阳极氧化膜的染色
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阳极氧化染色细节解析
对于阳极氧化染色,铝表面处理厂家应该都非常熟悉了,它是应用十分广泛且十分实用的铝表面处理方式,更为铝表面提供观赏性。
那么我们来看看使用阳极氧化染料对铝表面进行染色时,容易忽视的一些细节。
阳极氧化染色最重要的就是阳极氧化膜了,只有良好的氧化膜才能得到优质的染色制品。
其次就是阳极氧化染料,现在很多都是用有机染料,染料的优劣也直接影响染色的质量,比如抗uv能力、是否掉色等等。
建议使用比较靠谱知名的一些品牌染料,如日本奥野、瑞士科莱恩和深圳华深景泰等公司的阳极氧化有机染料,其颜色丰富,而且质量已经经过了市场的多年考证。
在保证阳极氧化染料合格的情况下,就需要控制染色的细节了。
加强染色前的冲刷。
工件由阳极氧化槽中取出后要充沛冲刷,特别是工件的狭缝,盲孔等处,不然剩余的酸、碱在染色进程中会缓慢流出来,使染色溶液的pH值违背正常规模,并使残留酸碱部位表面的色泽与洁净部位有显着不同,乃至腐蚀氧化膜而闪现白色。
阳极氧化后即染色。
工件经阳极氧化后要当即染色。
若工件阳极氧化后在空气中露出时刻过久膜层孔隙即会缩小,并有或许沾上污物,导致染色困难。
若因染色槽过小,需分批染色时,应把待染色件浸泡在洁净的水中。
染色时工件不行堆叠。
染色时工件不行堆叠,尤其是平面部位,不然因为堆叠部位被隐瞒而构成阴阳面。
加强染色后的冲刷。
工件表面若不冲刷洁净,留有剩余颜料将会污染组合件。
在染色时,控制好染色前后的各个细节是十分重要的,千里之堤毁于蚁穴,往往越细小的失误,就月容易累积成重大的错误。
为了满足当前市场需求的多样性,铝合金表面阳极氧化膜染色的应用越来越广泛,其工艺技术也越来越成熟和复杂。
然万变不离其宗,关于氧化染色,我们该知道哪些要点呢?首先,染色对氧化膜的要求。
因为染色是在铝阳极氧化膜的膜孔中进行的,一方面要求膜层具有足够的孔隙率,另一方面要求膜孔内壁保持一定的活性,故不是所有膜层都能染上合适的颜色,必须满足以下条件。
1、铝在硫酸溶液中得到的阳极氧化膜无色而多孔,因此最适宜染色。
2、氧化膜层必须具有一定的厚度,应大于7微米。
较薄的膜层只能染上很浅的颜色。
3、氧化膜应有一定的松孔和吸附性,所以硬质阳极氧化膜层以及铬酸常规氧化膜层均不适合染色。
4、氧化膜层应完整、均匀,不应有划伤、砂眼、点腐蚀等缺陷。
5、铝合金材料也有一定要求,如含硅、镁、铜等过高时,往往会引起氧化膜黯哑,则在染色时产生色调变化。
其次,染料染色机理。
有机染料染色机理主要分物理吸附和化学吸附。
物理吸附。
水溶染料进入氧化膜多孔层,吸附在孔壁上进行染色。
化学吸附。
氧化膜与染料分子上的磺基形成共价键和酚基形成氢键,发生化学反应而产生吸附。
最后,有机染料的选择。
有机染料的品种繁多,主要分为几类:酸性染料、直接染料、碱性染料、分散染料、媒染染料和溶剂染料,还有还原染料和活性染料等。
它们的选择,需要满足以下几个要求。
1、考虑到成本和使用方便,生产中一般都在有机染料的水溶液中进行染色,因此不溶于水的染料不宜使用。
溶剂染料仅用在一些特殊场合。
2、应考虑到染色后的色泽度、耐晒性和结合牢度。
那些在光线照射下易于变色的染料不宜使用。
3、因为铝氧化膜孔壁呈电正性,所以应优先考虑显示负电性的阴离子染料。
如直接染料,酸性染料,还原染料和活性染料。
上述主要是针对于有机染料染色的一些基本理论和常识,目前市场上有机染料的使用较为广泛。
需要注意的是:因为化学反应的作用,槽液中往往会产生很多气泡,气泡会影响我们的检测,如有类似情况发生,建议使用ht447染料消泡剂,可以防止泡沫吸附引起的染色不良。
阳极氧化完整工艺流程阳极氧化工艺流程机械与化学表面处理是金属表面处理的必要步骤,包括抛光或刷光、除油及脱脂、外观质量检查等,以为后续处理工序作表面准备。
阳极氧化是通过一系列手段,在金属表面形成一层厚氧化铝膜,即阳极氧化膜。
染色则是在阳极氧化膜的微孔结构内沉积染料分子,而封孔则是为了封住微细孔,使染料固定于氧化膜内。
吸附着色的理论依据是染料分子沉积并积聚在氧化膜微孔的内表面,其产生颜色之化合物并非产生自工艺本身而是存在于开初的介质中。
染料分子与阳极氧化膜之间的键合力起作用,导致吸附。
但这种键合是不稳定的,染料分子会随着溶液中染料浓度的变化而发生解吸附,导致褪色合色料扩散。
因此,在完成染色之后的多孔膜封闭工序是必不可少的。
铝材的物理成分以及级别是吸附着色是否成功的重要因素。
铝材分为高纯铝、纯铝和合金铝。
高纯铝只含不超过痕量的亲质金属;纯铝的亲质金属含量不超过1%。
合金中的成分越高,耐机械磨损性便越强,但对装饰性着色的适应性则相对越差。
因此,必须选用阳极氧化级的铝材,才能保证在阳极氧化和着色后仍然能保持吸引人的外观。
总之,阳极氧化工艺流程需要严格按照要求进行,从机械与化学表面处理到染色、封孔等步骤,都需要注意铝材的级别和成分对色泽和透明度的影响。
Aluminum and aluminum alloys have XXX also influencedby the original base color.1.When the magnesium content is greater than 5%。
the anodized oxide film will XXX.2.Even with a low content of only 1% of manganese and chromium。
the oxide film will have a yellowish tint。
When the content exceeds this level。
铝的阳极氧化染色实验报告【实验名称】铝的阳极氧化染色。
【实验目的】对铝进行阳极氧化,并进行染色处理。
【实验原理】以铝或铝合金制品为阳极,置于电解质溶液中进行通电处理,使其表面形成氧化膜,这样形成的氧化膜比在空气中自然形成的氧化膜耐蚀能力更好。
氧化膜具有较强的吸附性,利于进行染色处理。
经过阳极氧化后,铝制品的耐蚀性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高。
(1)阳极氧化原理以铝或铝合金制品为阳极,硫酸为电解质溶液进行通电处理,铝被氧化形成无水的氧化膜。
阴极:2H+ + 2e-= H2↑阳极:2Al + 3H2O – 6e-= Al2O3 + 6H+氧化膜在生成的同时,又伴随着氧化膜被溶解的过程。
Al2O3 + 6H+ =2Al3+ + 3H2O溶解出现的孔隙使铝与电解液接触,又重新氧化生成氧化膜,循环往复。
控制一定的工艺条件(硫酸浓度和温度等)可使氧化膜形成的速率大于氧化膜溶解的速率,利于氧化膜的生成。
(2)着色原理铝的阳极氧化膜多孔隙,对染料有良好的物理吸附和化学吸附性能,在铝阳极氧化膜上进行浸渍着色或电解着色,可达到耐蚀和装饰目的。
无机盐着色:将制品依次浸入两种无机盐溶液中,两种无机盐在氧化膜孔隙内反应生成有颜色的无机盐并沉积在孔隙中。
有机染料着色:阳极氧化膜对染料有物理吸附作用,有机染料官能团与氧化膜也会发生络合反应。
有机染色色种多且色泽艳丽,但耐磨、耐晒、耐光性能差。
(3)封闭原理铝阳极氧化膜必须进行封闭处理。
沸水法是常用的封闭方法。
在沸水中,氧化膜表面及孔壁的无水氧化膜水化,形成非常稳定的水合结晶膜,从而达到封闭孔隙的目的。
Al2O3 + H2O=Al2O3·H2O此外还有蒸汽封闭法、盐溶液封闭法和填充有机物封闭法等。
本实验将铝以硫酸为电解质溶液进行阳极氧化,用硫代硫酸钠溶液和高锰酸钾溶液进行浸渍着色,用沸水法封闭。
【实验用品】铝片、铜片、氢氧化钠、硫酸、高锰酸钾、硫代硫酸钠、水、天平、量筒、烧杯、玻璃棒、水槽、直流电源、电流表、鳄鱼夹、导线、砂纸。
浅谈铝阳极氧化膜的化学染色五金氧化分公司罗跃鹏/文摘要:介绍了化学染色机理,从化学预处理、氧化、染色、封孔等方面详细分析了生产过程中影响染色效果的各种因素,从而阐明好的染色效果是集各步骤上乘工作质量之大成。
关键词:阳极氧化膜化学染色机理影响因素Chemical coloration of anodizeAnodize factory-Luo YaopengAbstract: introduce the principles of anodize. Analysis the factors that affect the pre-treatment, anodize, coloration, and hole sealing. Good anodize needs perfect work on each above steps.Key words: Anodize film chemical coloration principles factors 铝的阳极氧化膜(一般指直流硫酸阳极氧化膜)通常是无色透明的多孔型膜,利用阳极氧化膜的微孔可以方便地实现着色处理。
阳极氧化膜的着色有很多方法,工业化着色的方法大体可以分为三类:整体着色、电解着色和化学染色。
整体着色也称自然发色,由于该方法能耗大、成本高、色种有限目前己很少使用。
电解着色是以硫酸透明阳极氧化膜为基础。
在含金属盐的溶液中用直流或交流进行的着色处理。
电解着色耐磨、耐蚀、耐光。
但工艺成熟易控制的色调仅有古铜、黑色、金黄、枣红等几种,而且成本较高。
目前一般在建材工业中应用。
化学染色亦称吸附着色,由于阳极氧化膜孔隙率高、吸附能力强、易染色的特点,此种染色法便应运而生。
染色法的上色速度快,操作简单方便,颜色特别丰富而色泽鲜艳。
随着铝制品的工业应用(室内)与日常生活运用范围的不断扩大,化学染色的方法以独特的优势得到迅速发展和广泛应用。
本文结合实际工作所遇到的各种问题,简要谈谈化学染色的影响因素。
阳极氧化染色原理随着人们生活水平的提高,对家居装饰的要求也越来越高,不仅要求有良好的性能,同时又要有亮丽的色彩。
粉末喷涂方兴未艾,既有良好的性能,又有让人们满意的色彩。
但是,厚厚的粉末遮住了金属应有的光泽而略显遗憾。
阳极氧化染料正好弥补了这点遗憾,既保持了金属光泽,又有极其艳丽的色彩,不仅可以用在家用电器、汽车、铭牌标识等,也是家居装饰的不错选择。
本文主要针对硫酸阳极氧化染色,是作者在工作积累的一些经验,与大家一同探讨。
1氧化染色原理众所周知,阳极氧化膜是由大量垂直于金属外表的六边形晶胞组成,每个晶胞中心有一个膜孔,并具有极强的吸附力,当氧化过的铝制品浸入染料溶液中,染料分子通过扩散作用进入氧化膜的膜孔中,同时与氧化膜形成难以别离的共价键和离子键。
这种键结合是可逆的,在一定条件下会发生解吸附作用。
因此,染色之后,必须经过封孔处理,将染料固定在膜孔中,同进增加氧化膜的耐蚀、耐磨等性能。
2阳极氧化工艺对染色的影响在氧化染色整个流程中,因为氧化工艺原因造成染色不良是比较普遍的。
氧化膜的膜厚和孔隙均匀一致是染色时获得均匀一致颜色的前提和基础,为获得均匀一致的氧化膜,保证足够的循环量,冷却量,保证良好的导电性是举足轻重的,此外就是氧化工艺的稳定性。
硫酸浓度,控制在180—200g/l。
稍高的硫酸浓度可促进氧化膜的溶解反应加快,利于孔隙的扩张,更易于染色;铝离子浓度,控制在5—15 g/l。
铝离子小于5g/l,生成的氧化膜吸附能力降低,影响上色速度,铝离子大于15g/l时,氧化膜的均匀性受到影响,容易出现不规则的膜层。
氧化温度,控制在20℃左右,氧化槽液的温度对染色的影响非常显著,过低的温度致使氧化膜的膜孔致密,染色速度显著减缓;温度过高,氧化膜蔬松,容易粉化,不利于染色的控制,氧化槽的温差变化应在2℃以内为宜。
电流密度,控制在120—180a/m2。
电流密度过大,在膜厚一定的情况下,就要相应地缩短铝制品在槽中的电解时间,这样,氧化膜在溶液中的溶解减少,膜孔致密,染色时间加长。
用BES活性染料进行铝阳极氧化膜染色金属铝的着色有化学染色法、电解染色法、粉末静电喷涂法等多种。
本文中的金属铝染色和印花属于化学着色法中的一种,主要工序有金属铝预处理、阳极氧化处理、染色、封孔处理。
本研究采用经过预处理和阳极氧化处理后的金属铝进行染色,然后进行封孔处理,探讨各种BES活性染料在不同工艺条件下对铝阳极氧化膜的染色工艺。
1、阳极氧化膜染色和封孔处理1.1 阳极氧化膜结构和性质阳极氧化膜由两层组成,的多孔外层是在具有介电性质的致密内层上成长起来的,后者称为阻挡层。
用电子显微镜观察,膜层的纵截面几乎全部呈与金属表面垂直的管孔,它们贯穿膜外层直至氧化膜与金属界面的阻挡层。
以各孔隙为主轴周围是致密的Al2O3构成一个六棱体,称为晶胞,整个膜层由无数个这种晶胞组成。
阻挡层是由无水Al2O3所组成,薄而致密,具有高硬度和阻止电流通过的作用,阻挡层厚约30-50nm,为总膜厚的0.5%-2%。
氧化膜多孔的外层主要是由非晶型的Al2O3及少量的r·Al2O3·H2O所组成,此外还含有电解液的阴离子,当电解液为硫酸时,膜层中硫酸根含量在正常情况下为13%-17%。
氧化膜的绝大部分优良特性都是由多孔外层的厚度及孔隙率所决定的,它们都与阳极氧化条件密切相关。
1.2 阳极氧化膜染色处理将无色氧化膜的铝浸渍在染色液中,其表面不易吸附染料,即使能够吸附,其吸附量也是极微的,因此不易染色。
具有一定化学活性的铝阳极氧化膜,因其表面为多孔质膜,有如纺织纤维一样吸附染料的能力,因而能吸附大量的染料,结果形成人们可以看见的各种颜色。
一般阳极氧化膜孔隙直径为15-30nm,而染料在水中分离单分子的长度或宽度均<6nm(见表1),远比阳极氧化膜孔膜隙小,但仅存在膜孔是不够的,如果表面上的膜孔壁不是活性的,也不能吸附染料,即不能染色。
染料对阳极氧化膜的吸附有物理吸附、化学吸附及单分子层或多分子层吸附。
阳极氧化染色原理
阳极氧化染色的原理主要是通过阳极氧化膜的孔隙率和巨大表面积,以及氧化膜与色素体的化学吸附作用来实现染料分子的积存和显色。
具体来说,阳极氧化膜有20-30%的孔隙率,这使得染料分子有机会通过物理和化学吸附方式存储在类表层中,进而显色。
化学吸附指的是氧化膜与色素体通过离子键、共价键或形成络合物形式结合,这种方式的吸附力比较强。
相较于化学吸附,物理吸附的吸附力较弱且更容易受温度影响。
染色过程:工件表面通过阳极氧化的金属表面或镀层金属表面进行染色,可以通过改变氧化膜的颜色来改变染色效果。
通过调整染色条件和配方,可以控制染色后的颜色效果。
氧化过程:在阳极氧化染色过程中,金属表面形成氧化膜,并发生阳极氧化反应,产生一些可溶性物质进入染色液中。
这些可溶性物质会对染色效果产生影响,因此需要控制阳极氧化的时间和电流密度等因素,以保证染色效果。
总之,阳极氧化染色原理主要基于阳极氧化膜的特性,通过染色液中的染料分子与金属表面形成氧化膜的相互作用,实现金属表面的染色。
陽極氧化染色技術淺談隨著人們生活水平的提高,對家居裝飾的要求也越來越高,不僅要求有良好的性能,同時又要有亮麗的色彩。
粉末噴涂方興未艾,既有良好的性能,又有讓人們滿意的色彩。
但是,厚厚的粉末遮住了金屬應有的光澤而略顯遺憾。
陽極氧化染料正好彌補了這點遺憾,既保持了金屬光澤,又有極其艷麗的色彩,不僅可以用在家用電器、汽車、銘牌標識等,也是家居裝飾的不錯選擇。
本文主要針對硫酸陽極氧化染色,是作者在工作積累的一些經驗,與大家一同探討。
1 氧化染色原理眾所周知,陽極氧化膜是由大量垂直於金屬表面的六邊形晶胞組成,每個晶胞中心有一個膜孔,並具有極強的吸附力,當氧化過的鋁制品浸入染料溶液中,染料分子通過擴散作用進入氧化膜的膜孔中,同時與氧化膜形成難以分離的共價鍵和離子鍵。
這種鍵結合是可逆的,在一定條件下會發生解吸附作用。
因此,染色之後,必須經過封孔處理,將染料固定在膜孔中,同進增加氧化膜的耐蝕、耐磨等性能。
2 陽極氧化工藝對染色的影響在氧化染色整個流程中,因為氧化工藝原因造成染色不良是比較普遍的。
氧化膜的膜厚和孔隙均勻一致是染色時獲得均勻一致顏色的前提和基礎,為獲得均勻一致的氧化膜,保證足夠的循環量,冷卻量,保證良好的導電性是舉足輕重的,此外就是氧化工藝的穩定性。
硫酸濃度,控制在180—200g/l。
稍高的硫酸濃度可促進氧化膜的溶解反應加快,利於孔隙的擴張,更易於染色;鋁離子濃度,控制在5—15 g/l。
鋁離子小於5g/l,生成的氧化膜吸附能力降低,影響上色速度,鋁離子大於15g/l時,氧化膜的均勻性受到影響,容易出現不規則的膜層。
氧化溫度,控制在20℃左右,氧化槽液的溫度對染色的影響非常顯著,過低的溫度致使氧化膜的膜孔致密,染色速度顯著減緩;溫度過高,氧化膜蔬松,容易粉化,不利於染色的控制,氧化槽的溫差變化應在2℃以內為宜。
電流密度,控制在120—180a/m2。
電流密度過大,在膜厚一定的情況下,就要相應地縮短鋁制品在槽中的電解時間,這樣,氧化膜在溶液中的溶解減少,膜孔致密,染色時間加長。
铝阳极氧化与染色技术四、封孔处理为了提高铝件质量和染着色牢固,着色后必须将氧化膜层的微细孔隙予以封闭,经过封闭处理后表面变的均匀无孔,形成致密的氧化膜。
染料沉积在氧化膜内再也擦不掉,且经封闭后的氧化膜不再具有吸附性,可避免吸附有害物质而被污染或早期腐蚀,从而提高了阳极氧化膜的防污染、抗蚀等性能。
常用的着色后的封孔方法有水合封孔、无机盐溶液封孔、透明有机涂层封孔。
(一)水合封孔水合封孔包括沸水封孔和常压、加压蒸汽封孔。
1、水合封孔的原理铝的阳极氧化膜在水中有两种形式的反应;一是,在80度以下,pH<4的水中,与水结合成拜耳体三水合氧化铝,这种结合仅是物理结合,过程是可逆的。
另一种是在80度以上的中性水中,氧化铝与水化合成波米体型的一水合氧化铝,这就是通常所指的水合封孔的反应过程,由于一水合氧化铝的密度(3014kg/立方米)比氧化铝(3420kg/立方米)的小,体积增大33%左右,堵塞了氧化膜的孔隙。
2、影响沸水封孔的原因(1)时间、温度:在其他条件相对一致的前提下,随封孔时间的延长,膜层结合水量增加,抗蚀性提高;随封孔温度的升高,水化程度提高,抗蚀性增强。
(2)pH值、水质:一般在pH值为5.5-6.5的封孔液中封孔,膜层不但有良好的抗蚀性而且耐磨性最好。
对水中的杂质含量应加以控制:硫酸根离子<250mg/kg,氯离子<100mg/kg,硅酸根离子<10mg/kg,磷酸根离子<5mg/kg,氟离子<5mg/kg。
最好用纯水,其电阻率为5×10Ω·cm。
(3)添加剂:在沸水中加入某些添加剂如无水碳酸钠、氨、三乙醇胺等,可增强封孔效果,提高膜层的抗蚀性,甚至相当或超过蒸汽封孔。
水合封孔的另一种方法是蒸汽封孔,其所处理的氧化膜抗蚀性、耐磨性与蒸汽压力和封孔时间有关。
一般随压力升高、时间延长、抗蚀性提高、耐磨性降低。
3、沸水、蒸汽封孔工艺沸水封孔、蒸汽封孔工艺见表-12。
铝阳极氧化与染色技术之染色处理化学着色法工艺简单、控制容易、效率高、成本低、设备投资少、着色色域宽、色泽鲜艳。
但大面积制品容易出现颜色不均匀,着色后清洗、封孔不当或受到机械损伤时易脱色,着色膜的耐光性相对较差,故往往仅用于室内装饰、日常用小型铝制品的着色处理。
铝阳极氧化膜的化学着色是基于多孔膜层有如纺织纤维一样的吸附染料能力而得以进行的。
一般阳极氧化膜的孔隙直径为0.01-0.03μm,而染料在水中分离成单分子,直径为0.0015-0.0030μm,着色时染料被吸附在孔隙表面上并向孔内扩散、堆积,而且与氧化铝进行离子键、氢键结合而使膜层着色,经封孔处理,染料被固定在孔隙内。
(一)有机染料染色1、染料的选择有机染料品种繁多,依据不同用途和产品档次选用染料。
如可溶性还原染料价格昂贵,色牢度极佳,故多用于高档铝制品金笔、打火机、助听器的染色;醇溶性染料用于铝箔染色;油溶性染料用于铝箔的印花,使用前溶于硝化纤维素系、乙烯树脂系或聚酰胺树脂系等亮漆中,或者溶于烤漆中的三聚氰胺树脂与环氧树脂中,印制后在清洗干净的铝箔表面形成带有染料的树脂膜。
用于铝制品染色的染料类别有酸性染料、酸性络合染料、酸性媒介染料、直接染料、弱酸性染料、分散染料、可溶性还原染料、活性染料、碱性染料、醇溶染料、油溶染料等。
2、有机染料着色工艺及控制(1)单色染色:将经阳极氧化、用清水洗净的铝制品,浸入规定温度染液中浸泡,染色的时间依颜色深浅而定、染浴量可控制在与制品体积之比10:1。
(2)多色染色:若在铝件上染两种和多种不同的颜色,如山水、花鸟、任务、文字等,多采用印花工艺来完成,印版可采用型版(锌版、纸版)和丝网版,可用直接印花法、涂料防染法、泡沫塑料扑染法等。
一般做法是将第一种颜色染色后,对需留下颜色的部位用花版染料的耐晒。
拼色染应将两种染料分别溶解再置于染浴。
凡酸性染料必须用醋酸调节pH值,醋酸加入量依染料浓度而定,染液pH值在4.5-6加入98%醋酸约0.5-1ml/L。
精品文档1.5 阳极氧化膜的电解着色1.5.1电解着色的基本原理1.5.1.1电解着色的概念电解着色 ,首先是将铝制件在硫酸电解液中制出洁净的透明多孔的阳极氧化膜,第二步转移到酸性的金属盐溶浓中施以交流电电解处理, 将金属微粒不可逆的电沉积在氧化膜孔隙的底部 ( 见图 5 - 1 - 2).凡能够由水溶液中电沉积出来的金属 , 大部分都可以用在电解着色上。
但其中只有几种金属盐具有实用价值 ,如锡、镍、锰、银盐和硒盐等。
其着色原理和整体发色法有相同之处 ,是藉金属微粒对入射光的吸收和散射而产生颜色。
因此 , 铜盐单独使用呈红色 ,锰、银盐和硒盐呈黄色系 ,其他金属的色调范围大多是由青铜色到黑色。
在特定的介质下,色泽的深浅由金属粒子沉积量来决定 ,而与氧化膜的厚度无关。
一般采用的氧化膜厚度为 8 ~20 μm。
除了含铜量较高的铝合金和含硅量高的铝合金外, 大多数建筑铝型材都可适用此工艺 ; 而整体发色法所着的颜色与铝材的组成和合金状态却有很大的关系。
( 1 ) 电解着色的表面具有与硫酸阳极氧化膜相同的硬度和耐磨等性能。
这是因为在孔隙内金属粒子的沉积对氧化膜结构的影响很小。
( 2) 膜层具有特别好的耐紫外线照射性能。
这是由于色素体本身是无机性的,而且色素体粒子沉积在膜层孔隙的底部, 所以它耐光耐晒 , 适用于建筑装潢上的防护装饰。
( 3) 耐热性能好。
电解着色的膜层在550 ℃温度下放 1 h, 没有严重损失。
因色素体是无机物 ,不易受热氧化分解。
( 4 ) 有很好的耐蚀性。
这是国际上得到公认的和试验证实的。
1.5.1.2电解着色的原理铝在硫酸溶液中进行阳极氧化处理之后 , 在制品表面上成一层人工氧化膜 , 这层氧化膜的最外表 , 是多孔性的。
称多孔质层 , 而氧化膜的底层与铝基体相联接处 , 则是致密的氧化铝薄层 , 也称活性层或阻挡层。
把这种带有阳极氧化膜的铝材浸入某种金属盐的电解液中 , 并作为一个电极 ( 因用交流电 ) , 而另一极可以用与电解液所含金属盐相同的纯金属板或石墨、不锈钢板等。
阳极氧化膜的着色与封闭现代电镀网4月18日讯:阳极氧化后得到的新鲜氧化膜,可以及时进行着色处理,既美化了氧化膜表面,又能增加抗蚀能力。
纯铝、铝镁合金和铝锰合金的氧化膜,易于染成各种不同的颜色,铝铜和铝硅合金的氧化膜发暗,只能染成深色。
(1)整体着色将铝及铝合金放入含有机物(如甲酚、苯磺酸、磺基水杨酸等)的电解液中进行阳极着色处理,在阳极氧化的同时也被着色,微小的颗粒分散于膜孔的内壁,由于入射光的散射产生不同的色彩。
微小颗粒来自基体金属或电解液中有机物的分解产物,颜色的深浅与膜的厚度有直接关系。
该工艺因需要高的阳极电流密度和高的电压,所以能量消耗大。
(2)电解着色铝及铝合金经过阳极氧化后,再放人含有镍盐、钻盐、锡盐或铜盐等溶液中进行交流电解,使膜孔底部沉积上金属镍、钴、锡或铜等而呈现出不同的色彩。
该工艺具有工艺简单、能耗低、着色均匀、生产效率高等特点。
表7—4列举了铝及铝合金的电解着色工艺。
电解着色一般采用交流电源,用比铝电位较正的金属(如不锈钢、石墨等)作为另一表7-4铝及铝合金的电解着色工艺电极。
(3)有机染料着色由于氧化膜具有多孔性和强的吸附能力因而可以染上不同的颜色。
最适宜直接着色的氧化膜是从硫酸溶液中得到的阳极氧化膜,它使大多数铝及铝合金形成无色透明膜,有适宜的厚度、孔隙率和吸附性。
草酸阳极氧化工艺较硫酸工艺价格高,得到黄色膜。
当膜层超过50μm即得到自然的黄色或棕色。
铬酸阳极氧化工艺由于膜薄、孔隙少,而且它本身是灰色的,一般不宜着色。
着色对氧化膜的要求是膜厚适宜、有足够的孔隙和良好的吸附能力、无外伤和污染。
表7—5列出铝及铝合金有机染料着色工艺。
表7-5铝及铝合金有机染料着色工艺(4)无机盐着色无机盐着色主要依靠物理吸附作用,盐分子进入孔隙发生化学反应而得到有色物质。
限于无机盐的色种较少,色调也不够鲜艳,现应用不多。
无机盐着色工艺见表7-6。
铝及铝合金阳极氧化后经彻底清洗,先在溶液(1)中浸渍,水洗后再浸入溶液(2)中,这样交替进行2~4次即可。
在阳极氧化染色的工业生产过程中,经常会遇到各种各样的问题。
比如工件氧化染色后表面
颜色不均匀,颜色深浅不一,有时一个工件上也能看到明显的色差,这样的产品肯定是不合
格的,所以会导致原料的耗费,以及时间上的消耗。
如果此时你刚好货期又紧又多的话,那
这个问题就十分致命了。
那我们应该如何防止这类问题,出现这种状况的原因又是什么呢?
常见因素大概分为以下几点。
1、有残酸在表面的缝隙和深孔中。
这是氧化染色最常见的一个问题,同一个工件上有颜色
差异,严重时甚至染色膜发花,局部染不上色。
这种情况该怎么办呢?我们需要在染色前彻
底清洗干净并尽可能用氨水或稀碱液中和,最好可以用表调剂把残酸去除,来达到防治效果。
2、阳极氧化后未清洗干净或染色操作不当。
这种情况的结果是不同批次的工件色调不同,
需要在操作的时候,让工人严格按照操作规范生产。
3、阳极氧化膜厚度不一致。
这个因素也会让不同批次的工件发生色差,而且同一批工件中
所用合金材料不同,也会出现这种状况。
此时应该用ht470缓染剂控制工件染色速度,使工
人可以控制颜色的深浅进度,从而达到控制色差的目的。
阳极氧化染色不均匀的原因多种多样,有操作不当因素,也有一些化学原料方面的因素。
如
果我们要规避一些不必要的生产成本,应该严格控制操作规范,选用性能稳定的阳极氧化染
色剂,对于一下可能发生的常见情况有所了解,并清楚防治手段。
铝阳极氧化膜的着色有好几种方法铝阳极氧化膜的着色有好几种方法,工业化技术着色的氧化膜大体可以分为以下三大类。
(1)整体着色膜。
日本又称自然发色膜或一次电解发色膜。
这里有时又细分为自然发色膜和电解发色膜。
自然发色指阳极氧化过程使铝合金中添加成分(Si、Fe、Mn等)氧化,而发生氧化膜的着色,比如Al-Si合金的硫酸阳极氧化膜;电解发色指电解液组成及电解条件的变化而引起氧化膜的着色,比如在添加有机酸或无机盐的电解液中阳极氧化,其代表性的技术有Kalcolor法(硫酸+磺基水杨酸)及Duranodic法(硫酸+邻苯二甲水杨酸)。
(2)染色膜。
以硫酸一次电解的透明阳极氧化膜为基础,用无机颜料或有机染料进行染色的氧化膜。
(3)电解着色膜。
以硫酸一次电解的透明阳极氧化为基础,在含金属盐的溶液中用直流或交流进行电解着色的氧化膜,在日本也叫二次电解膜。
它的意思是阳极氧化叫做一次电解,而电解着色叫做二次电解。
代表性的电解着色的工业化技术是浅田法(Ni盐交流着色法)、Anolok法和Sallox法(二者均系Sn盐交流着色法)、住化法和尤尼可尔法(Ni盐“直流”着色和“直流”脉冲着色法)等。
近年来在工业上开始得到推广的多色化技术,可以在一个电解着色槽中得到多种颜色。
这是一种新型的利用于干涉光效应的电解着色方法,由于在电解着色之前增加电解调整,在日本又称之为三次电解法。
电解着色膜的耐候性、耐光性和使用寿命比染色膜好得多,其能耗与着色成本又远低于整体着色膜,目前已经广泛用于建筑铝型材的着色。
在20世纪60年代日本浅田法问世并工业化之后,交流电解着色技术以其氧化膜性能好、工业控制方便、操作成本较低而独占熬头,成为建筑铝型材阳极氧化膜的首选着色方法。
电解着色技术经过工业实践考验而不断发展和改进,着色电源更新,槽液成分稳定,工艺更加成熟,成本不断下降,规模日益扩大。
电解着色技术在理论和实践方面都有很大进步,尤其表现在阳极氧化电解着色的工程上,今日之产业化工艺与早期文献专利已不可同日而语,国外已有若干种铝阳极氧化膜电解着色的总结性的专著出版。
阳极氧化膜的染色
随着人们生活水平的不断提高,室内外装饰档次也越来越高。
对铝合金进行适当的处理(如铝型材的枋木纹阳极氧化着色),可以使其表面形成一些特殊的效果,从而达到美化的目的。
经过阳极氧化处理得到的新鲜氧化膜,具有强烈的吸附能力,因而可以再经过一定的工艺处理,使其染上各种鲜艳的色彩,这既可美化制品表面,又增加了氧化膜的抗蚀能力。
需要进行染色的氧化膜应当具有下列条件:
a.氧化膜应有一定的孔隙率和吸附性;
b.氧化膜本身应有无色的、透明的;
c.膜上不应有划痕和晶相结构上的重大差别,如晶扩大和偏析等。
一般而言,最适于进行染色的氧化膜是从硫酸溶液中得到的阳极氧化膜。
用硫酸溶液作为阳极氧化处理溶液能使大多数铝及其合金上形成无色或透明的膜。
氧化膜的染色可以用有机染料,也可以用无机染料。
但是从染色的牢固度、上色速度、操作方法、色彩鲜艳程度及染色液使用期限等方面考虑,有机染色要比无机染色优越得多。
因此,生产实践中大多使用有机染料进行染色。
在铝氧化物上进行有机染料染色的机理比较复杂。
一般认为可能是:
1.有机染料与氧化铝膜不发生反应,染色只是由于在氧化膜孔隙中物理吸附了沉淀的色料,例如酸性金黄II和湖蓝的染色均属此类;
2.有机染料分子与氧化铝发生了化学反应,由于化学结合而存在于氧化膜的孔中,这种化学结合的方式有氧化膜与染料分子上的磺基形成了共价键,氧化膜与染料上的酚基形成氢键,氧化物与染料分子形成络合物等,具体产生哪一种结合方式,则取决于染料分子的性质与结构,如酸性铬橙就是和氧化铝形成了络合物。
下面分别讨论一下影响氧化膜染色质量的因素。
(1)氧化膜的质量为了进行染色,氧化膜应当具有足够的厚度(10um以上)、孔隙率和细小晶粒以及最大的透明度。
粗糙的氧化膜的吸附能力差,而且色彩的鲜艳程度降低。
孔隙率低的膜所能吸引的染料少,因而是只适宜染浅色。
本身具有颜色的氧化膜只能染深色,限制了染色的品种。
从硫酸电解液中得到的氧化膜的极限厚度大,透明度和孔隙率也都较其他方法所制取的氧化膜高。
因此,它的染色性能最好。
通常为了提高染色效果,可采用稍
高些的电流密度和温度进行阳极氧化,必要时也可以适当提高电解液的浓度或延长氧化时间。
此外,还应注意铝的纯度和组成。
(2)染料的浓度染色液中染料的浓度随所用染料的不同而有差异,也随要求染色的浓度不同而改变。
通常染浅色时,染料浓度可小些;染深色时,浓度则要大一些。
在某些情况下,为增加染色强度,并不用很浓的染色液,而是采用延长染色时间的方法。
用这个方法的好处是可以使染料分子充分渗透到氧化膜孔隙的深处,提高色泽的坚牢度,并有利于调节制品色泽的均匀性。
当使用高浓度的染色液染色时,往往产生浮色现象,在染色以后的清洗及封闭处理时易造成流色。
(3)染色液的PH值大多数染料的良好吸附作用发生在一定的PH值范围内。
如果不控制染色液的PH值,不但吸附不良,而且染上的颜色也不牢固。
因此多数酸性染料溶解好以后,要用乙酸等来调节它的PH值。
常用的PH值3.5-6.例如,对于印地科素(溶蒽素)类染料,生产实践证明,需控制PH值3.5-5.5.在这个范围内提高酸度,可以大大缩短染色时间。
但是过高的酸度会使染料很快失效。
而当PH值增大至7时,就失去染色作用。
(4)染色液的温度生产时,染色可以划分为冷染(室温)和热染两种。
具体采用哪种方法,要根据染料的性质和工艺条件而定。
一般冷染的染色时间要长些,很容易控制色调。
热染的特点是上色速度快,但控制色泽的均匀性较难。
实践证明,采用40-600C染色较好。
如果温度过高,特别是近于沸腾状态染色时,染料分子往往被封闭在氧化膜的表层,这就降低了色泽的坚牢度。
(5)其他因素为了提高氧化膜中染料分子和氧化铝的结合力,在染色前最好用1%-2%NH4OH溶液来中和氧化膜孔中的残留酸,并应仔细清洗氧化膜。
为了保持氧化膜的最高吸附能力,应在阳极氧化后立即进行染色,否则氧化膜的吸附能力将随着搁置时间的增长而迅速衰退。
如果搁置时间过久,则应在稀HNO3浸泡数分钟以增加氧化膜的活性,然后再去染色。
染色后的制品应马上进行封闭或干燥,不宜久置清水中,以免制品表面“流色”发花。
配制染色液时,应使用蒸镏水或离子交换软水且不应带入碱土金属和重金属离子,因为这些离子与染料可以生成络合物使染料变质。
如果它们被吸附到氧化膜中,则会降低色泽的鲜艳程度。
适用于铝氧化膜染色的有机染料很多,其中主要包括;酸性染料、活性染料和可
溶性染料等。
另外,也可以在进行电解的同时进行着色处理。
铝合金的电解着色的原理是:铝合金在氧化液中氧化一段时间后,在其表面生成一层较厚、带有多孔状的氧化膜,具有较大的电阻,在低电压的电解液中很难着色,但这并不影响膜的生成和化学溶解,经过较短时间的氧化和溶解(主要是氧化膜的溶解),原氧化膜较的孔底最先被电压击穿,在孔里发生了电解着色反应,再由于孔的活性影响,克服了极化作用,保证了反应的顺利进行。
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