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铝和铝合金着色新技术

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铝和铝合金着色新技术_第1页
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第2期铭和铝合金着色新技术铝和铝合金着色新技术情报网西南地区调查组本文介绍日本有关铝或铝合金多色电解着色法及铝 合金多彩色被膜制造方法的部分新技本关于铝合金着色,以往广泛采用二步电解法针对二步电解法存在的问题发展成为三步电解法、一步电解法,甚至一个工序同时形成 两种 以上的多彩色着色法下面从工 厂实用性出发作一简要介绍改进的二步电解法以往广泛采用的二步电解法(又称二液二步法)的特点是:把铝件浸渍在含有金 属盐的一 次 电解液中,直流 电解先生成氧化膜,然后在含金 属盐的二次 电解液中,进行交流电解着色处理,让金属盐吸附在氧化膜中,在铝件上形成彩色氧化膜存在问题是生产效率低,着色氧化膜范围狭窄,. 再现性孕着色均匀性都稍逊色,改变被膜色调必须改变第二种电解液中金属盐的种类电解中电流密度会发生变化,着色被膜颜色每时每刻都在变化,因此只 能通过目测掌握被膜颜色,操作复杂,要求有较高技术水平经 过改进的二步 电解法特点:一次电解液以氢氧化钠强碱溶浓作基本液,添加双氧水、多磷酸盐组成的电解液,直流 电解处理铝件生成阳极氧化膜二次 电解液以金属盐作基本液添加硼酸、氨水或胺类组成电解着色液,交流 电解着 色处理,铝件获得多色着色被膜。

优点是缩短 电解时 间得到浓色被膜,色调范围广不改变第二种电解液中金属盐种类就能得到多种着色被膜,着色均匀有光泽一 次电解液以强碱性溶液加入提高铝件抗氧化能力的双氧水,把电解液调 整到PH7~ 1 3范围双氧水添加量与氢氧化钠浓度有关,当氢氧化钠溶液为0.2克分子时,双氧水为1 00(体积)肠:氢氧化钠溶液为0.4克分 子时,. 双氧水为4.0(体积)肠电解液中加 多磷酸以抑 制双氧水分解弘防止 电解液老化,直流电压5一1 0V,电解5~ 3 0分钟,生成膜厚约3~1 卜的氧化膜二次电解液中的金属盐、可使用镍、锡、铜、钻等金属的硫酸、盐酸、硝酸、乙酸、磷酸等的盐类金属盐的浓度为10一1 0 09/l,硼酸10~1 509/1,若硼酸添加量大,着色就深添加使电解液稳定的胺类,如一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等,其浓度为7 0 一 1 00 9/1由上述物质组成的二次电解液的PH值为7~1 0,电压20~soV,交流电解3 0秒一5分钟,得到多色着色被膜典 型 工艺(l )一 次处理:前处理工艺是用6 0℃的1 0肠氢氧化钠溶液,浸债纯度 为”.8 5肠的铝板2分钟,再用2 0肠的硝酸在 室温下进行中和处理3分钟,最后 用水清洗。

4把经过 上述处理 的铝板放在0.1 5克分子氢氧化钠、1.0 (体积)肠双氧水、0.1s (重皿)肠焦 磷酸钠混合调制的电解液中,液温1 5℃,阴极为1 8一8不锈钢,电压4 0V ,直流电解1 5分钟、得到氧化被膜厚度4协‘‘· (2)二次处理:把一 次处理过 的铝板,防腐包装198 4年放在含有由509/l硫酸镍、509/1硼酸、709/1二乙醇胺组成的电解液中,液温2 5℃,对极为镍板,电压2 0V交流电解1一3分钟,随着时 间变化,得到均匀而有光泽的着色被膜,如表1所示:析出物的成长控制颜色移动变化,可用硼表1电电解时 间(分) ) )l l l1.5 5 52 2 22.5 5 53 3 3被被膜色调调银白色色止5‘今曰‘自. . . 赤铜色色金绿色色黑色色污污污污 匕 f四巴巴巴巴巴二、一步电解法铝件采 用低电流密度只需要一道工序一组溶液完成多色电解着色其优点是扩大着色范围· 在被膜面很少发生绿色附着物及剥落现象,操作简单得到着色再现性优良的着 色被膜电解液的组成:以磷酸、硫酸、草酸等强酸作为电解铝件着色氧化膜的基本液,添加多价金属盐、络 合物形成剂、PH_’ 缓冲剂组成的电解液。

多价金属盐使铝件表面具有各种颜 色,可采口用Sn、Ni、Co、Fe、‘ Cu、se、Ag、Au、V、Mn等的醋酸盐和硫酸盐、络合物形成剂在电解中调节电解液中的离子 动态,促进着色效果,可用 硼酸、胺化合物、钱化合物PH缓冲剂调节金属离子酸、酒石酸、柠檬酸等等上述组成物的用量都比以往方法低得多电流密度在0.1一1.5A/dmZ范围最好,PH值小于4在3附近最佳本方法采 用交流电解,这种交流r指 具有通常交流的正负极性或者含有脉冲波形(以下简称D C一PR波形),关键在于选择正负极性的比率,选择适当就能得到均匀的,再现性优异 的多色皮膜,即使在通常交流难以着色的着色液中也可以得到良好的着色被膜将这种着色被膜经过6个月大气暴露试验,不会变色、退色和腐蚀即使 加热 到·18 0℃,进行6 0 分钟耐热试验也无异常变化,广泛 用于内外装饰材料、彩色名牌、湿度检知板及太阳吸热板等典型工 艺把日本All00铝板和纯度为9 9.9肠、厚度为100卜的铝箔,用氢氧化钠按常规的前处理方法脱脂及侵蚀,再按表2中电解液组成及电解条件进行电解着色,得到多色着色被膜到于表3之中三、三步电解法铝件采用三 次电解法,使用仪器管理电表2电解液的组成及电解条件电解波形电解电压(V)电流密度(A /dmZ)电解时间(分)电解液PHH3PO‘20、60磷酸HZSO‘0.5、1硫酸H3BO330”60硼酸N五(CH3CO O)2醋酸镍20、50(HOCHZCHZ)ZNH二乙醇胺5、30A C10~300.8、1.21、30<3第2期铝和铝合金着色新技术表3着色被膜色调电解时间 (分)被膜颜色科赢⋯赢⋯孤黄色}橙色}紫色_{,r__,_流密度和 时 间,控制皮膜色调,不必改变电解液中金属盐的种类而得到含有彩虹 色的电解着色被膜,颜色均匀,色调鲜艳,耐久性好,而且着色性不受金属盐浓度影响,对防止电解液老化和管理有利。

1)一 次电解:使用硫酸、磷酸、铬酸等无机酸或草酸、丙二酸等有 机 酸和它们的混合酸或者氢氧化钠、碳酸钠等碱性水溶液,电流密度,当使用直流电压 时为1~3A/dm“,使用脉冲电压时为1一6A/d m“,铝件在此电解液中经电解得到氧化膜. o(2)二次电解:把第一电解生成的氧化膜用低 电流密度0 .3A/dm,,施加 直流或脉冲电压电解、使第一 电解生成的被膜变质阻挡 层 和阳极氧化被膜多孔质层的孔 壁溶解,随内径扩大的同 时形成多色的 必要的膜厚(约1卜厚),一具有多色化方面 最适合 的微细结构3)三次电解:由金属盐、尸H缓冲剂、络合物形成剂组成电解液,由于采用负极性直流电或脉冲电流进行电解,不会引起被膜阻挡层变质和多孔质 化,因此电流密度稳定,可用仪器管理电流密度和 电解时间,得到希望的被膜色调金属盐使用硫酸盐也可以,但乙酸盐、果酸盐、胺磺酸盐更好,具有着色和封孔的效果,金属盐消耗量及浓度均为’以 往方法的几分之一PH缓冲剂用于 调整 电解液PH,防止电解时产生气体,中和被膜表面附近的OH一离子,以促进 良好着色被膜的生成和多色化PH缓冲剂可用硼酸、胺化合物,特别是一、二或三乙醇胺最好。

络合物形成剂用于调 整电解液中金属离子动态,促进金属电沉积反应和着色效果主要是胺化合物着色电解液的PH为4~6最好,电流密度为1一o.6A/d m‘,随着时 间变 化得 到着色被膜颜色按下面顺序排列:紫色*褐色”兰色、黄色”橙色”红色、绿色、黄绿色、红色*褐色*暗红色,黑色典型工 艺将日本Alloo铝板和纯度为”.8肠,厚度1 0 协的铝箔进行前处理,经加热的氢氧化钠溶液脱脂或侵蚀处理,必要时进行电解研磨然后放在一、二、三次电解液中(见表4),经过三次电解得到多色着色被膜(见表5)四、在铝件表面同时着 二种颜色的方法经过一 次阳极化膜和 一 次着色处理,在铝件表面 同时着色成浓淡二种颜色,其方法是先在铝件表面形成有表面粗糙度差异的花纹,然后按常规方法施行阳极化处理,生成氧化膜,再着色处理使花纹鲜明化形成有浓淡差异 的着色皮膜,为了提高耐蚀性和耐候性可进行佛水处理,金属盐封孔处理这样得到的着色被膜具有光泽不同的浓淡鲜明的花纹富有立体感,耐腐蚀 等特点在铝表面形成粗糙度的方法有如下几种‘ (1)化学法或电化学法:在平滑的铝表面(根据需要也可研磨加工)用抗蚀剂描绘成任意的花纹然后浸渍在含有酸性氟化钱的溶液中施行梨皮花纹处理,(或在氢氧化钠水溶浓中蚀刻或在含盐酸和表面活性剂为水溶液中交流电解施行电化学处理)再用三氯乙烯除去抗蚀剂覆盖膜。

2)机械法:在平滑铝表面复盖有任意花纹的、耐磨的由合成塑料制的带子(或板或金属片等),然后用铁粉或金刚砂施行喷砂处理,最后除去带子即可腐包1984年表4电解液的组成和电解条件砰浓 兰⋯兰 止兰!一一竺二 竺⋯二” } 3015·31与1巨{一匹一 卜一竺一{直流}(负极性,} } }25 5 5电流密度 (A/dmZ)电解时间 (秒)皮膜厚度 (料)10.0 8·0.25,3035电顺解序一12每20秒钟产生皮膜色调变化表5得到的着色被膜色调第第三电解经过时间间20 0 040 0 060 0 080 0 010 0 0 0120 0 01 40 0 0·1 60 0 0180 0 0200 0 0220 0 0 ( ( (秒) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )皮皮膜色调调褐色色红紫色色、之d 日 卜沪个个兰色色黄色色橙色色红色色绿色色黄绿色色 黑褐色色黑色色三三三三三 三系色色色色色色色色色色典型工 艺在抛光研磨过的铝材表面用粘结剂粘贴制成花纹的厚度5郎的铝箔,然后用12 0目的金刚砂作喷砂处理,用有机溶剂把铝箔揭下来,在该铝材上形成花纹。

接着按常规方法脱脂处理后浸渍在150 9/1的硫酸溶液中,以1.3A/dmZ,直流电解2 5 分钟阳极氧化处理,再浸债在含有硫酸铜的无机着色溶液中实施交流 电解着色处理,最后进行佛水处理,即得到光泽表面着色较深,粗造表面色泽较淡、有光泽的 红褐色的鲜明花纹五、铝件花纹着色法以往电解着色采用简单地改变电解液的组成和电流的种类及波形等达到铝表面被膜着色均匀为目的,但不可能形成各式各样的花纹,采用下述独特的电解处理方法,可成功地在 铝表面生成富有变化的各式各样的着色花纹其方法 是把预先施行的阳极氧化铝或阳极氧化铝经电解着色后作被处理物以含有金属盐 的电解液中浮游动植物油或矿物油等作电解作色液,把被处理物以一定的速度浸债在电解液中进行电解着色处戮, 被处理物表面就得到花纹着色被膜即当被处理物通过电解液面时,被处理物表面和油接触,在铝表面随着浮油液面分布状态而附着各式各样的形状,随着油的部分或用油描 绘 的部分电解着色会消失或减弱,而跟油不接触的部分经电解着色,这两部分形成不同色调的不着色部分和淡色部分这样不着色部分,淡色部分和 正常着色部分相对照就出现各种复杂着色花纹浮到 电解液面上的油可用菜籽油、芝麻油、亚麻油、朴树油、橄榄油、梧桐油、·鲸油等动植物油,或者锭子油、机器油、电机油、齿轮油、绝缘油等矿物油。

动植物油对阳极氧化膜的附着性强能忠实地反映油的形状及分布状态的鲜明花纹金属盐决定于花纹着色的 色调,若需浓色的色调,可按以往介绍的金属盐选用,但花纹着色和被处理物本色要呈现鲜明 的对比状态典型 工艺按常规方法对铝 合金板进行前处理,浸渍在硫酸1 50 9/ 1、液温2 0士1℃的电解液中,以1.OA/d电解, 4分钟生成氧化膜以硫第2期铝和铝合金着色新技术酸镍5 09/l、硼酸309/ 1的着色液,加入相 当于液面1dm么约a.0 5m l的锭子油,空气搅拌3分钟,放置 两分钟,把前述铝合 金板以3m/ 分’的速度浸渍在该溶液中用镍板作对极,以o、SA/d m“电流密度,阴极电解3 0秒钟,在’铝合金表面得到沿浸渍方向流动的浓淡和不着色部分相混杂的青铜色花纹钾、生石灰等碱性物溶解于水的溶液和硫化乙醇等有机溶剂其 配方如表6所示·表6组成配方类别一次 涂料成份!巫最聚乙烯树脂涂料典型工艺gn U9 9‘口nU‘日U..人, 土几卜U !lw e刁 1.按本方法生成.的。

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