第６３卷第２期 有 色 金 属 Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ ＭｅｔＭｓ Ｖ０ｌ ６３．Ｎｏ．２ Ｍａｖ ２ ０ ｌ ｌ ２ ０ １ １年５月 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—０２１１．２０１１．０２．０２３ 消光复合电泳铝型材的生产技术与实践 罗士炷 ，陈 俭 ，何家金 ，王小兵 （１．广东坚美铝型材厂有限公司，广东佛山５２８２３１； ２．广东新合铝业有限公司，广东佛山５２８２２６） 摘 耍：通过 产实践，考查消光复合电泳铝合金型材生产工艺参数对产品颜色的影响。在严格控制消光复合电泳生产工 艺技术参数的条件下，产业化生产消光复合电泳铝合金型材是完全可行的。 关键词：金属材料；铝合金型材；消光复合电泳；表面处理 中图分类号：ＴＧ１４－６．２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００ １—０２１１（２０１１）０２～００９６—０４ 铝型材表面处理的电泳技术首创于２０世纪６０ 年代，后来又发明了消光电泳漆。电泳涂漆技术促 进了消光漆工业生产的发展。上世纪末出现了新型 ２０１ｘｍ的有色有机覆盖层，消光复合电泳铝型材是 一种高新技术产品，整个工艺流程较长，较为复杂的 电化学和胶体化过程，产品具有优良特性。（１）型 材表面能够消除强烈的镜面反射光线，除吸收一部 分光线外，其余光线均以漫反射形式反射到四周，不 彩色消光电泳漆和消光复合电泳铝型材产品。我国 于２１世纪初期开始引进类似生产线，目前国内彩色 电泳铝型材生产线已有十多条，所采用的涂料和设 备档次差别较大，生产的彩色电泳铝型材产品档次 产生对环境的光污染。（２）型材颜色为涂膜本身与 基材电解着色的复合色，产品的外观颜色丰富，不仅 可以生产着色本色的型材产品，还可以通过改变着 色颜色，搭配不同电泳涂层膜厚，使最终产品的颜色 多姿多彩。另外，还可以根据装饰装修的需要确定 高低不同。 １ 有色消光复合电泳原理及产品特性 有色消光复合电泳是基于普通阳极透明电泳基 础上的进一步发展。其原理是以铝型材作为阳极， 在直流电的作用下，进行阳极电泳。带电荷的涂料 色调，而满足各种装饰的需求，且外观沉稳庄重，富 丽而不失典雅。（３）型材的漆膜厚度较有光电泳型 材高，由于颜料的填充作用，漆膜的硬度及耐磨性都 有较大的提高。 粒子附带颜料粒子在电场作用下，向被涂型材移动， 使电泳涂料中树脂的胶体粒子沉积在铝型材表面， 形成一层有色的漆膜。 消光电泳漆一般由丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂、 颜料、溶剂、中和剂及添加剂等组成，通过胶体粒子 ２有色消光复合电泳型材生产工艺流程 消光复合电泳铝型材的原始材料为挤压后经过 人工时效处理的铝型材，经前处理采用ＡＣ酸性脱 内架桥法，应用热流平抑制性，得到外观平滑、均匀 的涂层，析出时微观凹凸不平的涂膜在烘烤过程中 基本上没有变化，而形成半透明的消光涂膜。消光 程度可通过调整高光漆和消光漆的比例获得。由于 脂剂脱脂、碱洗或酸洗、硫酸中和。铝型材氧化着色 处理，采用硫酸阳极氧化及单镍盐直流反向电解着 色，生产工艺流程如图１所示。 ３ 工艺过程技术条件 ３．１前处理工艺 涂膜的半透明性，产品的最终颜色收决于型材的底 色和漆膜颜色的复合。 铝型材经消光复合电泳后，形成膜厚度为１５～ 收稿日期：２０１０—０７～Ｉ６ 作者简介：罗士炷（１９８３一），男，江西泰和县人，助理工程师，主要 从事化学Ｊ 艺与工程、铝合金型材表面处理技术等方面 的研究。 与常规铝型材表面处理方法相同，包括脱脂、碱 蚀、中和。碱蚀时间可根据型材表面状况及槽液温 度确定。碱蚀槽液含游离ＮａＯＨ ５０～５５ｇ／Ｌ，铝离子 ４５～７０ｇ／Ｌ。中和槽含游离硫酸ｌ８０～２２０ｇ／Ｌ． ３．２阳极氧化工艺 采用硫酸电解液直流电阳极氧化。电解液含硫 第２期 罗士炷等：消光复合电泳铝型材的生产技术与实践 ＋ ｌ强风吹干Ｉ ｌ Ｒ０２水洗ｌ 千 ｌ热纯水洗 ｌ ｌ ｌ＋ ｌ纯水洗２ Ｉ ｌ 堡ｌ 十ｌ 纯水洗１ ｌ ｌ 冷却ｌ ＋ 镍盐电解着色 产品下柴（检验） 图１ 有色消光复合电泳型材生产工艺流程 Ｆｉｇ．１ Ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ ｏｆ ｍａｔｔ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｐｒｏｆｉｌｅｓ 酸１６５～１８５ｇ／Ｌ、三价铝离子１２～１８ｇ／Ｌ，电解液温 度２１±２ｃｃ，电流密度１２０～１４０Ａ／ｍ ，直流电压１５ ～１７Ｖ，氧化时间３０～６０ｍｉｎ。 氧化膜厚度的变化会引起后续电泳漆膜厚度的 变化，从而产生产品颜色的差异，常用控制电流密度 的方式进行氧化，氧化膜厚度一般控制在ｌ０～ １２ ｍ，膜厚差在±２．５ ｍ内对颜色无明显影响。后 道工序着黑色生产蓝灰色消光电泳型材时，氧化膜 厚度应适当提高到１５～１７Ｉｘｍ，否则难以着色成真 正的黑色。 ３．３电解着色工艺 电解着色颜色深浅，对最终产品的颜色起着决 定作用，因而在生产过程中应尽量减少着色色差。 采用镍盐直流反向电解着色工艺，可改变传统单镍 盐的着色槽液分散能力差和着色不均匀等缺陷。表 １着色槽的工艺技术参数如表１所示。 表１着色槽的工艺技术参数 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａ １ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｐｉｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｒｏｕｇｈ ３．４热纯水洗工艺 热纯水洗的目的是去除氧化膜微孔中残留的硫 酸根和其他杂质离子，防止污染电泳槽液。水洗温 度一般控制在６５～８１）ｃＩ＝，时问２～８ｍｉｎ，水温高可适 当缩短水洗时间，电导率控制在３０～８０ｉｘｓ／ｃｍ，ｐＨ 控制在４．０～６．０。 ３．５消光电泳工艺 电泳的工艺参数为：电压１２０～１８０Ｖ；电流密度 １０～１５Ａ／ｍ ；槽液温度２０～２５℃；槽液含固量１０％ ～１３％；时间２～５ｍｉｎ；电泳漆膜厚度ｌ５～２０１ｘｍ。 电泳漆膜的厚度会影响到最终复合色的深浅， 因而漆膜厚度尽量控制在一个较小的范围内，一般 允许在±２ ｍ的范围内波动。 ３．６干燥和烘烤工艺 铝型材进烘烤炉前将要其表面的水晾干，否则 型材烘烤时，表面的水珠挥发后，会留下水滴斑痕， 一般需滴于１５～２０ｍｉｎ。滴干水后的型材进入烘 烤，其烘烤温度为１６０～１９０￣Ｃ，时间３０～４０ｍｉｎ，炉 温低时可适当延长烘烤时间，反之亦然。 ４试验结果与讨论 ＿『 ４．１ 试验结果 ０ ５ ｛０ 乏 ∞ ∞ ∞ 佛 ５ ０ ５ ０ Ｓ ０ 按照工艺技术条件，试验结果如图２～４所示。 ＼ ＼ ・ ／＼ ・ａ ， ／ ’飞 ／８ ７ ６ ． ５ ４ 一Ｊ ３ ２ ｌ ０ Ｉｔ－一 ０ 一 ０ Ｏ ０ ０ Ｏ Ｏ ０ ｎ ５１ ５１．５ ５２ ５２．５ ５３ ５３．５ ５４ ５４．理 ５ ５５ 型材电导率ＩＡＣＳ％ 图２ 导电率对产品颜色的影响 Ｆｉｇ．２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔ ｃｏｌｏｒ Ｖ＋ １ Ｓ Ｖ 电压Ｖ。 图３着色波形示意 Ｆｉｇ．３ Ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｃｏｌｏｒｉｎｇ ｏｓｃｉｌｌｏｇｒａｍ ９８ 有色金属 第６３卷 颜色略为转白。电泳漆膜厚度越小，产品颜色越深。 漆膜的控制方式采用定库仑量管理，且库仑计 的调整精度为ＡＭ，可减少漆膜的波动性，实现对型 铝 型 材漆膜厚度的精确控制。 （５）在电泳工作时，消光电泳槽液循环泵的频 材 率较不电泳时有所下降，有利提高漆膜的稳定性。 （６）关于电泳型材品质控制。（ａ）每日测定电 泳槽及Ｒ０１水洗槽和Ｒ０２水洗槽的ｐＨ、电导率及 电泳初期 ０ 固体含量，并及时调整。由于溶剂的挥发，造成溶剂 含量下降，会直接影响到成膜能力，需适时进行溶剂 补充。（ｂ）消光电泳漆含有色浆成分，短时停产时 应不能停止槽循环，以免色浆沉淀。不生产时，槽液 温度需控制在２７℃以下。（Ｃ）补充涂料时，要充分 搅拌均匀后再向加料槽添加。（ｄ）日常生产中应检 查确认产品的光泽度变化趋势，并及时给予调整。 （ｅ）涂料保管要注意贮存温度，一般应控制在５～ ３５℃，以及涂料贮存期限要坚持先进仓先使用，后进 仓后使用的原则。对酸碱类物质，不要与涂料混放， 应分别存放保管。（ｆ）有条件的地方应对每道工序 的质量情况进行监控，至少应控制三点，即前处理后 图４不安定层形成示意 Ｆｉｇ．４ Ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｕｎｓｔｅａｄｙ ｃｏａｔ ｆｏｒｍｉｎｇ ４．２讨论 （１）挤压的铝型材经过时效后的坯料，其导电 率差异在１．５％ＩＡＣＳ以上，对产品颜色的均一性有 较大的影响，如试验结果图２所示。因此，必须控制 好时效条件，炉内温度的误差应在１０￣Ｃ以内，即± ５℃。 （２）镍盐直流反向电解着色工艺采用定电压， 其着色波形如图３。其单排处理面积的差异，在同 一电压下，着色电流密度不一致。其中着色负电压 进电泳槽前工件表面状况、电泳水洗后人烘烤炉前 的涂膜情况、烘烤后成品涂膜质量情况。 Ｖ２下的电流密度与正电压Ｖ１下的电流密度比例 调整控制应在０．８～０．９：１，这样，可提高着色的均 一性。 ５ 结语 由于彩色消光电泳涂漆铝型材具有漆膜硬度 高、耐腐蚀性能好，特别强的耐候性，自沽能力强，光 污染少，色彩多样化等优点，适应广大市场用户的需 要。彩色消光电泳涂漆铝型材在国外已有较高的市 场占有率，产销量已呈逐年上升的趋势。可以预测， （３）如试验结果图４所示，消光电泳槽液中因 含颜料及固性成分较多，在电泳后期，在电的作用下 泳动到阳极，致使型材表面附近的槽液浓度及粘性 增大，易产生不安定层。通常控制好电泳后的水洗 条件，可以除去不安定层。消光电泳后设有后浸泡 时问３０～６０ｓ，除去不安定层的效果更理想。 彩色消光电泳涂漆铝合金建筑型材的消费，将成为 铝型材市场的一个重要发展方向，发展前景十分广 阔。 （４）在底材着色为同一颜色的条件下，消光复 合电泳产品的颜色受电泳漆膜厚度的影响。随着电 泳漆膜厚度增加，产品颜色指数Ｌ值加大，即产品 参考文献： ［１］吴锡坤，刘静安，周家荣，等．铝型材加工实用技术手册［Ｍ］．长沙：中南大学出版社，２００６：９２４—９５９ ［２］余泉和．铝型材彩色消光清漆电泳工艺［Ｊ］．电镀与精饰，２００３，２５（３）：７—９． ［３］吕萍英．铝材及铝制品的电解抛光处理［Ｊ］．轻金属，１９９２（２）：５８—６３． ［４］朱祖芳．铝型材表面处理技术发展之过去和未来十年［Ｊ］．电镀与涂饰，２００２，２１（２）：４４—５Ｏ． ［５］黄建祯，杨成忠．消光材颜色控制［Ｃ］／／ＬＷ２００７铝型材技术（国际）论坛文集，２００７：６７６—６７９． ［６］史宏伟．铝型材消光电泳［Ｃ］／／ＬＷ２００７铝型材技术（国际）论坛文集，２００７：６７４—６７５． 第２期 罗士炷等：消光复合电泳铝型材的生产技术与实践 ９９ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｍａｔｔ ＥｌｅｃｔｒＯｐｈｏｒｅｓｉｓ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｐｒｏｆｉｌｅｓ， ＬＵＯ Ｓｈｉ—ｗｅｉ ，ＣＨＥＮ Ｊｉａｎ ，ＨＥ Ｊｉａ－ｊｉｎ ，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ—ｂｉｎｇ （１．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｊｉａｎｍｅｉ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｐｒ￣ｌｅ Ｆａｃｔｏｒｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｆｏｓｈａｎ ５２８２３ １，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｘｉｎｈｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｆｏｓｈａｎ ５２８２２６，Ｇｕａｎｇｄａｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｔｔ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｌｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｉｔ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｔ ｔｈｅ ｍａｔｔ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｉｎ ｂａｔｃｈ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔｒｉｃｔｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ；ａｌｕｍｉｎｕｍ ｐｒｏｆｉｌｅｓ；ｍａｔｔ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ；ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ （责任编辑张振健） （上接第８９页，Ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ ｆｒｏｍ Ｐ８９） Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐＨ ｏｎ Ｃｏｐｐｅｒ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｘｕ Ｊｉａｎ—ｌｉｎ ，ＣＨＥＮ Ｊｉ—ｄｏｎｇ ，ＹＡＮＧ Ｓｈｕ—ｈｕａ （１．ａ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｇａｎｓｕ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｎｏｎ－ｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ｂ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｎｏｎ－ｒｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌ Ａｌｌｏｙｓ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｔｈｅ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｈａｏｘｉｎｇ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ，Ｓｈａｏｘｉｎｇ ３ １ ２０ １ ７，Ｚｈ ａｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｃｏｐｐｅｒ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｓｏｄｉｕｍ ｄｏｄｅｃｙｌ ｓｕｌｆａｔｅ，ｔｗｅｅｎ８０，ｄｏｄｅｃｙｌ ｍｅｒｃａｐｔａｎ ａｎｄ ＣｕＳＯ４・５ Ｈ２ ０．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｃｏｐｐｅｒ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ＸＲＤ，ＴＥＭ ａｎｄ ＦＴ—ＩＲ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ，ｄｉｓｐｅｒｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｈａｖｅ ａｎ ｏｂｖｉｏｕｓ ｃｈａｎｇｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｐＨ ｖａｌｕｅ．Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｆ０ｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｐｐｅｒ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ ｗｉｔｈ ｓｍａｌｌ ｓｉｚｅ． ｗｅｌｌ ｄｉｓｐｅｒｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｎａｒｒｏｗ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｐＨ ｖａｌｕｅ ｏｆ ０．５．Ｔｈｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｎｏｐａｒｔｉｅｌｅ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｐＨ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ；ｃｏｐｐｅｒ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ；ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ；ｐＨ （责任编辑张振健）
