鋁及鋁合金著色

鋁及鋁合金著色方法分兩類：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的氧化膜。   

(2)合金電解著色法(又稱自然著色法)。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

表8—1—10  國(guó)外鋁及鋁合金“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、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。