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染色過(guò)程應注意事項
1.加強染色前的沖洗工件由陽(yáng)極氧化槽中取出后要充分沖洗,特別是工件的狹縫,盲孔等處,否則殘余的酸。堿在染色過(guò)程中會(huì )緩慢流出來(lái),使染色溶液的pH值偏離正常范圍,并使殘留部位表面的色澤與潔凈部位有明顯差別,甚至腐蝕氧化膜而顯示白色。
2.陽(yáng)極氧化后即染色 ,工件經(jīng)陽(yáng)極氧化后要立即染色。若工件陽(yáng)極氧化后在空氣中暴露時(shí)間過(guò)久膜層孔隙即會(huì )縮小,并有可能沾上污物,導致染色困難。若因染色槽過(guò)小,需分批染色時(shí),應把待染色件浸泡在干凈的水中。
3.染色時(shí)工件不可重疊,染色時(shí)工件不可重疊,尤其是平面部位,否則由于重疊部位被遮蓋而形成陰陽(yáng)面。
4.加強染色后的沖洗,工件表面若不沖洗干凈,留有殘余顏料將會(huì )污染組合件。
1. 鋁件洗油處理后,應立即進(jìn)行氧化,不應放置過(guò)久。鋁件制作氧化膜時(shí),要全部浸入電解液中,槽電壓從頭至尾要平穩一致,同一批產(chǎn)品,必須完全一致,這一點(diǎn)即使在染色時(shí)亦應遵循。
2. 在陽(yáng)極氧化過(guò)程中,電解質(zhì)中溶液的鋁、銅、鐵等不斷增加,影響鋁的光澤等。當鋁含量大于24克/升,銅大于0.02克/升,鐵含量大于2.5克/升時(shí),電解液應考慮更換。
3. 購買(mǎi)原料與染料要選擇純度高的產(chǎn)品,因一般雜質(zhì)稍多或摻有元明粉、糊精時(shí),染色效果不佳。
4. 大量染色時(shí),染液初濃后淡,染出顏色即會(huì )出現深淺不一,故應注意適時(shí)摻兌稍濃染液,盡可能保持染液濃度的一致性。
5. 染多色時(shí),應先染淺色后染深色,由黃、紅、藍、棕、黑順序染色。染第二色前,噴漆應干燥,使涂料緊貼鋁面,否則染料會(huì )浸入,出現毛邊界限不明等。
6. 鋁中含雜質(zhì)影響染色:含硅超過(guò)2.5%,底膜顯灰色,宜染深色。含鎂超過(guò)2%,染色帶暗淡.含錳色調嫩,但不鮮艷。含銅色調帶鈍,含鐵、鎳、鉻太多時(shí)色彩沉悶
封閉處理
為了提高陽(yáng)極氧化膜的耐蝕、抗污染、電絕緣和耐磨等性能,鋁及鋁合金在陽(yáng)極氧化和著(zhù)色后都要進(jìn)行封閉處理。其方法較多,對不著(zhù)色的氧化膜可進(jìn)行熱水、蒸汽、重鉻酸鹽和有機物封閉;對著(zhù)色的氧化膜可用熱水、蒸汽、含有無(wú)機鹽和有機物等封閉。
1 封閉的主要方法
1.1 沸水和蒸汽封閉
采用水蒸汽封閉法,可以有效地封閉所有的孔隙。若在封閉前將氧化后的制件進(jìn)行真空處理一段時(shí)間,則封閉效果更加明顯。蒸汽封閉的特點(diǎn)是不發(fā)生顏色的透擴散現象,因此不宜出現“流色”。但是蒸汽封閉法所用的設備及成本較沸水法高,所以除非有特殊要求,應盡可能使用沸水法封閉。當用蒸汽封閉時(shí),溫度應控制在100-110℃,時(shí)間為30min,溫度太高,氧化膜的硬度和耐磨性嚴重下降,因此蒸汽溫度不可太高。
1.2 重鉻酸鹽封閉
此法適宜于封閉硫酸溶液中陽(yáng)極氧化的膜層及化學(xué)氧化的膜層,用本方法處理后的氧化膜顯黃色,耐蝕性高,但不適用于裝飾性使用。這種方法的實(shí)質(zhì)是在較高的溫度下,使氧化膜和重鉻酸鹽產(chǎn)生化學(xué)反應,反應產(chǎn)物堿式鉻酸鋁及重鉻酸鋁就沉淀于膜孔中,同時(shí)熱沉淀使氧化膜層表面產(chǎn)生水化,加強了封閉作用,故可認為是填充及水化的雙重封閉作用。通常使用的封閉溶液為5%-10%的重鉻酸鉀水溶液,操作溫度為90-95℃,封閉時(shí)間為30min,沉淀中不得有氯化物或硫酸鹽。
2 封閉處理工藝的改進(jìn)
2.1 常溫封閉的研究[10]
常溫封閉具有節能、封閉時(shí)間短及封孔效果好等優(yōu)點(diǎn),己得到廣泛的認可及接受。
常溫封閉液配方及工藝條件如下:
醋酸鎳 5-8g/L
氟化鈉 1-1.5g/L
表面活性劑 0.3-0.5g/L
添加劑A 3g/L
pH值 5.5-6.5
T 25-60℃
t 10-15min
常溫封閉工藝所獲得的封閉膜具有緊密的結構及優(yōu)良的耐蝕性能。和沸水封閉方法比較,具有速度快、節約能源、操作簡(jiǎn)單、原料來(lái)源方便等優(yōu)點(diǎn)。封閉時(shí)間越長(cháng),其性能越好。
2.2 水解鹽封閉法[11]
水解鹽封閉法,又稱(chēng)鈍化處理。目前在國內應用較廣泛,主要用于染色后膜封閉,其封閉機理是易水解的鈷鹽與鎳鹽被氧化膜吸附后,在陽(yáng)極氧化膜微細孔內發(fā)生水解,產(chǎn)生氫氧化物沉淀將孔封閉。工藝配方為:
NiSO4?7H2O 4-5g/L
CoSO4?7H2O 0.5-0.8g/L
H3BO3 4-5g/L
NaAc?3H2O 4-6g/L
pH值 4-6
T 80-85℃
t 15-20min
此法克服了沸水封閉的許多缺點(diǎn),封孔質(zhì)量達到了國家標準。
氧化染色是怎么操作的1 氧化染色原理眾所周知,陽(yáng)極氧化膜是由大量垂直于金屬表面的六邊形晶胞組成,每個(gè)晶胞中心有一個(gè)膜孔,并具有極強的吸附力,當氧化過(guò)的鋁制品浸入染料溶液中,染料分子通過(guò)擴散作用進(jìn)入氧化膜的膜孔中,同時(shí)與氧化膜形成難以分離的共價(jià)鍵和離子鍵.這種鍵結合是可逆的,在一定條件下會(huì )發(fā)生解吸附作用.因此,染色之后,必須經(jīng)過(guò)封孔處理,將染料固定在膜孔中,同進(jìn)增加氧化膜的耐蝕、耐磨等性能.2 陽(yáng)極氧化工藝對染色的影響 在氧化染色整個(gè)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(shí)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(huán)量,冷卻量,保證良好的導電性是。
1. 電解著(zhù)色的發(fā)明1936年意大利人Caboni最早提出了陽(yáng)極氧化膜的電解著(zhù)色專(zhuān)利技術(shù),德國人Elssner 進(jìn)一步改進(jìn)了這個(gè)方法,在1940 年申請了專(zhuān)利。
這使電解著(zhù)色工藝成為工藝化的基礎。但是當時(shí)正處于第二次世界大戰的紛亂之中,而戰爭后的混亂也使這項工藝發(fā)明被忽略了相當一段時(shí)間。
電解著(zhù)色的工業(yè)化1960 年淺田太平改進(jìn)并注冊了電解著(zhù)色專(zhuān)利。該專(zhuān)利的特征是,利用交流電為電源,著(zhù)色溶液采用Co、Ni、Cu、Ag、Se 的鹽類(lèi),以及他們的含氧鹽作為主成分。
淺田已經(jīng)明確鑒別出電解著(zhù)色工藝過(guò)程的幾個(gè)階段。包括金屬離子進(jìn)入陽(yáng)極氧化膜的微孔中,由于電解還原轉化成著(zhù)色的物質(zhì)等。
全球技術(shù)轉讓權由ALCAN公司獲得,通過(guò)它所屬的鋁實(shí)驗室有限公司以高標名稱(chēng)Anolok-1 向全世界很多國家轉讓推廣這個(gè)技術(shù),從此二次電解著(zhù)色法得到普及。二十世紀六十年代中期至七十年代中期的10年間掀起了電解著(zhù)色法的研究高潮,每年有數百篇的專(zhuān)利文獻被發(fā)表,研究涉及到元素周期表上幾乎所有的可溶性金屬鹽。
2.陽(yáng)極氧化可顯著(zhù)改善鋁合金的耐蝕性能,提高鋁合金的表面硬度和耐磨性,經(jīng)過(guò)適當的著(zhù)色處理后具有良好的裝飾性能[1 ] 。鋁及其合金陽(yáng)極氧化膜著(zhù)色技術(shù)可分為3 種:化學(xué)染色、電解著(zhù)色及電解整體著(zhù)色[2 ] 。
化學(xué)染色是利用氧化膜層的多孔性與化學(xué)活性吸附各種色素而使氧化膜著(zhù)色,根據著(zhù)色機理和工藝可分為有機染料著(zhù)色、無(wú)機染料著(zhù)色、色漿印色、套色染色和消色染色等。電解著(zhù)色是將陽(yáng)極氧化后的鋁及其合金在含有金屬鹽的水溶液中進(jìn)行交流電解,在氧化膜多孔層的底部沉積金屬、金屬氧化物或金屬化合物,由于電沉積物對光的散射作用而呈現各種色彩。
電解整體著(zhù)色指鋁及其合金在陽(yáng)極氧化的同時(shí)被著(zhù)色,其特點(diǎn)是氧化與著(zhù)色一步完成,著(zhù)色膜具有良好的耐光性、耐熱性、耐蝕性及耐磨性。電解整體著(zhù)色又分為自然發(fā)色、電解發(fā)色和電源發(fā)色法,其中電解發(fā)色占主導,自然發(fā)色次之,電源發(fā)色正在開(kāi)發(fā)中。
3.經(jīng)過(guò)40 年的開(kāi)發(fā)研究,電解著(zhù)色不斷向深度和廣度發(fā)展。由一般的防護-裝飾用途發(fā)展具有特殊物理化學(xué)性質(zhì)的功能膜;由單鹽著(zhù)色發(fā)展到混合鹽著(zhù)色;由單一均勻色發(fā)展到多彩色、多感色等等。
當前使多孔氧化鋁膜朝著(zhù)功能化方向發(fā)展的研究主要從兩方面著(zhù)手,一個(gè)是利用它的多孔結構,研制新型的超精密分離膜〔20〕;另一個(gè)是通過(guò)在其納米級微孔中沉積各種性質(zhì)不同的物質(zhì),如金屬半導體、高分子材料等,來(lái)制備新型的功能材料。(1)近年來(lái)利用電解著(zhù)色沉積磁性金屬或磁性合金如鐵、鈷、鎳及合金,這種電解著(zhù)色膜具有磁性。
能夠用于數據儲存或其他磁記錄。在微電子工業(yè)得到廣泛應用。
(2)電解沉積超硬質(zhì)和自潤滑的電解著(zhù)色膜。由于鋁本身相當軟,而陽(yáng)極氧化提供了一個(gè)表面硬化的方法。
低剪應力的金屬填充在陽(yáng)極氧化鋁的微孔中,就是一個(gè)提供自潤滑性能的有效方法。在機械工程上有十分重要的使用價(jià)值。
(3)電解著(zhù)色膜作太陽(yáng)能的吸收板。為了更加有效地利用太陽(yáng)能,要求太陽(yáng)能吸收膜的材料在太陽(yáng)光放射譜域有較高的吸收率,而在熱放射譜域的放射率要盡可能地小。
例如 :在磷酸溶液制得的氧化鋁膜的納米級微孔中電沉積Ni,制成了對太陽(yáng)能具有選擇性吸收的功能性膜。通過(guò)測定反射率,發(fā)現這種膜具有較理想的選擇性吸收特性。
實(shí)驗結果表明,向膜孔中分別電沉積Fe、Ni 等金屬均能使膜的耐熱性比由其他材料制備的選擇性吸收膜明顯的增強。但其耐蝕性還不夠理想,可望通過(guò)封孔或在膜表面涂敷耐蝕性涂層以及改變周邊環(huán)境條件等方法加以改進(jìn)。
(4)在光電方面的應用。主要是通過(guò)在多孔膜微孔中填充熒光物質(zhì)來(lái)制備光電元件,采用浸泡與熱處理相結合的方法,在多孔膜內引入Tb3+制得的功能化膜,在外加電場(chǎng)的作用發(fā)出綠色光。
這種功能化多孔膜所能獲得的高的發(fā)光強度,表明多孔膜的功能化將成為研制光電元件的又一新途徑。而且由于多孔膜的孔徑極為細小,更可進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出超微細發(fā)光元件。
電解著(zhù)真黑色,還可以作光學(xué)儀器,相機消光及其他裝飾用途。(5)抗菌性氧化鋁膜:抗菌性氧化鋁膜是將抗菌成分浸透到膜的孔中并在膜孔中析出,從而使之具有抗菌性作用。
人們早就知道,銀、銅、鋅等金屬離子具有抗菌作用,通過(guò)用含有這些金屬離子的熱水進(jìn)行封孔處理就能具有抗菌性。最近,備受關(guān)注的抗菌物質(zhì)是TiO2。
TiO2 通過(guò)紫外線(xiàn)的作用,在表面生成活性氧類(lèi),而此活性氧顯示出抗菌作用。除了抗菌作用之外,它還有脫臭、防塵、分解室內揮發(fā)性有機化合物(VOC)的作用等,所以又開(kāi)發(fā)了通過(guò)在鋁建材表面涂覆涂料,而獲得具有防污性的產(chǎn)品。
目前,主要是涂覆含TiO2 涂料的方法,也正在開(kāi)發(fā)在陽(yáng)極氧化膜孔中析出TiO2 的方法[21]。4,還可以進(jìn)行一些電化學(xué)測試分析,比如極化曲線(xiàn)測測氧化膜的耐蝕性,交流阻抗測測氧化膜的電阻。
氧化染色是怎么操作的
1 氧化染色原理
眾所周知,陽(yáng)極氧化膜是由大量垂直于金屬表面的六邊形晶胞組成,每個(gè)晶胞中心有一個(gè)膜孔,并具有極強的吸附力,當氧化過(guò)的鋁制品浸入染料溶液中,染料分子通過(guò)擴散作用進(jìn)入氧化膜的膜孔中,同時(shí)與氧化膜形成難以分離的共價(jià)鍵和離子鍵.這種鍵結合是可逆的,在一定條件下會(huì )發(fā)生解吸附作用.因此,染色之后,必須經(jīng)過(guò)封孔處理,將染料固定在膜孔中,同進(jìn)增加氧化膜的耐蝕、耐磨等性能.
2 陽(yáng)極氧化工藝對染色的影響
在氧化染色整個(gè)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(shí)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(huán)量,冷卻量,保證良好的導電性是
鋁及其合金制件經(jīng)陽(yáng)極氧化、電解著(zhù)色后,盡管膜層具有耐磨、耐蝕、耐曬、不易褪色的特點(diǎn),但畢竟色調尚顯單調,只有古銅色、黑色、金黃色、棗紅色等幾種。雖然亦可以通過(guò)特殊的方法電解著(zhù)色其他顏色,但往往工藝復雜、技術(shù)難度大、生產(chǎn)成本高、實(shí)際操作也不易掌握。而對于那些不需要戶(hù)外使用的大量鋁制日用品、室內用鋁制工業(yè)品以及裝飾品等則可以通過(guò)染色的方法使制品獲得色彩繽紛的外觀(guān),滿(mǎn)足現代社會(huì )人們審美的要求,也進(jìn)一步加強了產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭能力,更有效地發(fā)揮產(chǎn)品的功能和使用效果。
1923年,英國發(fā)表了鋁的鉻酸氧化膜采用有機染料染色的第一個(gè)專(zhuān)利。由于陽(yáng)極氧化膜孔隙率高,吸附能力強,容易染色的特點(diǎn),各種染色法便應運而生。染色法即是將剛陽(yáng)極氧化后的鋁工件清洗后立即浸漬在含有染料的溶液中,氧化膜孔隙因吸附染料而染上各種顏色。由于這種方法上色快、色澤鮮艷、操作簡(jiǎn)便;染色后經(jīng)封孔處理,染料能牢固地附著(zhù)在膜孔中,提高了膜層的防蝕能力、抗污能力以及可以保持美麗的色澤,為此染色法得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應用。
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