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铝合金的自然发色

放大字体  缩小字体发布日期:2012-11-08  浏览次数:981
核心提示:自然发色又称整体着色,也有称之为一步电解着色法,就是铝合金在特定的电解质溶液中和电解工艺条件下进行阳极氧化,并直接产生有颜色阳极膜的工艺过程。
 

(一)概述

自然发色又称整体着色,也有称之为一步电解着色法,就是铝合金在特定的电解质溶液中和电解工艺条件下进行阳极氧化,并直接产生有颜色阳极膜的工艺过程。因此,自然发色的特点就是氧化和着色在同一工序中和同一时间内完成,它可以大大地缩短工艺流程的环节,简化操作方法,减少操作时间,对环境污染相对较少,而且其着色膜具有硬度高、耐磨、耐腐蚀、牢固度高、寿命长等优点,但电解用的溶液较一般的阳极氧化溶液贵,电耗量大,生产成本相当较高,而且着色范围比较窄,操作条件严格而复杂。

(二)自然发色的工艺流程

铝合金制件一抛光一除油一清洗一化学碱洗除膜一清洗一浸蚀出光一清洗一阳极氧化(自然发色)一清洗一封孔一清洗一千燥一包装成品。

从上述流程中可以看到,自然发色阳极氧化处理的电解溶液成分和电解工艺参数与普遍阳极氧化有很大的不同。现以美国的KalCorlor法为例说明。Kal Corlor法的阳极氧化自然发色电解液配方及工艺条件如下:

磺基水杨酸 60~689/L 溶液温度 l5~30*(2硫酸 5.6~6.09/L 电解时间 20~60minA13+ 1.5~1.99/L

其电解工艺参数的控制可分为三个阶段,见图4—2所示。1.预氧化阶段小电流通电数分钟,然后迅速升至工艺规定的恒电流值。

2.恒电流阶段 . .这时的电流密度在规定范围内保持恒定。此时电压升高,直至规定的电压值为止。 ,。3.恒电压阶段 ’电压保持恒定,电流开始下降。

 


 

图4-2 自然发色电解过程示意图

(三)自然发色的机理

关于自然发色的原理,由于其发色过程比较复杂,各种合金成分不同及电解溶液成分不同,所发生的反应都不同,所以目1前尚未有一致的看法和解释,比较早期研究的人员认为,在有机酸电解溶液中发色时,有机物分解生成了煤焦油状物质沉积于氧化物的针孔内,这种说法在当时得到较多的人赞同,但没有试验证据。1975年,美国的Weffers提出了他的新理论认为,在芳香族有机酸一硫酸电解液中,自然发色的原理是由于分散在氧化膜中的残留金属铝粒子所引起的。氧化膜中残留的金属铝越多,色彩就越深,他的理论曾被他的试验所证实。

(四)自然发色的溶液配方及工艺

自然发色可以在多种有机酸电解溶液中进行,其着色机理和阳极氧化操作工艺基本相似。根据溶液的配方及工艺条件的不同而有不同的色泽。.从国外的配方看,多数属于青铜色系列。表4—2为国内一般使用的溶液配方及工艺条件。表4-3为国外的一些早期专用配方及工艺条件。

表4-2国内铝合金自然发色溶液配方及工艺条件

  溶液成分及

    工艺条件

    1

    2

    3

    4

    5

    6

硫酸/(9L)

草酸/(9L)

酒石酸/(9L)

铬酸/%

苯磺酸/%

氨基磺酸/(9L)

甲酚磺酸/%

磺基水杨酸/%

钼酸铵/(9L)

0.2%~

    10

0.515

 0.52.5

 0.110

    ——

    ——

    ——

    ——

    ——

  1100

    ——

    ——

0.05%~

  3

    ——

    ——

    ——

    ——

    ——

0.540

 0.55

    ——

0.05%~

    3

0.05%~

  10

  0.2

    3

    30

 50300

    5

    ——

    ——

    ——

    ——

    ——

    ——l

    ——

    20

4-2国内铝合金自然发色溶液配方及工艺条件

续表

  溶液成分及.

    工艺条件

    1

    2

    3

    4

    5

    6

溶液温度/℃

电流密度/(Adin2)

操作时间/min

膜层颜色

0.510

显色为止

    A

  1822

  12

显色为止

  橄榄色

(3065V)

2O2.5

  2040

  蓝、黑

  15±1

  45

  530

  黄、红

  1550

  13

显色为止

  青铜色

1535

 110

金黄色、褐

色、黑色


4-3铝合金自然发色国外的专用配方及工艺

    溶液配方

    工艺条件

  着色

  方法

    成分

    名称

  含量

(9L)

温度/℃

电流密度

(Adm2)

  电压

    }N

膜厚

pm

膜层

颜色

  备注

  雷诺法

硫酸

革酸

草酸铁

0.545

 5到饱和

  580

 220

    5.2

 2035

1525

红棕

  美国雷

诺公司

  卡尔考

磺基水杨酸

硫酸

铝离子

6268

 5.66

1.51.9

1535

 1.33.2

 3565

1825

青铜

  美国凯隆

铝业公司

拉法

磺基水杨酸

硫酸

  15

  0.5

  20

  23

 4570

 2030

青铜

  日本凯

隆专利36

22259

  D-300

磺基钛酸

硫酸

6070

    2.5

    20

    24

 4070

 2030

青铜

  美国铝

业公司

  费罗克

赛尔法

磺基水杨酸

马来酸

硫酸

  5

  1

  0.5

  20

 1.33.0

 3070

 2030

青铜

  联邦德国

VAW公司

  日本专利

40-1732

  尼古考

拉法

硫酸或草酸

添加二羧酸

  10

>10

 2.55

50130

  日本专

40-1732

本轻金属

  斯米

顿法

酚磺酸

硫酸

    90

    6

 2030

    2.5

 4060

 2030

琥珀

  日本专

39-2995

友轻金属

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