鋁及鋁合金著色方法分兩類(lèi):化學(xué)著色法和電解著色法。
一、鋁及鋁合金化學(xué)著色
鋁及鋁合金化學(xué)著色多在陽(yáng)極氧化膜上進(jìn)行。直接在鋁及鋁合金表面進(jìn)行化學(xué)著色的方法較少,所生成的色膜有耐磨、耐蝕的特點(diǎn),色彩范圍較廣。但一般不單獨(dú)作為防護(hù)層,較多應(yīng)用在表面還需進(jìn)行涂飾的零件上作為底色,鋁及鋁合金氧化膜著色工藝見(jiàn)鋁及鋁合金陽(yáng)極氧化膜著色一節(jié),
本節(jié)只介紹幾種化學(xué)直接著色的方法,其工藝規(guī)范列于表8—1—7和表8—1—8。
表8—1—7鋁直接化學(xué)著色工藝規(guī)范
表8—1—8鋁合金化學(xué)著色工藝規(guī)范
二、鋁及鋁合金電解著色
鋁及鋁合金電解著色工藝所獲得的色膜具有良好的耐磨、耐曬、耐熱性及抗化學(xué)腐蝕性能。廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑用鋁型材的裝飾與防蝕上。隨著太陽(yáng)能的利用與開(kāi)發(fā),以及日用商品的多樣化,鋁及鋁合金的電解著色工藝必將得到更廣泛的開(kāi)發(fā)和利用。
電解著色法按其發(fā)色特點(diǎn)分“一步法”與“二步法”。
“一步法”電解著色是把鋁零件在有機(jī)酸中陽(yáng)極氧化以獲得有色氧化膜的方法。也有特定的鋁合金在普通陽(yáng)極氧化中發(fā)色的。此法有三種:
(1)在有機(jī)酸電解液中陽(yáng)極氧化著色。這種方法也稱(chēng)溶液著色法。氧化膜的顏色與所用的有機(jī)酸電解液有關(guān)。常用的有機(jī)酸有草酸、氨基磺酸和磺基水楊酸等。同種鋁合金零件在不同的有機(jī)酸中陽(yáng)極氧化著色,可得到不同的顏色,如純鋁在草酸溶液中氧化后呈草黃色;在磺基水楊酸和硫酸混合液中得到的氧化膜是黃一灰一黑色。在以草酸為主,添加鉻酸或其他有機(jī)酸,可生成黃色至紅色的氧化膜;在以磺基水楊酸、氨基磺酸為主的電解液中添加無(wú)機(jī)酸及磺基苯二酸等有機(jī)酸,可生成青銅至黑色以及橄欖色一類(lèi)的氧化膜。
(2)合金電解著色法(又稱(chēng)自然著色法)。特定的鋁合金在普通的陽(yáng)極氧化中著色的方法稱(chēng)自然著色法或合金著色法。即通過(guò)改變鋁合金的成分或熱處理?xiàng)l件,在陽(yáng)極氧化的同時(shí),使氧化膜著色。
合金的成分不同,陽(yáng)極氧化后所得的膜層顏色不同。如在硫酸(200g/L)電解液中,在基本相同的工藝條件下氧化40min~60min,鋁-硅系(含硅11%~l3%)的氧化膜為綠色至黑色;鋁-錳-鉻系(含錳0.2%~0.7%,含鉻0.2%~0.5%)為深褐色;鋁.鎂系(含鎂l%~l.5%)為金黃色。
合金著色的機(jī)理是:鋁合金中的某些不溶解也不氧化的成分,以顆粒狀包含在氧化膜中,從而使膜層著色。合金成分在陽(yáng)極氧化時(shí),與鋁生成均相的氧化層,由于合金成分的氧化物是有色的,因而整個(gè)膜層成為帶色的氧化膜。如在硫酸溶液中,鋁-鎂-鋅合金能氧化成黑色;鋁-鉻-銅合金的氧化膜是金色。
(3)鋁合金有機(jī)酸溶液陰極氧化著色。這種方法綜合了方法(1)、(2)的原理。如在順丁烯二酸.硫酸混合液中,含鋁99.9%的純鋁可氧化成金色;含鋁99%的鋁氧化成黃棕色;鋁-鎂合金氧化成黃棕色;鋁-錳合金氧化成黑色。氧化膜的色調(diào)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而越來(lái)越深。
“一步法”電解著色工藝范圍窄,操作條件嚴(yán)格而復(fù)雜,膜層顏色受材料、溶液成分和加工方法等因素的影響較大,因此,在應(yīng)用上受到一定限制。國(guó)內(nèi)外“一步法”電解著色工藝規(guī)范如表8—1—9和表8—1—10所列。
表8—1—9 鋁及鋁合金“一步法”電解著色工藝規(guī)范
三、鋁合金木紋著色
鋁合金擠壓型材(6063A)表面可通過(guò)電化學(xué)處理得到木紋圖樣,而且耐蝕、耐磨性較好,廣泛用于建筑、家具、汽車(chē)、柜臺(tái)、電器等。
(一)工藝流程
預(yù)處理(從除油至酸洗出光必須嚴(yán)格)→水洗→形成壁壘型膜斗木紋的形成→交流電解→陽(yáng)極氧化→著色→水封閉。
(二)壁壘型膜的形成工藝
將經(jīng)預(yù)處理的零件,在壁壘膜形成的溶液中進(jìn)行陽(yáng)極處理,由于新鮮表面接通陽(yáng)極后,電流突然增大,生成的Al203,與基體牢固結(jié)合就形成壁壘型膜,這個(gè)過(guò)程在5min內(nèi)即可完成。
壁壘型膜電解液的組成與工藝規(guī)范如下:
磷酸鈉(Na3P04) 23g/L~27g/L 時(shí)間 <5min
磷酸(H3P04) 6g/L~9g/L 陰極材料 不銹鋼
溫度 20℃~25℃ 兩極間距離 300mm
電流密度 2A/dm2~2.5A/dm2
電源采用硅整流器,工藝條件必須嚴(yán)格控制,溫度和電流密度都不能太高。時(shí)間不能超過(guò)5min,否則氧化膜會(huì)破裂。
(三)木紋的形成工藝
形成壁壘型膜后的零件,在木紋形成的溶液中利用外加電流進(jìn)行處理,通過(guò)析氫,形成木紋圖樣。
形成的機(jī)理是:擠壓鋁型材形成壁壘膜后,由于有軋制缺陷及點(diǎn)腐蝕,在外加電流的作用下,這些缺陷和點(diǎn)腐蝕就是木紋的起源。在電解的過(guò)程中,由于氫氣的積累,壓力越來(lái)越大,在點(diǎn)缺陷處把氧化膜漸漸地撕裂,露出基體形成活性點(diǎn),繼續(xù)產(chǎn)生氫氣。這樣在氧化膜被撕裂的位置形成自催化效應(yīng)。結(jié)果就形成了木紋的花樣。形成本紋電解液的組成與工藝規(guī)范如下:
磷酸鈉(Na3P04) 23g/L~27g/L 電流密度 3A/dm2~3.5A/dm2
磷酸(H3P04) 6g/L~9g/L 時(shí)間 <40min
硝酸鈉(NaN03) 3g/L~5g/L 電極材料 鋁板
溫度 20℃~25℃
電解時(shí)間越長(zhǎng),形成木紋的痕跡越深。但時(shí)間不能超過(guò)40min,否則木紋的溝處太深,容易露出基體。電流密度不能太小,否則不能形成木紋。木紋的形狀可以通過(guò)改變吊具、工具等來(lái)獲得,可以是豎條狀、交叉網(wǎng)紋狀或旋渦狀等。電解液也必須保證清潔。
(四)陽(yáng)極氧化
木紋形成后要進(jìn)一步陽(yáng)極氧化,形成多子L型氧化膜,以便進(jìn)行著色。氧化工藝規(guī)范如下:
硫酸(H2S04) 150g/L~190g/L 時(shí)間 <10min
電流密度 2A/dm2~2.5A/dm2 電極材料 鉛板
陽(yáng)極氧化時(shí)間不能超過(guò)10min,否則氧化膜不耐蝕。電流密度一定要在工藝范圍之內(nèi)。(五)著色
經(jīng)氧化后的零件,可進(jìn)行化學(xué)著色和電化學(xué)著色。通過(guò)改變著色液的種類(lèi)和方法,可以得到淡黃色、黃色、棕色、深棕色、金黃色、紫銅色、藍(lán)色、茶色等一系列顏色。
(1)浸漬化學(xué)著色。
草酸銨 23g/L~27g/L 時(shí)間 2min~15min
溫度 45℃~50℃
著色色系:淡黃色、黃色、棕黃色、深棕色及紫銅色。
(2)電解著色。在NiS0。中可著茶色;還可在其他電解液中著金黃色、藍(lán)色、琥珀色等。
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