洪 濤，陸健林，何 旭

（深圳市華加日西林實業(yè)有限公司，深圳518122）

鋁合金陽極氧化黑色料端頭發(fā)紅問題探討

洪 濤，陸健林，何 旭

（深圳市華加日西林實業(yè)有限公司，深圳518122）

通過對鋁型材陽極氧化電解著色各個工序進(jìn)行試驗調(diào)查，找出豎掛型材電解著黑色時上端頭發(fā)紅的原因，并揭示了氧化后水洗工序?qū)﹄娊庵伾挠绊憽?/p>

電解著色；氧化后水洗；端頭發(fā)紅

圖1 型材上掛方式及端頭發(fā)紅問題揭示

1 問題描述

鋁型材經(jīng)過陽極氧化之后，進(jìn)行單鎳鹽電解著色，顏色由淺到深，從香檳色、淺與深的青銅色一直到黑色[1]。由于黑色系的特殊性（著色時間長，著色電流、電壓高、黑色表面易反映問題等），黑色在日常生產(chǎn)中，難度最大，問題最多。主要有顏色不黑、起粉、小白點、局部變色等等。

其中，局部變色問題，在豎掛型材上最易出現(xiàn)。本文中所講的局部變色指的是端頭發(fā)紅，由于端頭色淺，與其它部位黑色顏色比較，即顯現(xiàn)出端頭發(fā)紅的現(xiàn)象。一般是在上端頭2mm以內(nèi)的地方極易出現(xiàn)，如圖1所示。以下通過多次的試驗及調(diào)查，并結(jié)合排除法，找出端頭發(fā)紅問題的發(fā)生源。

2 問題調(diào)查

2.1 確定端頭發(fā)紅出現(xiàn)的位置

（1）倒掛試驗：將型材倒掛，即上端頭用橡膠圈掛住，下端頭用鋁鉤固定。結(jié)果顯示，倒掛型材上端頭都發(fā)紅。

（2）上端頭接料試驗：先掛10cm的短型材，然后，再在短型材下排掛正常型材。結(jié)果表明，短型材上端頭發(fā)紅。

由試驗（1）（2）可確定，端頭發(fā)紅只發(fā)生在上端頭，與材料特性、上端頭是否是導(dǎo)電端無關(guān)。由此，再進(jìn)行著色槽液的調(diào)查。

2.2 著色工序調(diào)查過程

（1）增大著色槽液循環(huán)量：清理著色槽液循環(huán)分配管小孔、循環(huán)管道、熱交換器，用以增加著色槽循環(huán)量。端頭發(fā)紅無改善。

（2）降低著色槽液液位：降低著色槽液液位至豎掛型材上橫梁之下、型材上端頭之上（即將豎掛材料上端頭與液面距離拉近）。端頭發(fā)紅無改善。

（3）加長鋁鉤：用長度增加1倍的鋁鉤掛料，將豎掛材料上端頭與液面距離拉遠(yuǎn)。端頭發(fā)紅無改善。

（4）打磨著色槽極板：用砂輪片打磨著色槽極板，更換腐蝕較薄的極板，緊固極板螺絲，打磨極板與橫梁接觸點。端頭發(fā)紅無改善。

（5）著色槽液去雜質(zhì)：通過連續(xù)精制處理，提高著色液pH至5.4以上，過濾除去著色槽液中的鐵、鋁等陽離子雜質(zhì)。端頭發(fā)紅無改善。

通過試驗（1）～（5），可排除著色工序?qū)Χ祟^發(fā)紅的影響。由此，再進(jìn)行著色前工序（氧化后水洗工序）的調(diào)查。

2.3 氧化后水洗工序調(diào)查過程

（1）在氧化后水洗工序中，可能會引起顏色變淺的原因主要有以下三個方面，見表1。

表1 氧化后水洗工序影響因子

（2）豎掛材料上端頭發(fā)紅，可能是由于氧化后水洗槽pH值或溫度的分布不均勻，槽液上層某一種影響因子偏高（長），導(dǎo)致豎掛材料上端頭顏色變淺。下面選擇pH值進(jìn)行反向試驗驗證。

（3）調(diào)高pH值反向驗證：氧化后到著色前共有4道水洗，選取第一水洗、第二水洗為一組，由第二水洗開溢流至第一水洗，測量pH值變化，并觀察生產(chǎn)情況。操作方法及結(jié)果如圖2和表2所示。

圖2 氧化后水洗溢流示意圖

表2 pH值變化及端頭發(fā)紅情況跟蹤記錄表

從表2統(tǒng)計數(shù)據(jù)中可以看得，21日～28日期間，開溢流，第一水洗pH值由0.7→1.0以上，第二水洗pH值由1.8→2.0以上，則發(fā)生批量不良；而用酸回調(diào)pH值后，則不良消失。

（4）型材橫掛驗證：將豎掛型材改為橫掛，并將氧化后第一水洗加溫蛇形管抬高，即槽液下層不加溫，槽液上層加溫。得到的結(jié)果是，最上面2～4支料邊角發(fā)紅（等同于豎掛方式的情況下，上端頭發(fā)紅）。此試驗可驗證溫度的分布不均勻，是產(chǎn)生豎掛材料上端頭發(fā)紅的主要原因，與掛料方式無關(guān)。

3 原因確認(rèn)及機(jī)理分析

從以上試驗中可以初步確定：氧化后水洗槽溢流后，pH值發(fā)生變化可致使豎掛型材端頭發(fā)紅，結(jié)合氧化后水洗其它幾個影響因子，如：氧化后水洗pH值分布不均勻、溫度分布不均勻，也都會使豎掛材料端頭發(fā)紅。下面就pH值的不均勻性進(jìn)行機(jī)理分析。

（1）氧化后第二水洗開溢流至第一水洗后，第一水洗、第二水洗pH變化情況如圖3所示。

圖3 pH值變化趨勢圖注：-1、-2為水洗槽液面處取樣；-3、-4為水洗槽底部取樣

圖3表明，開溢流后液面處pH值不斷升高，而槽底部pH值較穩(wěn)定。

（2）由于開溢流后液面處pH值升高，槽底部pH值較穩(wěn)定，即產(chǎn)生豎掛型材上端頭發(fā)紅，而其它部位顏色正常。

（3）反應(yīng)機(jī)理：型材氧化后，在水洗水中發(fā)生以下水合反應(yīng)，與水結(jié)合成拜耳體三水合氧化鋁[2]，使氧化膜孔輕微封閉。

水洗水pH值偏高，則有利于上述反應(yīng)進(jìn)行，使膜孔封閉度提高，氧化膜活性度下降，著色能力下降，顏色變淡。同樣，若水洗槽溫度分布不均勻，槽液上層溫度較高，則豎掛型材上端頭處氧化膜孔封孔度提高，顏色變淡。

（4）基于以上分析，氧化后水洗時間也不能過長，否則會加重上端頭發(fā)紅的趨勢，或整體顏色變淺。

4 結(jié)論

氧化后水洗工序?qū)τ陔娊庵挠绊懞艽螅垡簆H值、溫度分布不均勻會導(dǎo)致豎掛型材上端頭發(fā)紅；浸泡時間過長，會導(dǎo)致整體顏色變淺。因此，有必要對氧化后水洗工序進(jìn)行嚴(yán)格控制。

（1）對氧化后水洗增加槽液循環(huán)過濾系統(tǒng)，使槽液pH值、溫度分布均勻。

（2）對氧化后水洗須采取小流量長時間補(bǔ)水的方式進(jìn)行溢流，防止突然大流量補(bǔ)水導(dǎo)致槽液pH值分布不均勻。

（3）對氧化后水洗增加熱交換系統(tǒng)，對槽液溫度進(jìn)行管控，溫度不能過高。

（4）收窄氧化后水洗pH值控制的范圍，防止pH值波動較大。

（5）對氧化后水洗浸泡時間進(jìn)行管控，適當(dāng)縮短浸泡時間。

[1]朱祖芳.鋁合金陽極氧化與表面處理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.1

[2]吳小源，劉志銘，劉靜安.鋁合金型材表面處理技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009.4

Discussion on Problem of End of Black Material for Aluminum Alloy Anode Oxidation

HONG Tao,LU Jian-lin,HE Xu
(Shenzhen huajiari resistant Industrial Co.,Ltd.,Shenzhen 518122,China)

Through investigating and testing each working procedure for aluminum anodizing electrolytic coloring,cause of upper end becoming red were found out,when vertical hanging profile electrolytic blackness was done,and washing process after oxidation for electrolytic coloring effect were revealed in this paper.

electrolytic coloring;washing after oxidation;reddish upper head

TG379

B

1005-4898(2017)06-0051-03

10.3969/j.issn.1005-4898.2017.06.10

洪濤（1987-），男，廣州人，從事鋁型材陽極氧化技術(shù)工作。

2017－08－30