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铝合金阳极氧化电解着色是铝合金表面处理中重要的方法之一

文字:[大][中][小] 发布时间:2017-02-25  浏览次数:

 铝合金阳极氧化电解着色是铝合金表面处理中重要的方法之一。将铝合金置于适当的电解液中作为阳极通电处理,表面会生成厚度为几个至几十个微米的阳极氧化膜,氧化膜的表面是多孔蜂窝状的。上世纪60年代,人们开始利用氧化膜的多孔性,将阳极氧化和电沉积技术相结合发明了电解着色技术。铝合金阳极氧化电解着色技术最初起源于欧洲,由于该工艺操作简便、工艺简单、成本低廉,广泛应用于汽车、航空、造船、机械、建筑和日常生活等多方面。我国的电解着色技术开始于上世纪80年代,一直以来都是镍盐、锡盐电解着色工艺,由于颜色单一、着色液的稳定性和分散性差等问题一直没有得到很好解决,而且随着时代的进步,工业上对电解着色的工艺条件和应用要求越来越高,为了满足市场的需要,研究人员一直在做着不懈的努力。  

  铝的性能和用途  

  铝(Afuminum)是自然界中分布最广,储量最多的元素之一,广泛分布于岩 石、泥土和动、植物体内,其含量约占地壳总质量的8.2%,仅次于氧和硅,比铁(约占2.1%)、镁(约占2.1%)和钛(约占0.6%)的总和还要多川。1854年,法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合,通人氯气后加热得到NaCIAIC13复盐,再将此复盐与过量的钠熔融,得到了金属铝。这时的铝生产工艺复杂,成本高,应用非常有限,直到1886年,美国的豪尔和法国的海朗特,分别独立地电解熔融的铝矾土和冰晶石的混合物制得了金属铝,奠定了今天大规模生产铝的基础。一个世纪的历史进程中,铝的产量急剧上升,到了20世纪60年代,铝在全世界有色金属产量上超过了铜而位居首位,它的用途涉及到许多领域,大至国防、航天、电力、通讯等,小到锅碗瓢盆等生活用品。它的化合物用途非常广泛,不同的含铝化合物在医药、有机合成、石油精炼等方面发挥着重要的作用。 纯的铝很软,强度不大,有着良好的延展性,可拉成细丝和轧成箔片,大量 用于制造电线、电缆、无线电工业以及包装业。它的导电能力约为铜的三分之二,但由于其密度仅为铜的三分之一。铝的导热能力比铁大三倍,工业上常用铝制造 各种热交换器、散热材料等,家庭使用的许多炊具也由铝制成。与铁相比,它还 不易锈蚀,延长了使用寿命。铝粉具有银白色的光泽,常和其它物质混合用作涂 料,刷在铁制品的表面,保护铁制品免遭腐蚀,而且美观。在纯铝中添加Cu MgMnZnSiNiTiCr等元素,能生产出满足各种性能和用途要求的铝合金。与其它金属相比,铝具有一系列比其他有色金属、钢铁、塑料和木材等更加优良的特性,如密度小、仅为2.7g/L,约为铜或钢的1/3;良好的耐蚀性和耐候性;良好的塑性和加工性能;良好的导热性和导电性;良好的耐温性能,对光热电波的反射率高、表面性能好;无磁性;基本无毒;有吸音性;耐酸性好;防核辐射性能好;弹性系数小;良好的力学性能;良好的铸造性能和焊接性能;良好的撞击性等。因此,铝材在航天、航海、航空、汽车、交通运输、桥梁、建筑、电气电子、能源动力、冶金化工、农业排灌、机械制造、包装防腐、电器家具、日用文体等各个领域都获得了十分广泛的应用。

  铝是电负性很强的金属,对氧原子有着很强的亲和力,铝在空气中会生成一 层薄而致密的氧化膜,这层氧化膜具有一定的保护作用,同时这层自然氧化膜对 其它任何形式的表面处理和装饰性加工都具有重大意义。随着社会经济的发展和 各种新技术的不断涌现,铝及其合金材料应用领域不断拓展,其应用的环境变得 越来越苛刻,在防腐蚀、耐磨损、耐强度以及耐高温高压等方面提出了愈来愈高 的要求。传统的铝表面处理技术己经很大程度上不能满足这些要求。因此,研究 开发铝表面保护和表面强化技术对扩宽铝的应用领域,提高其应用价值具有重大 意义。目前铝及其合金表面处理方法主要有化学转化膜处理、阳极氧化、电镀、 有机涂层、激光加工技术和离子注入技术等。阳极氧化是最常见的铝表面处理方法之一,得到了广泛的应用,成为目前铝表面处理领域中最为重要的处理方法,它是利用电化学方法在铝表面形成一层转化膜。这种转化膜具有一定的硬度、耐磨性和耐蚀性,而且还具有一定装饰性,能够满足许多应用领域的技术要求。  

  阳极氧化膜的电解着色  

  如前面所述,铝阳极氧化膜具有多孔性和可吸附性,是最理想的着色载体。 通过着色不仅可以提高产品的装饰性和耐蚀性,同时给铝制品表面以各种功能特 征,增加商业价值。目前已经开发出很多氧化膜着色技术,大体上可以分为化学 着色和电解着色。电解着色法按其发色特点,可分为一步电解着色法、二步电解着色法和其他着色新技术等。

  一步电解着色法  

  一步电解着色法也称为溶液着色法。是工件在特定的电解液中电解处理,直接得到有颜色的氧化膜,即氧化和着色同步完成的方法。按照着色原因不同,又可分为合金发色法和特殊电解液氧化着色。该法着色范围窄,操作工艺严格而复杂,膜层颜色受材料成分、加工方法等因素影响很大,因此在应用上受到一定限制。目前,一步电解着色法应用最广的有:草酸钦钾法、铬酸法、混酸法、卡尔考拉法、雷诺法等等。 1.6.2二步电解着色技术  二步电解着色法是以硫酸一次电解的透明阳极氧化膜为基础,在含有金属盐 的溶液中用直流或交流进行电解处理而使氧化膜着色的方法。该方法按电源波形分类,可分为直流法和交流法;按着色溶液分类,可分为单一金属盐、多种金属盐和二种着色液着色法。这种工艺的优点是操作简单、投资较小、成本低廉,存在不足是色差较大、校色和补色操作难度大,产品颜色单一。

  其它着色新技术  

  由于电解着色氧化膜的色彩比较单调,局很于香槟色一古铜色一黑色。20世纪80年代开始,欧洲和日本相继研究利用干涉光效应实现多色彩阳极氧化膜的目的。多色彩电解着色技术,又称为三次多色电解着色技术,其着色原理完全不同于普通电解着色,其不是依靠散射光显色,而是依靠干涉光显色,得到所谓太阳光的彩虹色系。多色彩电解着色技术是当前最先进的电解着色技。

  它是在二次电解着色工艺基础上开发出的一种利用光干涉原理,达到改变被处理材料表面颜色的技术,即在电解着色处理前,增加一次磷酸阳极氧化扩孔工序,以改变氧化膜的结构和几何尺寸,达到改变光的反射路径,从而使铝表面颜色由青铜色系列调变为黄色、金黄色、橙色、红褐色等多种鲜艳色调的电解着色法

 

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