1 . 5 .
2 电解着色方法
1 . 5 . 2. 1 锡盐电解着色
1 ) 着色工艺
由于纯锡盐或镍- 锡混盐电解着色液具有良好的着色分散性, 形成的色膜色泽均匀、高雅华贵, 良好的耐晒性、抗腐蚀性和耐磨性以及着色液本身具有较强的抗污能力。但纯锡盐或镍- 锡混合盐电解着色体系中的亚锡离子极不稳定。即使是在pH = 1 的酸性溶液中, 也易被空气中的氧氧化为高价锡离子, 进而发生水解生成白色的锡酸沉淀。轻则影响着色膜的质量, 重则使着色液完全失效。所以控制的重点主要是保证亚锡离子的稳定, 另外是色调的控制。锡盐电解着色常见方法见表 5 - 1 - 40。
2 ) 镍- 锡混盐着色的工艺影响因素
镍锡混合盐除着青铜色系之外, 也可着仿不锈钢色、香槟色和纯黑色。( 1 ) 镍盐和亚锡盐的影响
锡盐为主, 两者共存时由于竞争还原提高了着色速度和均匀性。亚锡盐比单锡盐用量少且更稳定, 色调黄中透红更好看。镍盐以20 ～25 g /L 为宜, 太高色偏暗, 但是纯黑色时宜升至45 g /L。一般亚锡盐6 ～8 g /L 为宜。夏季取下限, 冬季用上限, 着纯黑色需升至10 ～12g /L。( 2 ) 着色添加剂
添加剂起着提高着色速度、均匀性和防止亚锡水解等三大作用。我国
自研的添加剂在稳定性、着色均匀性、消耗量和控制水平上可同国际上同类产品媲美。着色槽不经常使用时亚锡照样会氧化水解, 故也需适当补加。
( 3 ) 硫酸: 起防止锡盐水解和提高电导的双重作用, 游离硫酸控制在15 ～20 g /L 为宜。硫酸偏低光泽性好些, 但亚锡稳定性下降; 酸太高着色速度和光泽下降。只有着纯黑色才升至25 g /L, 以防止表面产生氢氧化物。
( 4 ) 硼酸: 有些镍- 锡混合盐着色液添加硼酸, 它在孔内起缓冲作用, 有利于镍电沉积,提高均匀性和改善色感, 以20 ～25 g /L 为宜, 太高色偏暗。
( 5 ) 色调控制
用户对色调要求不同, 需要在同槽中着出不同色调和色感。对于着浅色系为主时, 各成分含量限下限, 着色电压用15 V, 例如着仿不锈钢色, 宜控制在60 s 左右, 香槟色90 s 左右,这样着色色调好控制。倘若又要着纯黑色, 同时又要着浅色调, 各成分采用了上限浓度该怎么办呢? 实际生产中可采用着色后自溶法来控制。例如为获得仿不锈钢色, 先着成香槟色或浅青铜色, 不取出在槽中断电, 让其在电解液中自溶退去一部分色再提出, 亦可获得良好的浅色调。对于着青铜古铜色, 也可通过微调达到预想效果。提高亚锡和游离硫量, 色调由正黄向
黄橙偏移; 缓慢升压偏橙黄, 升压快得亚黄; 电压太低或太高均偏青黄; 提高硼酸或添加酒石酸、氨基磺酸色调偏黄橙, 用户特别喜欢这种色感。但含铁杂质大于0. 25% 的型材均带青
黄, 随含铁量增加而偏乌暗, 难以得到漂亮的色调。有关参数对色调影响的试验见表5 - 1- 41。获得某一要求的色调必须固定电压、温度和着色时间等三要素。
3 ) 着色稳定剂
Sn2 + 离子易被一切氧化剂所氧化, 然后水解成胶状的Sn( OH) 2 和Sn( OH) 4 沉淀于槽底或悬浮于溶液之内。在着色过程中, 以下几种情况都会促成氧化和水解。
( 1 ) 由槽液搅拌引起的氧化
为了使槽液的温度、浓度均匀, 生产时应对着色槽液进行搅拌, 尽管避免用空气直接搅拌而采取循环泵, 还是会使槽液与空气接触的机会增加, 在与空气接触中会发生二价锡易被氧化为四价锡的反应。SnSO4 + H2 SO4 + O2 →H2O + Sn( SO4 ) 2 ( 5 - 1 - 4)
( 2 ) 电极反应时发生的氧化和水解
当电极处于阳极半周时, 会发生氢氧根失电子生成氧气的反应:
4OH - + 4e →O2 + 2H2O ( 5 - 1 - 5)
着色过程中, Sn2 + 在电极反应中易与式( 5 - 1 - 5) 反应中氧作用发生
氧化, 同式( 5 - 1 -4 ) , 同时, 由于反应中会使局部pH 值升高, 促使槽中的Sn2 + 和Sn4 + 离子水解反应:
Sn2 + + 2OH - →Sn( OH) 2 ↓( 5 - 1 - 6)
Sn2 + + 4OH - →Sn( OH) 4 ↓( 5 - 1 - 7)
由于以上反应的存在以及Sn2 + 稳定剂等因素, 槽液随使用周期加长, 悬浮混浊也越加严重。
Sn2 + 离子是不稳定的, 它形成的沉淀物却是很稳定的。选择具有综合性能的、好的着色添加剂, 对一个工厂的着色材生产来说是非常重要的。好的添加剂应该具有一定的综合能力, 有防止Sn2 + 离子沉淀水解, 还要有加速离子化, 提高分散能力的作用。否则, 着色过程中络合与离子化动态平衡协调不好, Sn2 + 离子在孔内沉积条件不好, 会影响着色效率和着色色调。
①添加着色稳定剂的作用:
②提高着色的均匀性能;
③防止产生白色斑点和裂缝;
④防止金属盐氧化, 使溶液稳定;
⑤提高电解液的导电性。
在着色液中加入硫酸镁、硫酸铝、硫代硫酸铵等添加剂能使表面得到均匀的着色效果。以锡盐为主的电解着色液, 最主要的问题是如何防止或减缓二价锡的氧化, 提高电解液的稳定性和使用寿命。除加入甲粉硫酸、苯酚酸等添加剂外, 还需加入氧化抑制剂, 例如:抗坏血酸、联二苯、氢醌、焦儿苯酸等。其中硫酸可酸化溶液, 降低pH 值; 硼酸
具有缓冲及络合作用, 酒石酸、柠檬酸、酒石酸铵不仅可提高溶液的导电性, 还能对pH 值起到缓冲作用。
添加硫尿或硫酸联胺可对四价锡离子起还原作用。
添加代替二价锡离子被氧化的药剂, 如亚铁离子, 即当二价锡离子和亚铁离子共存时,在二价锡离子向四价锡离子的氧化反应之前, 先发生了亚铁离子的氧化反应, 从而控制了二价锡离子向四价锡离子的转变。
4 ) 着色电流与电压
电解着色大都采用正弦波交流电, 电压在8 ～20 V, 以15 ～18 V 为宜, 太低和太高色调均偏青黄。为获得一定的色调必须保持恒定的电压。着色开始时冲击电流很大, 数秒钟后迅速降低, 约两分钟后稳定。电流密度在0. 2 ～0. 8 A/ dm2 之间, 理论上增大电压可以加速着色速度( 见表5 - 1 - 42) , 但电压太高时并不完全是这样。实验证实, 电压在12 ～16 V 时, 着色速度最快, 因此在生产深颜色铝材时, 要根据所采用的电解液成分, 确定着色速度最快的电压, 尽量缩短着色时间。当电压高于20 V 后, 着色膜容易出现剥落的现象。这是由于电压过高, 电流密度也增高, 析氢剧烈, 将阻挡层胀破而产生着色膜的剥落。
随着电压和着色时间的不同, 将会使着色的色调发生变化。因此, 通
常是以控制电压和时间来控制着色的色调。表5 -1 - 43 是以锡盐为基的电解液, 在不同着色电压和着色时间下, 色调的变化情况。着色时型材先在着色液中浸泡1 min后软起动电压, 在30 ～60 s 内升至额定电压。
着色开始时的电流密度很高, 这是阻挡层的充电电流, 随时间而逐渐衰减, 一般稳定值在0. 2 ～0. 3 A/dm2。许多研究者认为, 这是由于着色时金属呈胶体粒子的形式, 导致膜孔中电阻逐渐增加, 同时尚有阳极反映存在, 故不能排除有金属氧化物的产生。金属氧化物当然会使膜的电阻增加。着色时阻挡层的增厚( 当着色电压比氧化电压高时) , 也是导致电阻增加的原因。因此, 电流曲线将是一条衰减形曲线。
5 ) 槽液温度
随电解液温度的升高。离子扩散速度加快, 着色速度也加快, 色调加深。反之, 则着色慢、色浅。但温度过高, 会加速亚锡盐的氧化和水解。而温度太低, 着色速度太慢。据资料介绍, 电解液温度在15 ～25℃范围内, 对所着颜色影响不明显。当温度从16 ℃升到22℃的变化时, 所着的色从绿古铜色变为红古铜色。为在规定的电压和时间下得到同一色调, 着色液的温度也必须控制, 如在16 ～25℃之间选好一设定值后, 温差应控制在±11 ～±22℃。
6 ) 杂质对槽液的污染
各种杂质对着色的影响见表 5 - 1 - 44 。
7 ) 浅色系的生产
为了取得不锈钢色香槟色系铝型材颜色的均匀性, 需要严格控制阳极氧化槽的工艺参数, 要求氧化膜的厚度趋于一致, 偏差越小越好, 最好控制为12 μm。要根据阳极氧化槽的工艺参数情况来确定阳极氧
化时间。
( 1 ) 时间和温度
实验证明, 电解着色的时间要准确到按秒计算, 其时间的确定, 是根据电解着色槽各种工艺参数的状况而确定的。着色时间一秒之差对香槟电泳涂漆铝型材的颜色都有明显影响,着色时间延长, 氧化膜中Sn 含量增加, 氧化膜颜色也逐渐变深。氧化膜中Sn 含量随着时间
( t) 延长呈线性增加, 关系式为: W= 4. 4 + 2. 5t( 1≤t≤5) 。
电解着色槽槽液温度可规定为( 20 ～25 ) ±2℃。当着色槽液温度升高时, 着色液电导率增大, 且Sn2 + 沉淀反应速度加快, 促使着色速度加快。因此, 着色液温度升高不利于Sn2 + 的稳定。Sn2 + 的氧化反应速度随着着色液的浊度升高而加快。因此, 为了保证香槟色电泳涂漆铝型材颜色的一致性, 要控制好着色槽液温度, 波动范围越小越好。
( 2 ) pH 值
着色槽液pH 值在1. 0 左右时, 着色速度基本不变。当pH > 1 . 1 时, 着色速度很快, 难以控制; 如果pH 值太小, 又影响着色膜耐蚀性。因此, pH 值0. 8 ～1. 0 是生成香槟色铝型材均匀的颜色的重要因素。
( 3 ) 电压
着色液电压控制为14 ～16 V( 不锈钢色10 ～13 V) , 电流密度是0.
6 ～0 . 8 A/ dm2 , 零压保持1 ～1. 5 min。升压控制很重要, 约每隔3 s 升高电压1 V。电压小于14 V 或大于16 V 时对着色速度影响是很大的。
( 4 ) 水洗
阳极氧化后在第一道水洗槽中不准停放, 在第二道水洗槽中停放时间不超过2 min, 即进入着色, 以避免水槽中硫酸对氧化膜的不良影响。第二道水洗槽要求pH≥3。着色计时完毕后, 应立即起吊转入下道水洗槽再对色, 不可在着色槽中停留, 严格控制空中起吊转移时
间。着色后的水洗槽也要求pH≥3。在水洗过程中, 膜孔中的着色金属盐极易受到水中酸性物质的浸蚀, 导致褪色。
( 5 ) 光源照明
检验香槟电泳涂漆铝型材的光源照明要达到标准照明度D65。如果照明度欠佳, 则检验铝型材表面颜色非常困难。
( 6 ) 其他
①上料型材面积要计算准确;
②清除铝型材表面和导电杆上的脏物( 酸、碱等) , 并用风吹干, 预防脏物对各槽液工艺条件的破坏。
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2 镍盐直流反向电解着色
直流反向电解着色工艺采用高浓度的单镍盐和硼酸作为电解溶液, 利用专用整流器高速转换电源极性( 使极性发生高速转换, 正通电和逆通电相互交换) , 改变型材阳极氧化膜的电极性, 使金属镍离子在阳极氧化膜上均匀地形成电沉积层, 从而获得均匀性、重现性较好的仿不锈钢色—香槟色—古铜色—真黑色系列的装饰型材。使用高浓度的单镍盐作为直流反向电解着色主盐, 以改变传统单镍盐着色的槽液分散能力差, 着色不均匀等缺点。纯镍盐着色不需要添加剂, 着色均匀,
调色容易, 但成本较高。第一, 电源价格较高; 第二, 由于镍盐着色槽液特别要求严格控制钠离子和钾离子含量( 小于10×10 - 6 ) , 因此还要配备除钠装置, 一次性投资较锡盐着色大; 第三, 镍盐浓度高于锡盐, 槽液成本也较高。此外,镍盐着色需要镍回收环保处理。要注意镍盐着色对杂质比较敏感, 从化学药品和水中带进槽液的杂质都会造成着色障碍。直流反向电解着色是对铝阳极氧化膜较长时间的正电压通电, 其阻挡层在硼酸电解液中进行较长时间的阳极极化, 使其阻挡层厚度均匀化; 在电源以负通电输出时, 金属离子在均匀化、活化后的阳极化膜的阻挡层上进行较长时间的阴极极化, 从而使阻挡层附近液层的金属镍离子在长时间还原作用被还原, 形成足以显色的均匀电沉积层。
表5 - 1 - 45 着色槽技单镍盐着色工艺流程如下:
阳极氧化→水洗→水洗→纯水洗→电解着色→溢流水水洗→透过水水洗→冷封孔
着色工艺范围见表5 - 1 - 45。其成
分参数的作用如下:
( 1 ) 镍盐( NiSO4·6H2 O) ———着色主图5 - 1 - 8 标准波形图盐, 提供被电沉积的金属离子。金属离子浓度的增大, 着色速度加快。( 2 ) 硼酸( H3 BO3 ) ———缓冲剂、促进剂。
( 3 ) pH 值———当pH < 3 时, 负通电过程全部转成析氢反应, 无金属电沉积层形成; 如果pH太高, 负通电过程中阳极氧化膜界面的pH 值迅速升高至能使金属镍盐水解的范围内, 形成氢氧化镍沉淀而阻塞
膜孔, 阻止金属离子进入膜孔。着色标准波形图见图5 - 1 - 8。着色标准波形关系: T 表示浸泡时间, V+ 表示通电正电压、ST+ 表示通电软启动时间、T + 表示通电维持时间; V- 表示通负电压、ST - 表示负电压软启动时间、T - 表示负电压通电维持时间。生产中采用的波形参数通电方式举例见表5 - 1 - 46 和表5 - 1 - 47。
使用镍回收装置反渗透原理将着色主槽的槽液进行浓缩, 浓缩液返回着色主槽, 透过液送往第二道水洗, 第二道水洗水逆流至第一道水洗, 第一道水洗又逆流到主槽, 保证了着色液的回收, 从而降低着色工序废水排放量, 使镍盐使用成本大大降低; 采用槽液管理离子交换树脂装置对Na + 、K + 、Al3 + 等杂质离子的吸附作用来控制槽液中杂质
离子含量和pH 值,确保槽液的稳定性、易操作性和单一性。
1 ) 锰盐电解着色
锰盐电解着色可获得类似芥末黄色的颜色。工艺规范见表5 - 1 - 48 。( 1 ) 着色液成分和含量对上色效果的影响
①KMnO4 是着色主盐, 对着色的影响是: 加入KMnO4 可增加颜色深度、均匀性和抛光,使着色件深外与其他处色差变小, 含量为10 g /L 最佳; 超过此值, 颜色渐浅; 在试验范围内R2 < 2, 重现性好, 符合颜色控制管理要求。
②添加剂含量为零时, 溶液pH 值为2, 着色效果不明显; 当添加剂达
到10 g /L 时, 颜色达最佳效果; 添加剂浓度在10 ～20 g /L 时, 样品
均匀性及重现性最好。
③通过试验可知, 当H2 SO4含量不足时, 上色效果差, 过多, 有剧烈析氢反应, 故H2 SO4浓度在10 ～15 g /L 为宜。当H2SO4 不存在时, 30 天无沉淀, 当H2 SO4 在10 g /L 时, 3 天出现沉淀, 当H2 SO4 超过20 g /L 则槽液极不稳定。硫酸为10 g /L 时ΔE 值比其在20 g /L 时略大,表明硫酸为10 g /L 时溶液上色效果较好。
( 2 ) 着色工艺参数对上色效果的影响
①上色电压。由试验可知, 颜色不随上色电压升高而加深, 电压为8 V 时颜色最深, 超过此值, 颜色不均匀, 且有黄褐色斑点产生。
②槽温与上色时间。颜色深浅几乎与槽温呈线性关系, 同一温度下, 颜色并不随时间延长而加深, 当时间达到3 min 后颜色反而会随其延长而变浅。
( 3 ) 着色液中杂质的影响
着色液中有害杂质是C1 - 、Fe3 + 及有机物。C1 - > 1 g /L 氧化膜会产生剥落点; Fe3 + >5 g/L 膜会产生黑褐斑点。一些有机物与锰盐反应, 会促进其自催化分解。另外,Mg2 + < 3 g /L, NH + 4 < 6 g /L, Al3 + < 10 g/L 对着色无不良影响。
2 ) 银盐电解着色
工艺规范见表5 - 1 - 49 。
银盐电解着色可获得近似18K 金的色彩, 也可着成金绿色、黄绿色。而且着色液性能十分稳定, 着色膜综合性能好, 具有防晒、耐磨、耐热的特点。虽然银盐价格较高, 但其使用浓度低, 所以银盐着色法具
有较高的技术推广价值。
( 1 ) 硝酸银的影响
硝酸银为着色主盐, 提供被沉积的银离子。其浓度对着色膜颜色的影响见表 5 - 1 - 50。
由上表可知, 随硝酸银浓度升高, 色调明显加深, 要想获得理想的金黄色, 其最佳浓度为1 g /L。
( 2 ) 稳定剂的影响
稳定剂具有提高着色速度和均匀性、防
止出现红色条纹和边缘效应等作用。其他条
件不变时, 试验结果见下表 5 - 1 - 51。
( 3 ) 硫酸的影响
硫酸起维持着色液的稳定性和提高着色液导电性等作用。增加硫酸含量提高了电导率, 增加了着色电流, 银沉积量增加, 则色调加深, 绿底减少, 实验表明硫酸用量以5 ～25 g /L 为宜。
( 4 ) 电压的影响
电压为3 V 时无阴极电流, 电流全用于阻挡层的充电, 没有金属沉积, 故着不上色; 5 ～8 V是金黄色的着色电压范围, 金属沉积量较多; 电压为9 ～25 V, 随电压升高, 着色电流剧增,金属沉积量增加, 故色调逐渐加深, 同时有析氢反应, 18 V 着色趋向不均匀, 27 V 发生阻挡层击穿, 膜层剥落, 着色膜捎带绿色。着色电压升高, 绿色加重。
( 5 ) 着色液温度的影响
银盐着色温度可在10 ～50℃范围变化, 随温度升高, 电导率提高。在相同电压下, 温度升高, 反应电流升高, 着色速度加快, 色调亦有所加深。
( 6 ) 着色时间
着色时间延长, 色调加深。在5. 5 ～6 . 5 V 下着色1 min 可获得最好色调的金黄色。若色调太深, 可在着色槽中浸渍( 不通电) 溶去一部分; 若色浅则可继续着色一段时间。
( 7 ) 着色的对极和极距
银盐着色液最好用银薄板, 但银板相当昂贵。可用不锈钢板代之, 但却不能用炭精石墨板, 因为置换反应会损失银盐。不锈钢板亦有少许置换, 所以最好在表面镀上一层银。对极呈栅栏式分布, 其总面积至少要等于着色件总面积之和, 极距以200 ～250 mm为宜。
( 8 ) 阳极氧化电流密度的影响
一般氧化电流密度高, 孔隙多, 孔径大的氧化膜绿味最少。
( 9 ) 着色液中杂质的影响
银盐着色最忌讳的是C1 - , 20×10 - 6 的C1 - 就会引起着色液混浊, 其次是有机物, 将导致金属银离子还原, 造成银盐的非生产性消耗。而少量的碱金属、碱土金属、铜、镍、锌等重金属则无明显影响。
3 ) 硒酸盐( 钛金色) 电解着色
浅钛金色着色工艺流程为: 阳极氧化→两次水洗→钛金色着色→两次水洗→常温封孔→水洗。深钛金色着色工艺流程为: 阳极氧化→两次水洗→活化→两次水洗→钛金色着色→两次水洗→常温封孔→水
洗。钛金色着色工艺条件( 例一) : 钛金色着色剂A 100 mL/L, H2SO410 g /L, pH: 1. 5 ～2 , 温度15 ～25 ℃, 时间1 ～6 min, 电压8 ～10 V。预浸泡时间: ≤20 s。活化处理工艺条件: 活化剂B 5 g /L, 温度15 ～25℃, 时间1 ～4 min。
1 . 5 . 2. 4 三次电解着色
在一般的电解着色工艺上, 可生产出的颜色是从浅香槟色至古铜色到黑色不等。而光干涉电解着色工艺是采用先进全电脑操作的三次电解着色工艺, 该工艺的特点是可生产出多种耐光及耐热的多种颜色, 灰、蓝、绿、黄及紫等等。
1 ) 传统三次电解着色采用的工序
( 1 ) 传统的硫酸氧化法。
( 2 ) 光学衍射原理( 氧化膜扩孔) : 通常采用10 g /L 的磷酸溶液, 10 V 交流电, 数分钟的时间。经磷酸扩孔三次电解氧化膜模型见图5 - 1 - 11 ( a) 。
( 3 ) 传统的电解着色法, 一般采用镍盐为基础的电解溶液产生出一系列的颜色: 蓝、绿、灰、黄及紫等, 但其缺点是产品表面产生出幻彩的效果。采用以上工艺的其他缺点还有氧化膜层不能有效地封闭, 这是因为残留在氧化膜表面的磷酸阻止封孔工序的开始。解决以上的问
题需要采用硫酸清洗法把氧化扩孔后的铝合金工件清洗一次再进行传统的电解着色法。这种工艺没有在欧洲流行起来, 内在的原因是由于该工艺本身难于控制及需要增加最少四个槽子。
2 ) 现在三次电解着色采用的工序
现在新的以光学衍射原理( 氧化膜扩孔) 生产的多色化铝合金, 不再是采用磷酸作为二次氧化的槽液, 而是采用硫酸及单金属盐添加剂, 见图5 - 1 - 11 ( b) 。二次扩孔后再经过传统的镍盐或锡盐电解着色法产出多彩的效果, 理论上, 二次氧化扩孔后的氧化膜层是可电解出
所有在可见的光谱内的颜色。三次电解着色有以下工艺特点:
( 1 ) 在一般的硫酸氧化工艺上, 氧化膜的厚度须达到国家用在建材上的标准。
( 2 ) 二次氧化扩孔工序须采用稀硫酸及指定的添加剂。氧化是经过一部全电脑控制的整流器Tecnocolour, 其输出的电流程式通过以直流及交流电的不同组合而改变氧化孔的形状,最后达到不同颜色的效果。( 3 ) 采用硫酸亚锡电解着色工艺可电解特定出的颜色。
( 4 ) 采用一般的常温封孔法封闭氧化膜表层。
3 ) 光干涉与古铜氧化都是采用传统的电解着色法把锡盐沉到氧化孔的底部。而光干涉可生产出多颜色的原因大概是沉在氧化孔内的锡盐在不同的扩孔条件下的光学衍射效果。实际证明光干涉着色产生出的颜色系列与电解着色的时间没有多大的关系。颜色主要取决于二
次氧化的工艺条件( 时间、不同电流的组合) 。实验同时证明电解着色时的较大波伏( 超出1 ～2 min, 超出1 ～2 V) 不会对最终的颜色有
铜电解槽精炼车间工业设 计 Newly compiled on November 23, 2020
铜电解槽精炼车间工艺设计 一、概述 1、粗铜经火法精炼后仍含有一点数量的杂质。这些杂质的存在会使铜的某些物理性质和机械性能变坏，不能满足电气工业对铜的要求。因此，粗铜在火法精炼后需要电解精炼以除去有害杂质。铜的电解精炼以火法精炼产出的铜为阳极，以电解产出的薄铜片为阴极，以硫酸和硫酸铜水溶液作电解液。在直流电作用下，阳极铜电化学溶解，在阴极上沉积，杂质则进入阳极泥和电解液中，从而实现铜于杂质的分离。 下图为铜电解精炼一般工艺流程图： 种板阳极 阳极 阳极泥 送阳极泥 处理法精炼 结晶硫酸铜粗硫酸 图1-1铜电解精炼一般工艺流程图： 2、铜阳极 铜电解精炼的原料是火法精炼后烧铸而成的铜阳极。生产中应尽量获得质量良好的铜阳极板。 二、技术条件及技术经济指标的选择 1、操作技术条件 ⑴、电流密度
电流密度是指单位面积上通过的电流安培数。电流密度的范围为200-360A /m 2.。种板电解槽电流密度比普通电解槽电流密度稍低，本设计中普通电解槽电流密度取300 A /m 2，种板电解槽电流密度取230A /m 2。 ⑵、电解液成分 电解液成分主要由硫酸和硫酸铜水溶液组成。其铜和硫酸的含量视电流密度、阳极成分和电解液的纯净度等条件而定。在电解生产中，必须根据具体条件加以掌握，以控制电解液的含铜量处于规定的范围。 ⑶、极距 极距一般指同极中心距。本设计取极距为90mm 。 ⑷、阳极寿命和阴极周期 阳极寿命根据电流密度、阳极质量及残极率来确定，一般为18-24天。阴极周期与电流密度、阳极寿命及劳动组织等因素有关，一般为阳极寿命的1/3。本设计中阳极寿命为18天，阴极寿命为6天。 2、技术经济指标 ⑴、电流效率 电流效率是指电解过程中，阴极实际析出量占理论量的百分比。本设计中电流效率为% ⑵、残极率 残极率是指产出残极量占消耗阳极量的百分比。本设计中残极率17%。 ⑶、电解回收率 铜电解回收率反应在电解过程中铜的回收程度，其计算方法如下： 铜电解回收率×100 ％
电镀设备过程中经阳极氧化后的铝材进行电解着色，可以提高装饰效果和商品价值。氧化膜的厚度、均匀性及结构与电解着色速度和色差有直接关系。电解着色时金属离子是在膜孔底部的阻挡层上还原沉积的。由于金属粒子受光的散射作用而显色。欲在阻挡层上沉积金属，关键在于活化阻挡层。所以要使用交流电的极性变化来提高其化学反应活性。又由于阻挡层具有整流作用，将交流电变成了直流电，故铝一侧电流的负成分占主导，进入膜孔内的金属离子被还原析出。 以往铝型材着色大都是青铜色系，以单锡盐或镍锡混盐为主。近年来电解着古铜色将被钛金色、金黄色、仿不锈钢色、浅红色、香槟色、银灰色等多种浅色调所代替。钛金色鲜活而不妖艳，黄中透红，令人赏心悦目，并具有着色成本较低，增值较高的优点，它作为浅色调中的主色调己十分明显。以银盐和锰盐为主盐的金黄色在香港和越南市场行情良好。锰盐着金黄色逼真，成本较低。但不稳定，不宜连续生产；银盐着色可获得金黄色、绿金色、黄绿色和金土色等多种色调，槽液十分稳定，潜在经济效益好，应开发应用。 电解着色工艺的改进 1.开发新电源是开拓电解着色新工艺的重要手段 改变电源波形和施电方式来提高阳极氧化膜综合性能和开拓电解着色新工艺，是新的研究热点。己商品化的有脉冲、电流反向(换相)和直流脉冲等电源。功能性氧化和着色兼容的微弧氧化电源，是以提高氧化速度、厚度均匀性、硬度、孔隙率分布和改善孔结构形态为目的。研究新电源可克服化学和电化学方法中的缺陷和局限。 2.铝合金表面着亮黑色工艺 此工艺是经锡铜离子在着色电解槽中进行着色反应后生成的二元金属氧化物膜层，色泽墨黑亮丽，是一种独具特色的铝合金防腐蚀和装饰材料。电解着色液组成为：30% SnSO4，30% NiSO4，15% CuSO4的混合溶液。经氧化处理的铝材为阳极，以石墨电极为阴极，50Hz220V交流电源经调压器调至8V后输入电解槽，电解着色10min，即可得到亮丽的黑色铝合金表面。 3.阳极化铝光干涉电解着色工艺 在用锡盐进行光干涉电解着色的研究中发现，获得蓝色的干涉色最为困难，用普通电解着色方法着色，获得蓝色也是困难的，于芝兰等人在此方面进行了研究。实验材料为L2(2号工业纯铝，含铝99.6%)和LD31(相当于美国的6063)，试样尺寸L250 mm×50mm×1mm，LD3125mm×25mm角材，1.3mm厚，其表面积为0.68dm2；阳极氧化条件，H2SO4(ρ=1.84g/cm3)180g/L，18℃，1.2-1.4A/dm2，30min，膜厚12-14μm；用磷酸直流扩孔处理；锡盐电解着色：SnSO416g/L，H2SO414g/L，混合添加剂16g/L，18-20℃，交流着色电压12-14V，此外还使用铜盐和Cu-Ni混合盐电解着色，可得到黄红、绿、蓝较稳定的干涉色。 本文参考：https://www.doczj.com/doc/4715199711.html,/
金属酞菁的合成及表征 摘要：本实验是以苯酐-尿素法合成酞菁钴，以邻苯二甲酸酐、无水CoCl2、尿素为原料，以(NH4)2MoO4为催化剂，采用金属模版法合成酞菁钴，用浓硫酸再沉淀法提纯产物，纯产物通过红外光谱、紫外可见光谱进行表征。 关键词：苯酐-尿素；酞菁钴；合成；光谱测定 1 引言 酞菁类化合物是四氮大环配体的重要种类，酞菁是一个大环化合物，环内有一个空穴，可以容纳铁、钴、铜等金属元素，并结合生成金属配合物。金属原子取代了位于该平面分子中心的两个氢原子。由于与金属元素生成配位化合物，所以在金属酞菁分子中只有16个π电子，又由于分子的共轭作用，与金属原子相连的共价键和配位键在本质上是等同的。故酞菁类化合物具有高度共轭π体系。它能与金属离子形成金属酞菁配合物，其分子结构式如图。这类配合物具有半导体、光电导、光化学反应活性、荧光、光记忆等特性。金属酞菁是近年来广泛研究的经典金属类大环配合物中的一类，其基本结构和天然金属卟啉相似，具有良好的热稳定性，因此金属酞菁在光电转换、催化活性小分子、信息存储、生物模拟及工业染料等方面有重要的应用。金属酞菁的合成方法主要是模版法，即通过简单配体单元与中心金属离子的配位作用，然后再结合成金属大环配合物，金属离子起模版作用。 金属酞菁的分子结构
合成反应途径如下（以邻苯二甲酸酐为原料）： 2 实验内容与步骤 2.1仪器与试剂 仪器：台秤、研钵、三颈瓶（250ml）、空气冷凝管、圆底烧瓶（100mL）、铁架台、玻璃棒、抽滤瓶、布氏漏斗、可控温电热套（250mL）、电炉、温度计、抽滤瓶 DZF-III型真空干燥箱 SHZ-III型循环水真空泵、紫外─可见分光光度计 试剂：邻苯二甲酸酐、尿素、钼酸铵、无水CoCl 煤油、无水乙醇、2%盐 2、 酸、氢氧化钠溶液、蒸馏水 2.2 酞菁钴粗产品的制备 称取邻苯二甲酸酐3.69g，尿素5.95g和钼酸铵0.25g于研钵中研细后加入0.85g无水氯化钴，混匀后马上移入250ml三颈瓶中，加入60ml煤油，加热（200℃）回流2h左右，在溶液由蓝色变为紫红色后停止加热，冷却至70℃左右，加入10到15ml无水乙醇稀释后趁热抽滤。并用乙醇洗涤2次，丙酮洗涤1次，得粗产品。 2.3 粗产品提纯 将滤饼加入2%盐酸加热煮沸后趁热抽滤，再将滤饼加入去离子水，煮沸后趁热抽滤，滤饼再加入适量氢氧化钠碱液煮沸抽滤，重复上述步骤2次，直至滤液接近无色。 将产品放在表面皿上在70℃真空干燥8h。 2.4 样品的表征与分析 干燥好后取少量样品溶于二甲基亚砜中，做紫外可见光谱分析。 3 结果和讨论 3.1 数据处理
铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程(1) 铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程 1、主题内容与适用范围 本规程规定了铝及铝合金阳极氧化、着色、电泳生产的工艺和操作的技术要求及规范。 2、工艺流程（线路图） 基材→装挂→脱脂→碱蚀→中和→阳极氧化→电解着色→封孔→电泳涂漆→固化→卸料包装→入库 3、装挂： 3.1装挂前的准备。 3.1.1检查导电梁、导电杆等导电部位能否充分导电、并定期打磨、清洗或修理。 3.1.2准备好导电用的铝丝,并打磨导电杆 3.1.3检查传送带及相关设备是否正常。 3.1.4核对随料单或生产任务单的型号、长度、支数、颜色、膜厚等要求是否与订单及实物相符。 3.1.5根据型材规格（外接圆尺寸、外表面积等）确定装挂的支数和间距、色料间距控制在型材与型材间3公分左右，白料间距控制在型材与型材间2公分左右。
3.1.6选择合适的导电杆，在保证导电充分的前提下,导电斑痕最小。 3.2 装挂： 3.2.1装挂时应将型材均匀排布在导电杆有效区间、并上紧每一根料. 3.2.2装挂前应打磨净导电杆上的氧化膜，以防型材与挂具间的导电不良而影响氧化、着色或电泳。 3.2.3装挂时，严禁将型材全部装挂在挂具的下部或上部。 3.2.4装挂的型材必须保持一定的倾斜度（>5°）以利于电泳或着色时排气，减少斑点（气泡）。 3.2.5装挂时必须考虑型材装饰面和沟槽的朝向、防止色差、汽泡、麻点产生在装饰面上。 3.2.6易弯曲、变形的长型材，在型材的中间部位增加一支挂具或采用铝丝吊挂以防型材间碰擦或触碰槽内极板，而擦伤或烧伤型材表面。 3.2.7选用副导杆时，优先选用截面小的副杆，采用铝丝绑扎时，一定要间隔均匀，上紧铝丝防止因料移动而引起大面积的擦伤。 3.2.8截面大小、形状悬殊的型材严禁装挂在同一排上。 3.2.9装挂或搬运型材，必须戴好干净手套，轻拿轻放、爱护、防护好型材表面，严禁野蛮操作。
铜电解槽精炼车间工业 设计 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
铜电解槽精炼车间工艺设计 一、概述 1、粗铜经火法精炼后仍含有一点数量的杂质。这些杂质的存在会使铜的某些物理性质和机械性能变坏，不能满足电气工业对铜的要求。因此，粗铜在火法精炼后需要电解精炼以除去有害杂质。铜的电解精炼以火法精炼产出的铜为阳极，以电解产出的薄铜片为阴极，以硫酸和硫酸铜水溶液作电解液。在直流电作用下，阳极铜电化学溶解，在阴极上沉积，杂质则进入阳极泥和电解液中，从而实现铜于杂质的分离。 下图为铜电解精炼一般工艺流程图： 种板阳极 阳极 阳极泥 送阳极泥 处理法精炼 结晶硫酸铜粗硫酸 图1-1铜电解精炼一般工艺流程图： 2、铜阳极 铜电解精炼的原料是火法精炼后烧铸而成的铜阳极。生产中应尽量获得质量良好的铜阳极板。 二、技术条件及技术经济指标的选择 1、操作技术条件 ⑴、电流密度
电流密度是指单位面积上通过的电流安培数。电流密度的范围为200-360A /m 2.。种板电解槽电流密度比普通电解槽电流密度稍低，本设计中普通电解槽电流密度取300 A /m 2，种板电解槽电流密度取230A /m 2。 ⑵、电解液成分 电解液成分主要由硫酸和硫酸铜水溶液组成。其铜和硫酸的含量视电流密度、阳极成分和电解液的纯净度等条件而定。在电解生产中，必须根据具体条件加以掌握，以控制电解液的含铜量处于规定的范围。 ⑶、极距 极距一般指同极中心距。本设计取极距为90mm 。 ⑷、阳极寿命和阴极周期 阳极寿命根据电流密度、阳极质量及残极率来确定，一般为18-24天。阴极周期与电流密度、阳极寿命及劳动组织等因素有关，一般为阳极寿命的1/3。本设计中阳极寿命为18天，阴极寿命为6天。 2、技术经济指标 ⑴、电流效率 电流效率是指电解过程中，阴极实际析出量占理论量的百分比。本设计中电流效率为% ⑵、残极率 残极率是指产出残极量占消耗阳极量的百分比。本设计中残极率17%。 ⑶、电解回收率 铜电解回收率反应在电解过程中铜的回收程度，其计算方法如下： 铜电解回收率×100 ％
第33卷第3期东北师大学报自然科学版Vol133No13 2001年9月JOURNAL OF NORTHEAST NORMAL UN IV ERSIT Y September2001 [文章编号]100021832(2001)0320064209 平面双核酞菁化合物的发展及应用前景 石 鑫,郭 卓,王春雷,罗 艳,杜锡光,赵宝中,陈 彬 (东北师范大学化学学院,吉林长春130024) [摘 要] 主要阐述了平面共享一个苯环的双核酞菁的合成、性质及应用.简单 介绍了双核酞菁的发展和两种基本合成方法,并详细介绍了该类化合物的催化、氧化还原、荧光、LB膜、液晶性质,同时对其应用前景进行了展望. [关键词] 双核酞菁;合成;性质;应用 [中图分类号] O62514 [文献标识码] A 0 引言 从1907年Brown和Tcherniae意外地制备出第一个酞菁化合物至今已有近100年,在此期间,人们不断地合成出各种各样的酞菁化合物,成功地在酞菁母体中嵌入70余种元素作为中心原子,形成了数千种酞菁化合物.这些化合物价廉易得,热稳定性和化学稳定性良好,被广泛地应用于各种工业领域.20世纪80年代以来,为了获得性质更为独特的酞菁化合物,在逆向合成思想指导下,人们开始试图将两个酞菁单体以不同的方式连接起来,从而构成了一类新的酞菁化合物(bisphthalocyanine),统称为双核酞菁,其中以平面共享一个苯环的双核酞菁性质最为独特,这主要是由扩大的π共扼体系造成的.这类双核酞菁化合物由于在某些性质上比单核酞菁化合物更好,所以近年来它一直受到人们的广泛关注. 1 双核酞菁的主要类型 图1a为以一个氧原子[1]或二原子、四原子[2]、五原子[3～5]烷氧桥共价键联系和以硅氧桥[6]共价键联系以及以芳环[7]联系的双核酞菁化合物;图1b为两个酞菁单体以氮原子与金属配位形成的三明治型双核酞菁化合物[8～10]. [收稿日期] 2001204216 [基金项目] 国家教育部资助项目1 [作者简介] 石鑫(1975-),女,硕士研究生;联系人:陈彬(1963-),男,博士,教授,主要从事分子反应动力学研究1
1.电解铜箔生产工艺 电解铜箔自20 世纪30 年末开始生产后，被用于电子工业，随着电子工业的发展，电解铜箔的品质在不断提高，其制造技术也在快速发展，各铜箔生产企业及相关研究单位对电解铜箔制造技术的研究也取得了相当大的进步，形成多家多种电解铜箔制造技术，各企业生产电解铜箔的关键技术千差万别，但无论关键技术及其具体工艺区别有多大，作为电解铜箔制造的工艺过程都大致包括电解液制备、原箔制造、表面处理、分切加工以及相关的检测控制、附属配备等工序。基本工艺流程如图5-1-1 。 5.11工艺流程 2.电解液的制备 电解液制备是电解铜箔生产的第一道工序，主要就是将铜料溶解成硫酸溶液，并经一系列过滤净化，制备出成分合格、纯净度很高的电解液。电解液质量的好坏，直接影响着铜箔产品品质的好坏，不但影响铜箔的内在质量，还影响铜箔外观质量。因此，必须严格控制溶铜造液过程所用的原料辅料，还要严格控制电解液制备的生产设备和操作过程。 作为制备电解液过程，所用的原料有电解铜、裸铜线、铜元杆、铜米等。要求原料含铜纯度必须达到99.95% 以上，铜料中各种杂质如Pb 、Fe、Ni 、As 、Sb 、AI 、S 及有机杂质等必须符合GB 4667-1997《电解阴极铜》国家标准中一号铜要求。硫酸作为一种重要的材料，生产过程中必不可少，其质量也要达到国家标准化学纯级技术要求。 （1）.几种常见的电解液制备工艺流程 第一种流程
第二种流程 第三种流程
第四种流程 3. 电解液制备过程 上面仅列举了4 种有代表性的电解液制备工艺流程，除此之外，由于各铜箔生产企业技术水平、设备条件、配套能力等区别，以及生产铜箔档次要求的不同，在电解液制备循环方式上都有一定的区别。虽然电解液循环方式不同，但其机理都是一样的，都包含有铜料溶解、有机物去除、固体颗粒过滤、温度调整、电解液成分调整等作用和目的。 首先将经过清洗的铜料及硫酸、去离子水加入到具有溶解能力的溶铜罐中，向罐内鼓人压缩空气，在加热(一般为50-90 t) 条件下，使铜发生氧化，生成的氧化铜与硫酸发生反应，生成硫酸铜水溶液，当溶解到一定cu2 + 浓度(一般为120 -150 gIL) 时，进入原液罐(或经过滤后再到原液罐)，与制筒机回流的贫铜电解液(一般为70 -100 gIL) 混合，以使电解液成分符合工艺要求，然后再经过一系列活性炭过滤、机械过滤、温度调整等设备及过程后，把符合工艺要求的电解液送人制筒机(或称电解机组)进行原箱生产制造。在实际生产过程中，电解液都是循环使用的，不断的从制循机中生产原筒，消耗电解液中的铜，而由溶铜罐不断溶铜，再经一系列过滤、温度调整、成分调整后，不断送人制筒机。这其中，利用活性炭吸附掉电解液中的有机物(包括有机添加剂) ，机械过滤滤掉(截留) 电解液中的固体颗粒物。 电解制备过程不但要保证电解液连续不断地循环，还要及时调整并控制好电解液成分(含铜、含硫酸浓度)、电解液温度、循环量匹配等技术指标。 4. 电解液制备主要工艺参数 电解液工艺指标是一个非常重要的参数，在很大程度上决定着电解铜锚质量，决定着溶铜造液的能力和电解液制备所用的设备规格和数量，电解液各工艺
阳极氧化 产品名称：阳极氧化后 产品编号： 备注： 阳极氧化是铝及其合金通过电化学方法在其表面形成转化膜的过程。常规铝氧化膜可以满足顾客对铝表面从外观到性能的绝大多数渴求。 常规铝阳极氧化膜的优势: a、抗（大气）侵蚀能力可与不锈钢相比 b、表面硬度高150～300HV 减少了擦划可能 c、电绝缘性电击穿电位达1000V可与瓷器相比 d、装饰性优良着色膜颜色达数十种，这些被改性的染料，其 耐久性已达到满意。 e、氧化膜的更多优势多孔氧化膜可以进行化学着色、电解着色以及 自然发色工艺获得数十种不同的着色表面，并可以套字、套图案和作画，还可 以吸附、香料、光粉等等，制成各种功能性氧化膜。 阳极氧化膜主要应用领域 国防工业、汽车工业、航空航天工程、制药工业、电子及机电一体化产业、医疗器械、运动器材、装饰与装潢产业、工业标牌、仪表面板等。 阳极氧化膜着色方法分类 1、化学着色法 包括有机染料着色和无机着色两类
有机着色：颜色鲜艳、工艺简单、成本低，可着出几十种至上百种颜色。 缺点：不耐日光，耐老化性能差。 无机着色：着色膜较暗，稳定性好。 缺点：颜色范围窄，除金黄色外其它很少采用。 2、电解着色 颜色牢固性好，适宜户外使用，耐久性可达20年以上。 缺点：色掉单一、多为金黄——青铜——古铜色，成本高。 3、自然发色 色泽牢固，耐候性好，耐久性可达20年以上。 缺点：对合金选择性高，着色一致性差。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 产品名称： 阳极氧化前 产品编号： 编号一 备 注： 铝阳化氧化（综合）生产能力: 槽液的容量
电解铝工艺流程 电解铝就就是通过电解得到得铝，现代金属铝得生产主要采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。生产工艺流程如图1所示。
1、铝电解工艺 直流电通入电解槽,电解槽温度控制在9４0-9６0℃，熔融冰晶石就是溶剂,氧化铝作为溶质，以炭素体作为阳极，铝液做为阴极,使溶解于电解质中得氧化铝在槽内得阴、阳两极发生电化学反应。在阴极电解析出金属铝，在阳极电解析出与气体.铝液定期用真空抬包析出,经过净化澄清后，浇铸成商品铝锭. 阳极气体经净化后,废气排空，回收得氟化物等返回电解槽. 电解铝得主要设备就是电解槽，现代铝工业主要有两种形式得槽式分别为自焙阳极电解槽与预焙阳极电解槽。以下为两种槽得比较： 图一:两种类型电解槽得比较 目前世界上大部分国家及生产企业都在使用大型预焙槽，槽得电流强度 很大,不仅自动化程度高，能耗低，单槽产量高，而且满足了环保法规得要求。 从铝电解槽得发展来瞧,目前电流强度达到17-22KＡ得大型化各类阳极电解槽,产铝量为１200－15０0Kg/d，电能消耗降低到13、5KW＊H。下图为一
种铝电解槽参数 图二:一种铝电解槽配置图 2、电解烟气干法净化 2、1干法净化原理 干法净化就就是以某种固体物质吸附另一种气体物质所完成得净化过程。具有吸附作用得物质称吸附剂,被吸附得物质叫吸附质。铝电解含氟烟气得干法净化使用电解铝生产用得氧化铝,作为吸附剂吸附烟气中得氟化氢等大气污染物来完成对烟气得净化。氧化铝对氟化氢得吸附过程分三个步骤： (1)氟化氢在气相中不断扩散，通过氧化铝表面气膜到达氧化铝表面.
（２）氟化氢受氧化铝离子极化得化学键力得作用,形成化学吸附。 (3)被吸附得氟化氢与氧化铝发生化学反应，生成表面化合物―氟化铝。氟化氢得吸附率可达98%～99%，沥青烟得吸附率在９5％以上。载有氟与沥青烟得氧化铝由布袋除尘器分离后供电解使用。回收得氟返回电解槽可补充电解生产过程中损失得氟元素，沥青焦油返槽后可逐步被烧掉。 2、2干法净化工艺流程 图3干法净化工艺流程图 干法净化工艺流程包括电解槽集气、吸附反应、气固分离、氧化铝输送、机械排风等五个部分,如图3所示。 (1)电解槽集气。电解槽散发得烟气呈无组织扩散状态，为了有效地控制污染，必须对电解槽进行密封。收集得烟气通过电解槽得排烟支管汇
不锈钢电解抛光工艺 一.工作原理 ⑴、电解是以抛光工件为阳极，不溶性金属为阴极，两极同时浸入电化学槽中，通直流电而产生有选择性的阳极溶解，因此不锈钢表面达到高度光洁和光泽的外观。 ⑵、电解作用不锈钢经过电解,其色泽内外一致,清洁光亮,光泽持久，表面形成---黏性薄膜,抗腐蚀性能增强。 二. 电解溶液组成和工艺条件 1.磷酸：能起溶解作用又能在不锈钢表面形成磷酸盐保护膜，阻止不锈钢表面发生过腐蚀。其含量变化较宽，以750mL/L左右为佳。 （1）含量过高时，槽液电阻增大，黏度提高,导致所需电压较高，使整平速度迟缓。 （2）含量过低时，活化倾向大，钝化倾向小，导致不锈钢表面不均匀腐蚀。 2.硫酸：是活化剂，能提高溶液的导电率，降低电阻，从而降低槽电压，节约电能，有利于改善分散能力和提高阳极电流效率。其含量控制在180～210mL/L为最佳。 （1）含量过高时，活化倾向太大，易使抛光表面出现过腐蚀，呈现均匀的密集麻点。 （2）含量过低时，出现严重的不均匀腐蚀。 3.铬酐：是强氧化剂，使表面形成钝化膜，避免表面腐蚀，有利于获得光洁表面。其含量控制在50～60g/L为宜。 （1）铬酐浓度太低，不易获得光亮表面。 （2）浓度太高时在大电流下，易产生沉淀析出，降低电流效率，使抛光表面产生麻点等过腐蚀。 4.丙三醇（甘油）：能起到良好的缓蚀作用，与磷酸生成络合物及其金属衍生物，使抛光表面非常光亮细致，甘油还能防止不锈钢在电解液中的化学腐蚀。 （1）含量过低时，抛光表面虽然光亮，但有腐蚀粗糙之处。 （2）含量高时，即可克服粗糙，又使抛光面光亮细致。 （3）含量过高时，会产生太多的泡沫，影响操作，也浪费材料。 5.糖精：有光亮作用。 （1）糖精在阴极过程中能为金属表面吸附，有助于被抛表面的白亮和发亮。 （2）糖精在阳极过程中，阳极表面形成一层吸附薄膜,当不通电时可防止不锈钢表面受电解液浸蚀。当通电后，电力线首先在凸起部位击穿隔离薄膜而开始溶解，在凹入处被有效地保护，以致达到选择性溶解呈现平滑光亮表面。 6.电流密度： （1）电流密度低时，金属处于活化状态，被抛光表面发生浸蚀，阳极溶解产物少,化学溶解比电化学溶解占优势，以致光洁度差。
实验二铝的阳极氧化和电解着色 一、内容提要 采用直流阳极氧化技术在铝表面生成阳极氧化膜，并对其进行染色或电解着色处理。 二、目的要求 通过实验掌握铝的硫酸阳极氧化基本原理，并了解铝的装饰性阳极氧化及染色和电解着色的一般工艺过程。 三、实验关键 1. 掌握铝的硫酸阳极氧化技术和铝阳极氧化过程中氧化膜的生长规律。 2. 掌握铝阳极氧化膜的染色或电解着色原理。 四、实验原理 铝及其合金在大气中其表面会自然形成一层厚度为40 ~ 50 A薄的氧化膜。后者虽然能使金属稍微有些钝化，但由于它太薄，孔隙率大，机械强度低，不能有效地防止金属腐蚀。用电化学方法即阳极氧化处理后，可以在其表面上获得厚达几十到几百微米的氧化膜。后者的耐蚀能力很好。硫酸阳极氧化法所得的氧化膜厚度在5 - 20微米之间，硬度较高，孔隙率大，吸附性强，容易染色和封闭。而且具有操作简便、稳定、成本低等特点，故应用最为广泛。 当把零件挂在阳极上，阴极用铅棒，通入电流后，发生如下反应 阴极上2H+ + 2e → H2 ↑ 阳极上Al-3e → Al3+ 6OH-→ 3H2O+3O2- 2Al3+ + 3O2-→ Al2O3 + 399 (卡) 硫酸还可以与Al、Al2O3发生反应 2Al + 2H2SO4→ Al2(SO4)3 + 3H2↑ Al2O3 + H2SO4→ AL2(SO4)3 + 3H3O 铝阳极氧化膜的生长是在“生长”和“溶解”这对矛盾中发生和发展的。通电后的最初数秒钟首先生成无孔的致密层(叫无孔层，或阻挡层)，它虽只有0.01 ~ 0.015 m，可是具有很高的绝缘性。硫酸对膜产生腐蚀溶解。由于溶解的不均匀性，薄的地方(孔穴)电阻小，离子可通过，反应继续进行，氧化膜生长，又伴随着氧化膜溶解。循环往复。控制一定的工艺条件特别是硫酸浓度和温度可使膜的生长占主导地位。
1 前言 铝及其合金材料由于其高的强度/重量比，易成型加工以及优异的物理、化学性能，成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料。然而，铝合金材料硬度低、耐磨性差，常发生磨蚀破损，因此，铝合金在使用前往往需经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性，减少磨蚀，延长其使用寿命。在工业上越来越广泛地采用阳极氧化的方法在铝表面形成厚而致密的氧化膜层，以显著改变铝合金的耐蚀性，提高硬度、耐磨性和装饰性能。 阳极氧化是国现代最基本和最通用的铝合金表面处理的方法。阳极氧化可分为普通阳极氧化和硬质阳极氧化。铝及铝合金电解着色所获得的色膜具有良好的耐磨、耐晒、耐热和耐蚀性，广泛应用于现代建筑铝型材的装饰防蚀。然而，铝阳极氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力，容易受污染和腐蚀介质侵蚀，心须进行封孔处理，以提高耐蚀性、抗污染能力和固定色素体。 2 铝及铝合金的阳极氧化 2.1 普通阳极氧化 铝及其合金经普通阳极氧化可在其表面形成一层Al2O3膜，使用不同的阳极氧化液，得到的Al2O3膜结构不同。阳极氧化时，铝表面的氧化膜的成长包含两个过程：膜的电化学生成和化学溶解过程。只有膜的成长速度大于溶解速度时，氧化膜才能成长、加厚。普通阳极氧化主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化和磷酸阳极氧化等，以下介绍一些普通阳极氧化新工艺[骐骥导航https://www.doczj.com/doc/4715199711.html,：机械网址导航]。 2.1.1 宽温快速阳极氧化[1] 硫酸阳极氧化电解液的温度要求在23℃以下，当溶液的温度高于25℃时，氧化膜变得疏松、厚度薄、硬度低、耐磨性差，因此在原硫酸溶液中加入氧化添加剂对原工艺进行改进，改进后的溶液配方为： 硫酸（ρ＝1.84g／cm3）150－200g／ L（最佳值160g／L） CK－LY添加剂20－35g ／L （最佳值30g／L） 铝离子 0.5－20g ／L （最佳值5g／L） CK－LY氧化添加剂包括特定的有机酸和导电盐，前者能提高电解液的工作温度，抑制阳极氧化膜的化学溶解，在较高的温度下对抑制氧化膜疏松有良好的作用；后者能增强电解液的导电性，提高电流密度，加快成膜速度。该添加剂溶于硫酸电解液，对电解液中的金属离子有络合作用，使溶液中铝离子的容忍量提高，氧化液的寿命延长，操作温度可达30℃以上，而普通硫酸氧化工艺21℃以上就必须开冷水机；同时减少了氧化时间，并可获得高质量的氧化膜。 2.1.2 硼酸－硫酸阳极氧化[2] 硼酸－硫酸阳极氧化是取代铬酸阳极氧化的一种薄层阳极氧化新工艺。硼酸－硫酸阳极氧化溶液的组成为：45g/L H2SO4＋8g/L H3BO3。 阳极氧化膜退膜溶液：按ASTMB137(美国实验材料标准)规定溶液，即：20g/L CrO3＋3 5mL/L H3PO4。
电解铝工艺流程 电解铝就是通过电解得到的铝，现代金属铝的生产主要采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。生产工艺流程如图1所示。
1. 铝电解工艺 直流电通入电解槽，电解槽温度控制在940-960℃，熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以炭素体作为阳极，铝液做为阴极，使溶解于电解质中的氧化铝在槽内的阴、阳两极发生电化学反应。在阴极电解析出金属铝，在阳极电解析出CO和 CO气体。铝液定期用真空抬包析出，经过净化澄清后，浇铸成2 商品铝锭。阳极气体经净化后，废气排空，回收的氟化物等返回电解槽。 电解铝的主要设备是电解槽，现代铝工业主要有两种形式的槽式分别为自焙阳极电解槽和预焙阳极电解槽。以下为两种槽的比较： 图一：两种类型电解槽的比较 目前世界上大部分国家及生产企业都在使用大型预焙槽，槽的电流强度 很大，不仅自动化程度高，能耗低，单槽产量高，而且满足了环保法规的要求。从铝电解槽的发展来看，目前电流强度达到17-22KA的大型化各类阳极 电解槽，产铝量为1200-1500Kg/d，电能消耗降低到13.5KW*H。下图为一
种铝电解槽参数 图二：一种铝电解槽配置图 2. 电解烟气干法净化 2.1干法净化原理 干法净化就是以某种固体物质吸附另一种气体物质所完成的净化过程。具有吸附作用的物质称吸附剂，被吸附的物质叫吸附质。铝电解含氟烟气的干法净化使用电解铝生产用的氧化铝，作为吸附剂吸附烟气中的氟化氢等大气污染物来完成对烟气的净化。氧化铝对氟化氢的吸附过程分三个步骤： （1）氟化氢在气相中不断扩散，通过氧化铝表面气膜到达氧化铝表
面。 （2）氟化氢受氧化铝离子极化的化学键力的作用，形成化学吸附。 （3）被吸附的氟化氢和氧化铝发生化学反应，生成表面化合物―氟化铝。氟化氢的吸附率可达98%~99%，沥青烟的吸附率在95%以上。载有氟和沥青烟的氧化铝由布袋除尘器分离后供电解使用。回收的氟返回电解槽可补充电解生产过程中损失的氟元素，沥青焦油返槽后可逐步被烧掉。 2.2干法净化工艺流程 图3干法净化工艺流程图 干法净化工艺流程包括电解槽集气、吸附反应、气固分离、氧化铝输送、机械排风等五个部分，如图3所示。 （1）电解槽集气。电解槽散发的烟气呈无组织扩散状态，为了有效
不锈钢电解抛光工艺 不锈钢具有优良的耐蚀性能，因而在工业中得到了广泛应用。在许多场合，不锈钢制品的表面常常需要满足某些特殊的要求，例如：低表面粗糙度，高光泽度，亚光处理，法纹效果等。其中降低表面粗糙度、提高光亮度，也就是通常所说的进行表面抛光，是最为常见的要求。 不锈钢经过电解抛光后，会呈现出诸多优点： 1.抛光的表面不会产生变质层，无附加应力，并可去除或减小原有的应力层。 2.对难于用机械抛光的硬质材料、软质材料以及薄壁、形状复杂、细小的零件和制品都能加工。 3.抛光时间短，而且可以多件同时抛光，生产效率高。 4.电解抛光所能达到的表面粗糙度与原始表面粗糙度有关，一般可提高两级。但由于电解液的通用性差，使用寿命短和强腐蚀性等缺点，电解抛光的应用范围受到限制。电解抛光主要用于表面粗糙度小的金属制品和零件，如反射镜、不锈钢餐具、装饰品、注射针、弹簧、叶片和不锈钢管等，还可用于某些模具（如胶木模和玻璃模等）和金相磨片的抛光。 电解抛光的优劣与否，取决于电解抛光的机理和工艺、抛光液各主要成分，其次之外，还有工艺参数选择、电场分布分析、辅助电极设计等。 现介绍一种不锈钢电解抛光工艺： 一、抛光液组成和操作条件? 浓磷酸（比重1.74 ) 510ml/L 887.4g/L 浓硫酸（比重1.84 )395ml/L 726.8g/L LQ-60 添加剂50ml/L 52.5g/L 水50ml/L 50g/L 温 度50 - 75 C最佳 60 - 65C 阳极电流密度，DA 6- 15A/dm2 最佳10—12A/dm2 抛光时间
阴极材料 铅或铅合金 阴极面积：阳极面积 二、开槽步骤 LQ-60 添加剂是一种表面活性剂，在其使用初期电解抛光时会产生大量泡沫，因此抛光液液面与抛光槽顶部之间的距离不应w 15cm准确计算将欲配制的电解抛光液的体 积，再根据抛光液组成将所要加入的抛光液各组分按下列顺序加入抛光槽内。 1、注入所需水量。 2、加入所需磷酸量。 3、切记硫酸用水稀释时会释放出大量热量，溶液温度急剧升高，边搅拌边添加，当温度升至80 C时应停止添加，待溶液冷却后再进一步添加直至全部加完。 4、加入所需数量LQ-60添加剂，边搅拌边添加，添加完毕后彻底搅拌以确保均匀混合。 三、工艺流程 化学除油 - 热水清洗 - 浸酸（1 - 2% 硫酸溶液） - 电解抛光-三道逆流清洗-浸碱（5%碳酸钠溶液） -热水清洗-擦干或烘干 四、槽液维护及补加 1.不锈钢工件在进入抛光槽之前应尽可能将残留在工件表面的水分除去，因工件夹带过多水分有可能造成抛光面出现严重麻点，局部浸蚀而导致工件报废。 2.在电解抛光过程中，作为阳极的不锈钢工件，其所含的铁、铬、镍元素不断转变为金属离子溶入抛光液内而不在阴极表面沉积。随着抛光过程的进行，金属离子浓度不断增加，当达到一定数值后，这些金属离子以磷酸盐和硫酸盐形式不断从抛光液内沉淀析出，沉降于抛光槽底部。为此，抛光液必须定期过滤，去除这些固体沉淀物。 3.在抛光槽运行过程中，除磷酸、硫酸不断消耗外水分因蒸发和电解而损失，此外，高粘度抛光液不断被工件夹带损失，抛光液液面不断下降，需经常往抛光槽补加新鲜抛光液和水。 4.该抛光液在未经抛光前的原始比重为1.68，在抛光槽运行过程中，抛光液的比重应控制在1.68±0.03 的范围内。抛光液比重和粘度过高，说明抛光液含水量不足或硫酸含量偏高磷酸含量偏低；反之，抛光液比重过低，表明抛光液含水量过高。经常用比重计测定抛光液的比重是一种简单有效的控制手段。 5.在有条件的情况下，最好定期分析抛光液的酸度、磷酸及硫酸的含量。 五.设备要求 电解抛光液通常为矿物酸并在较高的温度下操作，因此抛光槽、清洗槽、阴极、加热盘管及排风装置必须由可耐抛光液腐蚀的材料制造。
铝型材电解着色工艺规程 1、主要方法介绍 着色工艺方法分为：锡盐和锡镍混合盐槽液电解着色法（香槟色系）；镍盐电解着色工艺（香槟色系）；锰盐电解着色工艺（金黄色）和亚硒酸盐着色工艺（钛金色）等几大类。 锡盐槽液的着色电源是比较简单的普通交流着色电源，在中国和欧洲都已经广泛生产和应用。但是锡盐槽液不容易得到稳定均匀的浅色体系。仿不锈钢色和香槟色等浅色系的获得还是以选择镍盐电解着色法比较可靠。在我国使用较多的是从日本引进的“住化”法，亦称直接镍盐着色法（即单镍盐着色法）。 2、工艺控制注意事项 铝型材阳极氧化工序完毕，不需封孔，直接转入着色工序（不需着色处理的铝型材，可直接转入电泳工序进行处理）。阳极氧化工序需注意，应尽量控制阳极氧化槽液的温度，严禁槽液温度超过22℃，导电大梁两端的电流应一致，保持氧化膜均匀，尽量减少因氧化工序的工艺控制不当而导致着色不均等缺陷的产生。 着色铝型材的生产在实际操作中，着色时间的控制要求精确到秒，温度范围控制±2℃,PH值控制在上下0.10之间为宜,各项工艺指标波动范围越小越好,在其他工艺参数正常的情况下，颜色的深浅根据时间确定。一般情况下，尽量略为深一点。因为在纯水洗（①槽）时，颜色会减浅一些。着色槽进料时，应斜着进入，待料平稳，无气泡后，才能通电。先进先出，以保证型材二端头的颜色一致。 通电的顺序:氧化后必须彻底清洗,然后浸入槽液中上下提升数次,并静置1min,其后接通电源并缓慢地以0.35V/S的速度从零增至所需电压,此时电流密度很快上升至最大限疫(1.5-2A/dm2)),着色硅机工作时不得断电. 着色完成应立即起吊,转入下道水洗槽再对色,不可在着色槽停留,严格控制转移时间, 着色后水洗槽的PH值要求≥3. 下面简单介绍几种着色方法的生产工艺参数。
本技术公开了一种铝合金电解着色方法，包括：S01，前处理：将铝合金材料表面清洗干净后在活化液中进行电解活化；S02，一次电解着色：对铝合金在一次电解着色液中进行直流电解着色，着色温度为2025℃，着色的恒电流密度为0.60.8A/dm2，着色时长为13min，采用石墨电极；S03，二次电解着色：对完成了S02步骤的铝合金在二次电解着色液中进行交流电解着色，着色温度为2025℃，着色的电流密度为0.30.6A/dm2，着色时长为813min，采用铝板电极。本技术提供了一种能够均匀进行着色的铝合金电解着色方法，该着色方法利用两次电解着色的工艺过程，使着色层更均匀、稳定、硬度更高，且铝合金着色层最终呈现质感佳的黑色着色层，适合用于高端铝合金外观件的制备过程。 权利要求书 1.一种铝合金电解着色方法，其特征在于包括如下步骤： S01，前处理：将铝合金材料表面清洗干净后在活化液中进行电解活化，所述活化液的组分含量为浓硫酸2-5g/L、磷酸40-55g/L、铬酸0.2-0.3g/L，余量为水；活化温度为65-70℃，电解时间为15-30s，电流密度为0.1-0.15 A/dm2； S02，一次电解着色：对铝合金在一次电解着色液中进行直流电解着色，所述一次电解着色液组分含量为硼酸28-32g/L、七水硫酸镍35-50 g/L、硫酸钴25-30 g/L、磺基水杨酸5-8 g/L、硫酸亚硝酸根五氨合钴2-3g/L，余量为水；利用0.1-0.5wt%稀硫酸和氨水调节pH值在4.0-4.5范围内，着色温度为20-25℃，着色的恒电流密度为0.6-0.8A/dm2，着色时长为1-3min，采用石墨电极； S03，二次电解着色：对完成了S02步骤的铝合金在二次电解着色液中进行交流电解着色，所述二次电解着色液组分含量为硫酸钴12-18 g/L、硫酸铵8-10 g/L、硼酸12-18 g/L、浓硫酸25-30 g/L、硫酸铝8-10 g/L、硫酸五氨水合钴3-5 g/L，余量为水；利用0.1-0.5wt%稀硫酸和氨水调节pH值在4.2-4.5范围内，着色温度为20-25℃，着色的电流密度为0.3-0.6A/dm2，着色时长为8-13min，采用铝板电极。
东北大学有色冶金课程设计 (铜电解) 题目：年产2.8万吨铜电解车间设计班级：冶金工程1103 姓名：马林林 学号：20110075
目录 1.概述 ............................................................................................. - 3 - 1.1电解精炼的目的和任务................................................................................................ - 3 - 1.2电铜的质量标准............................................................................................................ - 3 - 1.2.1高纯阴极铜(Cu-CATH-1)化学成分.................................................................. - 3 - 1.2.2一号铜化学成分的质量分数............................................................................. - 4 - 1.3铜电解一般工艺流程.................................................................................................... - 4 - 2.冶金计算..................................................................................... - 5 - 2.1已知条件........................................................................................................................ - 5 - 2.2 计算............................................................................................................................... - 5 - 3.主体设备设计............................................................................. - 7 - 3.1电解槽材质与结构........................................................................................................ - 7 - 3.2商品电解槽总数............................................................................................................ - 8 - 3.3电解槽的极板数............................................................................................................ - 8 - 3.4电解槽尺寸的确定........................................................................................................ - 9 - 3.5种板电解槽数................................................................................................................ - 9 - 3.6净液量及脱铜槽数...................................................................................................... - 10 - 3.6.1净液量............................................................................................................... - 10 - 3.6.2脱铜槽数........................................................................................................... - 11 - 3.7槽边导电排、槽间导电板和阴极导电棒的选择与计算.......................................... - 11 - 3.7.1槽边导电排....................................................................................................... - 11 - 3.7.2 槽间导电板...................................................................................................... - 12 - 3.7.3 阴极导电棒...................................................................................................... - 12 - 3.8设计总结........................................................................................................................ - 9 - 4.图纸 ........................................................................................... - 12 - 5.参考文献................................................................................... - 12 -