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硫酸阳极氧化染色技术分析
2017-07-17 14:28:03
随着人们生活水平的提高,对家居装饰的要求也越来越高,不仅要求有良好的性能,同时又要有亮丽的色彩。粉末喷涂方兴未艾,既有良好的性能,又有让人们满意的色彩。但是,厚厚的粉末遮住了金属应有的光泽而略显遗憾。阳极氧化染料正好弥补了这点遗憾,既保持了金属光泽,又有极其艳丽的色彩,不仅可以用在家用电器、汽车、铭牌标识等,也是家居装饰的不错选择。本文主要针对硫酸阳极氧化染色,是作者在工作积累的一些经验,与大家一同探讨。
 
1、氧化染色原理
众所周知,阳极氧化膜是由大量垂直于金属表面的六边形晶胞组成,工业铝型材每个晶胞中心有一个膜孔,并具有极强的吸附力,当氧化过的铝制品浸入染料溶液中,染料分子通过扩散作用进入氧化膜的膜孔中,同时与氧化膜形成难以分离的共价键和离子键。这种键结合是可逆的,在一定条件下会发生解吸附作用。因此,染色之后,必须经过封孔处理,将染料固定在膜孔中,同进增加氧化膜的耐蚀、耐磨等性能。
 
2、阳极氧化工艺对染色的影响
 
在氧化染色整个流程中,因为氧化工艺原因造成染色不良是比较普遍的。氧化膜的膜厚和孔隙均匀一致是染色时获得均匀一致颜色的前提和基础,为获得均匀一致的氧化膜,保证足够的循环量,冷却量,保证良好的导电性是举足轻重的,此外就是氧化工艺的稳定性。
 
硫酸浓度,控制在180—200g/l。稍高的硫酸浓度可促进氧化膜的溶解反应加快,利于孔隙的扩张,更易于染色;铝离子浓度,控制在5—15 g/l。铝离子小于5g/l,生成的氧化膜吸附能力降低,影响上色速度,铝离子大于15g/l时,氧化膜的均匀性受到影响,容易出现不规则的膜层。
 
氧化温度,控制在20℃左右,氧化槽液的温度对染色的影响非常显著,过低的温度致使氧化膜的膜孔致密,染色速度显著减缓;温度过高,氧化膜蔬松,容易粉化,不利于染色的控制,氧化槽的温差变化应在2℃以内为宜。
 
电流密度,控制在120—180a/m2。电流密度过大,在膜厚一定的情况下,就要相应地缩短铝制品在槽中的电解时间,这样,氧化膜在溶液中的溶解减少,膜孔致密,染色时间加长。同时,膜层容易粉化。
 
膜厚,染色要求氧化膜厚度一般在10µm以上冲溶液。膜厚过低,染色容易出现不均匀现象,同时在要求染深色颜色(如黑色)时,因为膜厚不够,导致染料的沉积量有限,无法达到要求的颜色深度。
 
总而言之,阳极氧化作为染色的前工序,是染色的基础。阳极氧化的问题在染色之前,我们很难看到或者根本无法看到,一旦染上色之后,我们会清晰地看到诸如颜色不均匀的现象。而此时,生产工作者往往会把问题的原因归于染色的不正常,而忽略在氧化工艺上寻找原因。我在刚接触氧化染色时就常犯这些错误。
 
3、染色
 
3.1染色前的水洗
 
阳极氧化之后,氧化膜的膜孔中残留有硫酸溶液,因此,染色之前必须将铝制品彻底清洗干净。避免给染色槽带人杂质离子,尤其是磷酸根离子、氟离子等,在染色槽之前设立纯水清洗,并且要对水质进行监控是十分必要的。
 
3.2染色槽的配制
 
在染色所用的染料中,大多数是有机染料,有机染料容易发霉。为有效地防止槽液发霉,配制槽液前,可以用漂白粉,苯酚一类的药物将槽体消毒。配制槽液时,加人防霉剂可以有效地延长染色液的使用时间。槽液配好之后要存放数小时,才能投入使用,为保证ph值稳定,可以加入醋酸——醋酸钠缓冲。
 
3.3染色过程控制
 
(1)温度
 
染色过程中,染色速率随温度的升高而加快,因此,染一定深度的颜色所需的时间随温度升高而缩短。同时,槽液温度上升,同步封孔也会加快,如果温度过高,同步封孔过快,在染料分子还未有足够量吸附在膜孔中,染料的积聚就会因氧化膜的膜孔闭合而中止,无法达到要求的深度,而相对较低的温度下染色,可以染出更深的颜色,但相应的时间要长,因而,针对不同的色泽要求,可以适当调整染色温度,避免染色时间过长或过短。
 
(2)染料浓度
 
根据吸附定律,在一定工作条件下,染料在阳极氧化膜上的吸附量随着染料浓度的提高而增大。不过,这一规律只在氧化膜本身还具有吸附能力时适用。对于不同深度的颜色,染料浓度也应作相应调整,在最初配制槽液时,尽可能配制较低浓度的溶液,随着生产的进行,染料不断地消耗,要不断补充消耗的部分,补充时要少量多次。如果对染料进行浓度测定,要考虑杂质离子的影响,实际的有效浓度跟检测可能有较大差别,因此,要定期对染色槽的实际染色力进行对比检测。
 
为保证稳定的染色力,生产一段时间后,可以部分的更换槽液。
 
(3)时间
 
跟电解着色一样,当其它条件不变时,颜色随时间的延长逐渐加深,工业铝型材一般情况,当氧化条件确定,染色液浓度、温度等确定。我们只有通过调整染色时间以获得客户要求的颜色深度,如果染色时间太短就已获得所要求的颜色,这存在两点弊端,一是上色太快,要获得均匀一致的颜色不容易;二是上色太快,所获得的颜色耐侯性不够。染色时间太长,或者无论染多长时间都不能获得要求的颜色深度,此时我们要考虑氧化膜是不是太薄或者染料浓度太低。
 
(4)ph值
 
一般要求ph值是5~6,稳定的ph值对染色非常重要,对混合染料尤其如此,不同的ph值,可能会有不同的色调,为加强ph值的稳定性,在配制槽液时加入缓冲溶液是一种可行的办法,同时要加强染色前的水洗,避免带人酸性物质。
 
3.4染色后水洗
 
染色之后,要将铝制品进行水洗,以除去附在铝制品表面的浮色,此时要注意水洗槽的水质,因为染料分子与氧化膜的结合是可逆的,当水中存在较多杂质离子时,会促使染料分子与氧化膜分离进入水中,此时就表现出褪色,这种褪色往往是不均匀的,最终导致同一支料上产生色差。
 
4、封孔
 
封孔处理是阳极氧化不可缺少的一部分,在氧化染色后,唯有进行封孔处理才能保证染色膜的原有颜色,封孔工艺可以有多种,蒸气封孔、热水封孔、中温封孔都是不错的选择,部分染料还可以选择冷封孔工艺。封孔后可能会因为褪色而使颜色较封孔前略为变浅,但只要稍加注意即可。
 
染色作为阳极氧化后处理的一个分支,因其悦目的色彩,相信会得到大力的应用,日益受到人们的青睐。

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