鋁合金表面處理技術(shù)大全(4)
鋁合金氧化膜的電解著色
1.鋁合金氧化膜的常用著色工藝：
鋁合金常用著色工藝大體上可以分為三類：
a.整體著色法：包括自然發(fā)色和電解發(fā)色兩種，自然發(fā)色指陽極氧化過程使鋁合金中添加成分（Si、Fe、Mn等）氧化，而發(fā)生氧化膜的著色。電解發(fā)色指電解液組成及電解條件的變化而引起的氧化膜的著色。
b.染色法：以一次氧化膜為基礎(chǔ)，用無機(jī)顏料或者有機(jī)染料進(jìn)行染色的氧化膜。
c.電解著色法：以一次氧化膜為基礎(chǔ)，在含金屬鹽的溶液中用直流或交流電進(jìn)行電解著色的方法，電解著色的耐候性、耐光性和使用壽命比染色法要好、其成本遠(yuǎn)低于整體著色法，目前廣發(fā)應(yīng)用于建筑鋁型材的著色。國內(nèi)外工業(yè)化的電解著色槽液基本上都是鎳鹽和錫鹽（包括錫鎳混合鹽）溶液兩大類，顏色大體上都是從淺到深的古銅色系。
2.電解著色的原理
多孔型陽極氧化膜的有規(guī)律和可控制的微孔，通過電解著色在孔的底部沉積非常細(xì)的金屬和（或）氧化物顆粒，由于光的散射效應(yīng)可以得到不同的顏色。顏色的深淺和沉積顆粒的數(shù)量有關(guān)，也就是與著色時間和外加電壓有關(guān)。一般來說，電解著色顏色類似都是從香檳色、淺到深的青銅色一直到黑色，色調(diào)又不完全相同，這與析出顆粒的尺寸分布有關(guān)。目前電解著色只有于古銅色、黑色、金黃色、棗紅色幾種。
3.電解著色的應(yīng)用
Sn鹽和Sn-Ni混合鹽是我國和歐美主要的著色方法，其鹽為SnSO4，是利用Sn2+電解還原在陽極氧化的微孔中析出而著色；但Sn2+穩(wěn)定性差易被氧化成沒有著色能力的Sn4+，因此錫鹽著色關(guān)鍵是槽液成分和錫鹽穩(wěn)定性是此工藝的關(guān)鍵，錫鹽對雜質(zhì)不敏感，著色均勻性比較好，對水污染不大。 Ni鹽電解著色在日本比較普遍，他常用于淺色系（仿不銹鋼色、淺香檳色），他著色速度快，槽液穩(wěn)定性好 ，但對雜質(zhì)敏感，目前除雜質(zhì)設(shè)備已成熟，但需要一次性投資大。
鋁合金氧化膜的染色
1.鋁合金氧化膜染色的定義
染色法是將剛氧化后的鋁合金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。這種工藝上色快、色澤鮮艷、操作簡便，但是染色后需要做封孔處理。
2.染色對氧化膜的要求
a.鋁在硫酸溶液中得到的氧化膜無色而多孔，最適宜染色。草酸氧化膜本身呈黃色只能染深色，鉻酸膜孔隙率低，膜本身發(fā)灰，也只能染深色。
b.氧化膜必須有一定的厚度，最小要求大于7um，較薄的氧化膜只能染上很淺的顏色。
c.氧化膜應(yīng)有一定的松孔和吸附性，所以硬質(zhì)氧化膜和鉻酸常規(guī)氧化膜均不適與染色。
d.氧化膜應(yīng)完整、均勻、不應(yīng)有劃傷、砂眼、點(diǎn)腐蝕等缺陷。
e.膜層本身具有合適的顏色，且沒有金相結(jié)構(gòu)的差別，如晶粒大小不一或者嚴(yán)重偏析等
3.氧化膜的染色機(jī)理
a.有機(jī)染料染色機(jī)理：基于物質(zhì)的吸附理論，分為物理吸附和化學(xué)吸附；物理吸附指分子或離子以靜電力方式的吸附；以化學(xué)力（反應(yīng)生成的共價(jià)鍵、氫鍵、螯合鍵等）方式吸附的叫化學(xué)吸附。物理吸附希望低溫，高溫易脫附；化學(xué)吸附在一定溫度下進(jìn)行，一般認(rèn)為染色時兩種吸附同時進(jìn)行以化學(xué)吸附為主，所以在中溫下進(jìn)行。
b.無機(jī)染料染色機(jī)理：通常在常溫下進(jìn)行，將工件按一定次序先浸漬在一種無機(jī)鹽溶液中，再浸入另一種無機(jī)鹽溶液中，使這些無機(jī)物在膜孔中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成不溶于水的有色化合物，填塞氧化膜孔隙并將膜孔封?。承┣闆r下可省去封孔過程）。無機(jī)染料顏色范圍有限，色澤不夠鮮亮，但耐溫耐曬性特好。
4.不合格染色膜的褪色
染色后封孔前發(fā)現(xiàn)不良可用硝酸27%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）或者5ml/l硫酸在25度條件下退除。
鋁合金氧化膜的封孔
1.鋁合金氧化膜封孔的定義
鋁陽極氧化之后對氧化膜進(jìn)行的物理或化學(xué)處理過程，以降低氧化膜的孔隙率和吸附能力，以便把染料密封在微孔中，同時提高膜的耐蝕性、耐磨等性能。在建筑行業(yè)世界各國對氧化膜的封孔基本上采用高溫蒸汽法、冷封孔、電泳涂裝法三種工藝，但目前中溫封孔有擴(kuò)大的趨勢。從封孔原理來分主要有水合反應(yīng)、無機(jī)物填充或有機(jī)物填充三大類。
2.熱封孔工藝
a.沸水封孔：在接近沸點(diǎn)的純水中（溫度95度以上，去離子水），通過氧化鋁的水合反應(yīng)將非晶態(tài)的氧化鋁轉(zhuǎn)化成水合氧化鋁，由于水合氧化鋁比原來的體積大了30%，體積膨脹使的氧化膜的微孔填充封閉。
b.高溫蒸汽封孔：原理和沸水封孔一樣，優(yōu)點(diǎn)：速度快、水質(zhì)的依賴性小、少出現(xiàn)白灰、褪色風(fēng)險(xiǎn)小。設(shè)備需要密閉來保證溫濕度，一般溫度115~120度，壓力在0.7~1atm為佳，成本高！
3.冷封孔工藝
冷封孔是我國最常用最基本的封孔技術(shù)，操作溫度20~25的室溫，時間和熱封孔比縮短一半，是依靠微孔中的沉積的填充物來進(jìn)行封孔的，最成熟的工藝為氟化鎳為主成分的冷封工藝。冷封孔完成后要進(jìn)行熱水陳化后（60~80度去離子熱水，10~15分鐘）處理來改性，避免產(chǎn)品出現(xiàn)高溫微裂。
4.中溫封孔工藝
針對熱封和冷封工藝的缺陷開發(fā)出無機(jī)鹽中溫封孔技術(shù)，主要包括鉻酸鹽封孔、硅酸鹽封孔和乙酸鹽封孔。
a.鉻酸鹽封孔：可提供良好的防腐蝕作用，尤其用于壓鑄鋁合金和高銅鋁合金（PH6.32~6.64，大約10min）
b.硅酸鹽封孔：由于硅酸鹽封孔后常常發(fā)生白灰或者變色，目前除非特殊需要不用此工藝
c.乙酸鎳封孔：封孔品質(zhì)比較好，在北美用得較多，我國除有機(jī)染色的小部件采用外，其他基本不用。
鋁合金氧化膜的電泳涂裝
1.電泳涂裝的定義
溶液中帶電的涂料粒子在直流電的作用下由于電泳的作用形成涂層的方法，鋁的電泳（ED）涂裝一般采用陽極電泳。電泳屬于低污染、能耗低的工藝，具有涂膜平整、耐水耐化學(xué)性好的特點(diǎn)，容易實(shí)現(xiàn)自動化，適合形狀復(fù)雜、有邊緣棱角或孔穴工件的涂裝。
2.電泳涂裝工藝原理
電泳涂裝分為陽極電泳和陰極電泳，陽極電泳涂裝的水溶性樹脂是一種高價(jià)酸的羧酸鹽，一般是羧酸銨鹽。電泳涂料在酸或堿性溶液中能電離成帶點(diǎn)膠粒并分散于水中，在直流電的作用下，帶電的樹脂膠粒將在金屬表面附著一層樹脂模。鋁合金氧化膜的電泳涂料主要成分是水溶性丙烯酸高分子化合物，為半透明乳膠液。電泳涂裝過程是個電化學(xué)過程，主要包括電泳、電沉積、電滲和電解四個過程。
3.鋁合金電泳工藝
典型的鋁氧化后電泳流程為：上料——除油——水洗——堿蝕——水洗（2次）——除灰——水洗——陽極氧化——水洗（2次）——電解著色——水洗——熱純水洗——高純水洗——瀝干——電泳涂裝—— RO1循環(huán)水洗—— RO2循環(huán)水洗——瀝干——烘烤固化——冷卻——下件。
4.電泳涂裝的特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：涂裝工藝自動化程度高、涂料回收率高、涂裝效率高、膜厚均勻， 可減少不必要的浪費(fèi)同時槽液管理容易涂裝條件容易控制和管理膜厚均勻泳透性高、內(nèi)板防銹好不會發(fā)生漏涂、流痕等不良現(xiàn)象。
缺點(diǎn)：設(shè)備一次性投資大被涂物必須導(dǎo)電更換涂料、顏色困難。