用，將陽極放在180克升的硫酸溶液中，在18℃和直流電壓17V的條件下，處理25分鐘，用清水洗后備用，在電解槽中加入硼酸30克、硫酸鋅50克、硫酸30克、硫酸亞錫3克、磺化水揚酸3克，然后加水至1升，放入陽極及對應的不銹鋼電極，對鋁進行電解發(fā)色，電解發(fā)色條件是，使用交流電，電壓控制在17.4V，電流密度控制在0.7A/dm2，溫度為25℃，發(fā)色時間控制在10分鐘，將經(jīng)電解發(fā)色后的鋁從電解槽中取出，用清水洗后浸入85℃的熱水中，浸泡30分鐘進行封孔處理，得到需要的灰色鋁合金產(chǎn)品。
實施例三將表面積為16cm2的鋁先經(jīng)30％硝酸脫脂，清水洗以后，使用10％氫氧化鈉堿蝕再清水洗，然后用10％硝酸中和后再次清水洗備用，將陽極放在180克/升的硫酸溶液中，在18℃和直流電壓17V的條件下，處理25分鐘，用清水洗后備用，在電解槽中加入硼酸30克、硫酸鋅50克、硫酸20克、硫酸亞錫1.5克、檸檬酸3克，然后加水至1升，放入陽極及對應的碳電極，對鋁進行電解發(fā)色，電解發(fā)色的條件是，使用交流電，電壓控制在18V，電流密度控制在0.8A/dm2，溫度為25℃，發(fā)色時間控制在9分鐘，將經(jīng)電解發(fā)色后的鋁從電解槽中取出，用清水洗后浸入含鎳量為2克/升的水溶液中，浸泡10分鐘進行封孔處理，得到需要的灰色鋁品。
綜上所述，本發(fā)明的鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法，工藝條件設(shè)計合理，可操作性好，生產(chǎn)中容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量好，克服傳統(tǒng)工藝方法的缺陷，達到預期的設(shè)計目的。
權(quán)利要求
1.一種鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法，其特征在于，該方法包括脫脂、清水洗；堿蝕、清水洗；中和、清水洗；陽極處理、清水洗；電解發(fā)色、清水洗過程以及封孔過程，該方法采用交流電電解，電解液由硼酸、硫酸鋅、硫酸亞錫、硫酸、硫酸亞錫穩(wěn)定劑組成，電解發(fā)色溫度為常溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法，其特征在于，所述脫脂過程是采用30％的硝酸進行脫脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法，其特征在于，所述堿蝕過程采用10％的氫氧化鈉進行堿蝕。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法，其特征在于，所述中和過程采用10％的硝酸進行中和。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法，其特征在于，所述陽極處理是在180克/升濃度的硫酸溶液之中，于18℃和17V直流電壓的條件下進行，處理時間為25分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法，其特征在于，所述電解液中硼酸的組分為20至50克/升，其最佳組份為30至50克/升，硫酸鋅的組分為30至90克/升，其最佳組分為40至70克/升，硫酸亞錫組分為0.5至4.5克/升，其最佳組分為1.5至4.5克/升，硫酸的組分為10至50克/升，其最佳組分為15至35克/升，硫酸亞錫穩(wěn)定劑的組分為1至15克/升，其最佳組分為3至8克/升。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法，其特征在于，所述交流電的電流密度為0.4至1.4A/dm2，其最佳的電流密度為0.6至1.0A/dm2，交流電壓在10V至20V之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法，其特征在于，所述電解發(fā)色時間為6至15分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法，其特征在于，所述封孔過程可以是在85℃的熱水中浸30分鐘進行的熱封孔，也可以是在含鎳量為2克/升的水溶液中浸泡5至15分鐘進行的封孔處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、6所述的鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法，其特征在于，所述的硫酸亞錫穩(wěn)定劑可以是脂肪族多元有機酸，可以是芳香族有機酸，也可以是磺酸，還可以是能將Sn+4還原為Sn+2的有機酸。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法，其特征在于，所述脂肪族多元有機酸可以是酒石酸，芳香族有機酸可以是苯二甲酸，磺酸可以是甲基磺酸。
全文摘要
鋁及鋁合金的電解發(fā)色方法,是一種將鋁或鋁合金經(jīng)交流電電解發(fā)色成為灰色鋁材的方法,該方法是將鋁或鋁合金材料經(jīng)脫脂、水洗;堿蝕(etching)、水洗;中和、水洗;陽極電解處理、水洗;電解發(fā)色、水洗及封孔處理過程而得到灰色鋁材,該電解發(fā)色方法的特點是,在常溫下,采用交流電進行電解發(fā)色,電解液中含有鋅和錫的金屬鹽類。
文檔編號C25D11/22GK1181426SQ9612028
公開日1998年5月13日 申請日期1996年11月5日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月5日
發(fā)明者謝根旺 申請人:謝根旺