[发明专利]一种铝材着金色的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属表面精饰领域，具体涉及一种金属电解着金色的工艺，更具体地说，涉及一种成本低、槽液寿命长可以获得金色纯正，均匀性良好的金属着色法。属于金属表面精饰处理应用领域。

背景技术

目前生产的着色膜主要是青铜色至黑色，近年来由于使用者的多样化也开始迫切需要其它色调的铝材，类似24K黄金的颜色（简称K金色或金色，即金黄色）是用户特别喜爱的色调。为了生产金色的铝材，人们提出了各种方法。例如：公昭60—8318专利提出了以AgNO₃—CuSO₄混盐着色液可获得橙色系，但由于铜与银不以固溶体合金形式沉积，故色调不易控制，而且在空气中易变色，特公昭58—30397，63—6638提出了在亚锡盐中加入可分解出单体硫的含硫化合物，如  酸等可获得金土色系的方法，特开昭58—117892提出在铬酸铵中加入金属盐如铁族盐可获得玫瑰金色的方法，但溶液不稳定，膜层易变色；特公昭55—51517提出改变电压在硫酸中两次阳极化，再在钼酸盐溶液中电解着色获得金杂色的方法。在硫酸中两次氧化效果不理想，不能稳定地获得预想的色调。查阅现有的文献，能提供着金黄色调工艺的可以概括如下，其中含量单位为g/L：

电解着色（金黄系列）配方及工艺规范

虽然获得金黄色的电解方法很多，除二氧化硒、硝酸银和高锰酸钾为着色主盐的方法用于生产外，还可用过镀金属金来实现，但后者成本太高，而且一般还会用到剧毒氰化物。刘孟军、蒋生结、张晓军在 CN1251396A 和CN1251395A 中提出的钛金黄色铝合金着色加工方法和电泳钛金黄色铝合金型材的加工方法采用二氧化硒为主盐，二氧化硒非常昂贵且色调偏红，无法得到K金色。CN1059476C采用硒盐和聚乙二醇、氧化物等组成的硒盐着色添加剂，电解实现铝合金的金黄色着色，但其所用溶液中酸及氧化剂的浓度都很高，通电时间相对也较长，电解槽液很快就需要更换，造成成本的增加。采用高锰酸盐能获得18K～24K色彩，已应用铝型材的着色生产中，但生产中始终存在如下问题：

1. 氧化膜易剥落。在电解着色和水洗后，金黄色表面上有时会出现“白点”；

2. 由于是金属氧化物MnO₄^-的着色反应，上色速度很慢；

3. 当铝型材工件大或形状复杂时，在工件凸位和凹位着色不均匀；

4. 生产质量不稳定，槽液老化很快，每25M³槽液平均着色300吨铝材就要排放一次，这样以来不仅成本很高而且污染环境。

目前的工艺处于如下恶性循环中：为了解决着色均匀性，提高着色速度，解决氧化膜易剥落问题采取的方法是延长着色时间、提高硫酸、高锰酸钾及添加剂浓度、提高槽液温度。一般高锰酸钾浓度达到8~20g/L，硫酸浓度25~35g/L，温度25~35℃。这种三高（高浓度H₂SO₄、高浓度KMnO₄及温度）的方法生产K金色，势必加速MnO₄^-分解、K⁺浓度快速速升高， MnO₄^-浓度快速降低，因此又得添加更多的硫酸和高锰酸钾。这样的恶性循环不仅化工原料消耗大，生产成本高，而且废品高、槽液老化快，导致经常排放槽液，带来很大的环保问题。

本发明分折上述高锰酸盐电解着金黄色存在着色速度慢、均匀性差，氧化膜易剥落主要原因，是着色离子为含氧酸根MnO₄^2-，不像其它金属离子（Sn²⁺、Ni²⁺、Co^2-等）泳动性差，当工件大或形状复杂MnO₄浓度低时，在工件的中间与两端，凸位和凹位易产生着色不均匀，在着色通电的初期因为电流流过多，在电流容易流过的地方，电流集中而着色浓，在电流难流过的地方，电流小而着色淡，这种着色差，即使延长时间也不变，导致整体难于着色。通过循环伏安曲线及电子探针的分析，可以认为KMnO₄—H₂SO₄溶液中，电解着K金的着色反应机理为：

H⁺+e → H_吸

H_吸+H+e → H₂↑