通过混合离子交换沉淀方法清洁电-陶瓷涂覆浴技术

本发明专利技术提供了从涂覆浴例如阳极氧化浴液除去过量铝，从而它们可以以有效方式再利用的方法和系统。该方法包括首先使一部分具有过量铝的阳极氧化浴液通过Na

Clean Electro-Ceramic Coating Bath by Mixed Ion Exchange Precipitation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过混合离子交换沉淀方法清洁电-陶瓷涂覆浴相关申请
本专利技术一般地涉及涂覆浴液并且更具体地涉及电解沉积中使用的涂覆浴，例如电解液，和从涂覆浴液除去污染物的方法和系统。
技术介绍
铝和铝合金用来产生多种类型的消费品和机器零件。因为铝和其合金反应性非常强并易遭受腐蚀，所以需要向铝表面施加涂层以向这些消费品和机器零件的表面提供耐腐蚀性、耐热性和耐磨性。涂层可以由酸性水溶液形成，所述酸性水溶液从基材表面溶解一些铝(和其他金属)进入涂覆浴。在一些方法中，涂覆浴包括与铝形成水溶性络合物的材料，从而铝不形成大量污泥，而是留在浴中。特别地在涂覆浴含有铝、钛和氟的情况下，浴可以积累氟化铝络合物至干扰涂覆的水平。具有这种溶解的铝积累物的涂覆浴包括在施加或不施加电动力时使用的那些涂覆浴。通常，可以通过阳极氧化、等离子体电解氧化、微弧氧化、微等离子体氧化和相似方法施加这些涂层。例如，一种电解涂覆方法使用这样的浴，在含有磷的酸、含有磷的盐及其混合物存在下，其含有Ti、Zr、Hf、Sn、Ge、B及其混合物的络合氟化物和氟氧化物的溶解组分。电解涂覆浴中的其他溶解的组分可以包括：Zr、V或Ti的含氧盐；Nb、Mo、Mn和W的盐；和碱金属氢氧化物或氟化物。该方法也经常称作电陶瓷涂覆方法。在本说明书和权利要求中，术语“阳极氧化等离子体方法”和“电陶瓷涂覆方法”指相同的阳极氧化方法。简言之，该方法包括使阴极与阳极氧化溶液接触，将待涂覆的物品作为阳极氧化溶液中的阳极，并且使电流以有效在表面上形成涂层的电压和时间通过阳极氧化溶液。可以使用直流电、脉冲直流电或交流电，优选脉冲直流电或交流电。美国专利号7,569,132和8,663,807中公开了基础阳极氧化等离子体方法，所述文献通过引用的方式并入。最常见地，所需的陶瓷涂层包含氧化钛和/或氧化锆涂层。阳极氧化溶液具有就多种污染物而言必须遵守的特定参数并且需要监测它们的浓度。当使用阳极氧化等离子体方法在铝零件上沉积陶瓷涂层时，铝(Al)逐渐积聚在涂覆浴液中。在本说明书和权利要求中，除非另外指出，否则术语铝零件指纯铝零件和铝合金零件，该解释同样适用于涂覆铝或其合金的零件。浴中积聚的铝因阳极氧化等离子体方法期间发生的蚀刻而来自铝零件。最终，涂覆浴液中的铝浓度达到足够高的浓度并且造成施加的陶瓷涂层的性能裂化，这进而需要丢弃涂覆浴液。这导致成本增加、废弃物和转移所需陶瓷到铝零件上的效率低。在尝试从含有溶解的氟化钛络合物的涂覆浴除去溶解的氟化铝络合物时发现的一个问题是许多分离方法不区分两种类型的络合物。这些分离方法从涂覆浴同时除去Al和Ti，在Ti是所需涂层组分的情况下，这是不可接受的结果。以往通过多种单步骤方法(如离子交换、扩散透析、结晶或沉淀)选择性除去铝的尝试均告失败。因此，需要产生从电陶瓷涂覆浴液除去铝的经济、简单方法和系统。优选地，这种系统和方法可以在现有涂覆系统上实施，工艺略加改变，并且最优选地，它将在将不需要关闭电陶瓷涂覆生产线的方法中发挥作用。
技术实现思路
通常，本专利技术提供从涂覆浴(例如电陶瓷涂层涂覆浴液)除去铝并恢复浴液至可用状态的经济的系统和方法。这可以延长浴寿命远超出目前可用的寿命时间。该方法高度有效并且可以更高效地利用涂覆组合物。尽管参考从电解液除去铝描述方法和设备，但本领域技术人员会认识到，本专利技术可以用于从具有相似化学组成的其他含水涂覆浴除去铝。本专利技术的目的是提供一种从涂覆浴(例如阳极氧化浴)液除去铝的方法，其包括步骤：a)提供含有NH4+和溶解铝的酸性涂覆浴水溶液；b)使涂覆浴液通过Na+形式的强酸阳离子交换柱，并用Na+交换涂覆浴液中的NH4+，从而产生第一流出物并收集第一流出物；c)从步骤b)的第一流出物除去不溶性冰晶石Na3AlF6固体，从而形成上清流出物；并且d)在除去冰晶石后，使来自步骤c)的上清流出物通过NH4+形式的强酸阳离子交换柱，并用NH4+交换上清流出物中的Na+，从而产生第二流出物并收集所产生的第二流出物。冰晶石经过一段时间形成并且因此，来自步骤b)的流出物可以老化一段足以能够形成冰晶石的时间。理想地，该时间段可以短如1小时并且可以延长至5小时或超过5小时。在一些实施方案中，该方法还包括以下步骤：在步骤(a)之前从浴或其他来源取出选定量的含有NH4+和溶解铝的酸性阳极氧化水溶液，提供所述选定量作为a)的酸性水溶液，并且在执行上文描述的步骤b)-d)后，执行附加步骤e)，使第二流出物返回浴或其他来源，并且任选地f)补充浴。根据本专利技术的一个方面(“方面1”)，提供一种从阳极氧化浴液除去铝的方法，其包括以下步骤：a)提供含有NH4+和铝及氟化物的酸性阳极氧化水溶液；b)使阳极氧化溶液通过Na+形式的强酸阳离子交换柱，并用Na+交换阳极氧化溶液中的NH4+并收集流出物；c)从步骤b)的流出物除去形成的不溶性冰晶石Na3AlF6；并且d)在除去冰晶石后，取得来自步骤c)的流出物并且使其通过NH4+形式的强酸阳离子交换柱，并用NH4+交换流出物中的Na+并收集所得流出物。本专利技术的其他方面可以总结如下：方面2：方面1所述的方法，其中所述阳极氧化溶液包含选自Ti、Zr、Hf、Sn、Al、Ge、B及其混合物的元素的水溶性络合氟化物和/或氟氧化物；并且其中所述阳极氧化溶液还包含含有磷的酸、盐或其混合物。方面3：方面1和2中任一项所述的方法，其中步骤a)中的阳极氧化溶液含有超过百万分之200(ppm)的铝。方面4：方面1-3中任一项所述的方法，其中相对于每克从来自步骤a)的阳极氧化溶液待除去的铝，步骤b)中的阳离子交换柱包含0.05至1.0升阳离子交换树脂。方面5：方面1-4中任一项所述的方法，其中步骤b)中阳极氧化溶液通过阳离子交换柱的流速是2至50个床体积/小时。方面6：方面1-5中任一项所述的方法，其中步骤c)中除去冰晶石包括从流出物过滤冰晶石或通过离心分离方法从流出物中进行分离。方面7：方面1-6中任一项所述的方法，其中步骤c)还包括使来自步骤b)的流出物在槽中老化至少1小时的时间段，从而在流出物中形成冰晶石，之后在步骤c)中除去冰晶石。方面8：方面7所述的方法，其中使来自步骤b)的流出物老化的所述时间段包含足够量的时间以形成尺寸为0.1至50微米的冰晶石颗粒。方面9：方面1-8中任一项所述的方法，其中步骤d)包括使来自步骤c)的流出物通过与步骤a)中相同的阳离子交换柱，所述阳离子交换柱已被再生成NH4+形式，以用NH4+交换流出物中的Na+并收集所得流出物。方面10：方面9所述的方法，其中使步骤a)中的阳极氧化溶液以第一方向通过阳离子交换柱，并且其中使来自步骤d)的流出物以与步骤a)逆流的方向通过相同的阳离子交换柱。方面11：方面1-10中任一项所述的方法，其还包括在步骤c)之前，使来自步骤b)的流出物通过Na+精制离子交换柱。方面12：方面1-11中任一项所述的方法，其还包括使来自步骤d)的所得流出物通过NH4+精制离子交换柱。方面13：方面1-12中任一项所述的方法，其中步骤a)中的阳离子交换柱是与步骤d)中利用的阳离子交换柱不同的阳离子交换柱。方面14：方面1-13中任一项所述的方法，其还包括以下步骤：通过使含有至少一种选自NaCl、Na2SO4、NaH本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.从阳极氧化浴液除去铝的方法，其包括以下步骤：a)提供含有NH4

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.29 US 62/440,0241.从阳极氧化浴液除去铝的方法，其包括以下步骤：a)提供含有NH4+和铝及氟化物的酸性阳极氧化水溶液；b)使阳极氧化溶液通过Na+形式的强酸阳离子交换柱，并用Na+交换阳极氧化溶液中的NH4+并收集流出物；c)从步骤b)的流出物除去形成的不溶性冰晶石Na3AlF6；并且d)在除去冰晶石后，取得来自步骤c)的流出物并且使其通过NH4+形式的强酸阳离子交换柱，并用NH4+交换流出物中的Na+并收集所得流出物。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述阳极氧化溶液包含选自Ti、Zr、Hf、Sn、Al、Ge、B及其混合物的元素的水溶性络合氟化物和/或氟氧化物；并且其中所述阳极氧化溶液还包含含有磷的酸、盐或其混合物。3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤a)中的阳极氧化溶液含有超过百万分之200(ppm)的铝。4.根据权利要求1所述的方法，其中相对于每克从来自步骤a)的阳极氧化溶液待除去的铝，步骤b)中的阳离子交换柱包含0.05至1.0升阳离子交换树脂。5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b)中阳极氧化溶液通过阳离子交换柱的流速是2至50个床体积/小时。6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c)中除去冰晶石包括从流出物过滤冰晶石或通过离心分离方法从流出物中进行分离。7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c)还包括使来自步骤b)的流出物在槽中老化至少1小时的时间段，从而在流出物中形成冰晶石，之后在步骤c)中除去冰晶石。8.根据权利要求7所述的方法，其中使来自步骤b)的流出物老化的所述时间段包含足够量的时间以形成尺寸为0.1至50微米的冰晶石颗粒。9.根据权利要求1所述的方法，其中步骤d)包括使来自步骤c)的流出物通过与步骤a)中相同的阳离子交换柱，所述阳离子交换柱已被再生成NH4+形式，以用NH4+交换流出物中的N...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·G·科扎克，E·C·库恩斯，K·莱帕，
申请(专利权)人：汉高股份有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE