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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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