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铝阳极氧化作者：    来源：    阅读次数：703
1、染料的选择
    有机染料品种繁多，依据不同用途和产品档次选用染料。如可溶性还原染料价格昂贵，色牢度极佳，故多用于高档铝制品金笔、打火机、助听器的染色；醇溶性染料用于铝箔染色；油溶性染料用于铝箔的印花，使用前溶于硝化纤维素系、乙烯树脂系或聚酰胺树脂系等亮漆中，或者溶于烤漆中的三聚氰胺树脂与环氧树脂中，印制后在清洗干净的铝箔表面形成带有染料的树脂膜。用于铝制品染色的染料类别有酸性染料、酸性络合染料、酸性媒介染料、直接染料、弱酸性染料、分散染料、可溶性还原染料、活性染料、碱性染料、醇溶染料、油溶染料等。
2、有机染料着色工艺及控制
（1）单色染色：将经阳极氧化、用清水洗净的铝制品，浸入规定温度染液中浸泡，染色的时间依颜色深浅而定、染浴量可控制在与制品体积之比10：1。
（2）多色染色：若在铝件上染两种和多种不同的颜色，如山水、花鸟、任务、文字等，多采用印花工艺来完毕，印版可采用型版（锌版、纸版）和丝网版，可用直接印花法、涂料防染法、泡沫塑料扑染法等。一般做法是将第一种颜色染色后，对需留下颜色的部位用花版印上保护漆膜，剩余的颜色脱去，第二、三及更多的颜色依此类推即可。各种有机染料的染色浓度及工艺条件见表-9。
颜色
染料名称
浓度g/L
温度0C
pH值
时间min
Aludye黑色
黑HBK
8-10
50-60
5.5-6
15-30
黑MBK
8-10
50-55
5.0-5.5
5-10
黑MRL
10-12
50-60
5.0-6.0
5-30
黑 BBK
10-12
50-60
5.0-6.0
15-30
黑 DG
10
55-60
6.0-7.0
10-30
黑 WAL
10-12
50-55
6.0-7.0
15-30
黑 MLW
8-12
50-60
4.2-4.8
5-30
Aludye红色
大红A
2-5
50-60
5-5.5
5-10
大红D4BS
<25
55-60
6.0-7.0
5-10
艳红 MB
0.5-5
50-55
5.5-6.0
5-15
大红D4B
2
55-60
5.5-6.0
5-10
红SBR
<3
50-55
5.0-6.0
5-10
红 FRB
0.5-5
50-55
5.0-5.5
5-10
艳红3B
1-2
50-55
5.5-6.0
5-15
红MBES
1-2
55-60
5.0-5.5
5-10
大红 MBES
1-2
55-60
5.0-5.5
5-10
红 RBL
2
55-60
4.5-5.0
5-15
红 PBL
2
55-60
5.0-6.0
5-10
红 CFB
0.5-5
50-55
6.0-7.0
5-15
红 FPR 高浓
0.5-5
50-55
5.0-6.0
5-15
大红 FAR 高浓
0.5-5
50-55
6.0-7.0
5-10
桃红 BN
0.5-5
50-55
6.0-7.0
5-15
紫VB
<2
50-55
5.5-6.0
5-10
紫MFBL
<5
50-55
5.5-6.0
5-10
紫 RVB
<5
50-55
5.0-6.0
5-15
紫 MBB
<5
50-55
5.0-6.0
5-15
酒红 BL

50-55
5.0-5.5
5-15
棕 BRL
<2
50-60
4.5-5.0
5-15
棕 CFA
0.5-2
55-60
4.5-5.5
5-15
棕 THM
0.5-5
55-60
5.0-6.0
5-10
棕 BM
0.5-5
55-60
5.5-6.0
5-15
棕 GL
0.5-5
55-60
5.5-6.0
5-15
棕 KBL
1-5
55-60
5.5-6.5
5-15
红棕 AG
0.1-2
50-55
6.0-7.0
5-10
黄棕 ASG
0.2-2
56-60
4.5-5.0
5-10
绿BGLN
<2
50-55
5.0-5.5
5-15
绿RGS
1-9
55-60
5.0-5.5
5-15
绿5GM
<2
50-55
5.0-6.0
5-15
绿 M6B
<2
50-60
5.5-6.0
5-15
绿 ABGL
<2
50-55
5.5-6.0
5-10
绿 DB
0.5-2
55-60
5.0-6.0
5-10
绿 A3GM
2-5
55-60
6.0-7.0
5-15
黄 FD
0.5-5
50-55
5.0-5.5
5-10
黄 FLY
0.2-5
50-60
5.0-5.5
5-10
黄 DRL
0.5-2
55-60
6.0-6.5
5-10
黄 GR
0.2-2
50-55
5.5-6.0
5-10
黄 DGL
0.2-2
50-55
6.0-7.0
5-10
黄 3RF
0.5-5
55-60
4.5-5.5
5-10
黄 YBL
0.2-2
50-55
5.0 -5.5
5-15
金黄 MBES
0.5-2
55-60
5.5-6.5
5-10
黄 2GL
1-2
50-55
5.5-6.0
5-15
黄 GLL
<2
50-55
5.5-6.0
5-10
嫩黄 ALNW
1-2
50-55
6.0-7.0
5-10
金 D2GL
0.1-2
55-60
6.0-7.0
5-15
橙 GR
0.1-2
50-55
5.5-6.5
5-10
金 G
2
27-60
5.5-6.5
1-10
橙 SRL
2-5
50-55
5.5-6.5
1-10
橙 MBES
<2
50-55
4.5-5.5
5-10
橙 GNS
0.5-5
50-55
5.5-6.0
5-10
湖蓝AB
1-2
50-55
4.5-5.0
5-15
蓝2LW
0.5-2
55
5.5-6.0
5-15
蓝 GBL
1-2
50-55
4.5-5.5
5-15
蓝2AL
1-2
50-55
4.5
5-15
海军蓝NBL
1-2
55
5.8
5-15
翠蓝GB
0.5-2
55-60
5.0-6.0
5-15
灰 MBL
0.5-2
55-60
6.0-7.0
5-10
灰 BRL
0.5-1
50-55
6.0-7.0
5-10
灰 2BL
0.1-1
55-60
5.0-6.0
5-10
灰 ABL
0.5-10
55-60
6.0-6.5
5-20
灰 GBL
0.5-2
55-60
5.5-6.0
5-10
灰 VA
0.5-1
50-55
5.0-5.5
5-10
灰 G2RC
1-10
55-60
5.0-6.0
5-15
灰 GR
1-10
50-55
5.0-5.5
5-15
灰 GL
2-5
55-60
6.0-6.5
5-10
青铜 2LW
2-5
55-60
4.0-5.0
5-10
3、着色技术措施
（1）用于染色的染料纯度越高越好，凡掺有大量填充剂（如元明粉、糊精）的染料染铝效果差。批量染色要注意头续缸染液浓度变化，对的补充以保证颜色深浅一致。
（2）采用印花工艺进行多色染色应先浅后深，有黄、红、蓝、棕、黑。染印第二色时，喷漆应当干燥，使涂料紧贴铝面，否则染料会浸入，出现毛边界线不明等。
（3）为保证着色均匀、色泽一致，铝件阳极氧化解决条件必须一致，染色条件也应一致。
（4）染色液同纯水配制，如用硬水则应加六偏磷酸盐（浓度小于5%），以免沉淀生成。染料应完全溶解，否则着色不均，易出现深色斑点。
（5）着色槽应用非活性材料如搪瓷、陶瓷、不锈钢、玻璃等制成，以免引起化学反映导致染液变质。
（6）严禁油污进入染液中，否则着色表面容易出现条纹或污斑缺陷。
（7）可用混合染料着色，但须注意膜层在染液中也许发生的选择性吸附，使颜色不调和或改变色泽，这样解决的膜层颜色不如用单一染料的耐晒。拼色染应将两种染料分别溶解再置于染浴。凡酸性染料必须用醋酸调节pH值，醋酸加入量依染料浓度而定，染液pH值在4.5-6加入98%醋酸约0.5-1ml/L。
（8）醇溶性染料用乙醇做溶剂溶解。可溶性还原染料染色后，必须在具有亚硝酸钠10g/L，1.84g/cm3硫酸25ml/L，温度为50~60度显色液中显色1分钟。分散染料在水溶液中染色染液须不断地搅动，分散染料中分散橙GR、分散蓝FFR可获得很满意的染色效果。其他分散染色前的阳极氧化铝须用马来酸、乳酸、酒石酸、5-磺酸基水杨酸等解决再染色。
（9）金属铝中具有杂质影响染色，含硅超过25%底膜显灰色，只宜染深色；含镁超过1%染色带暗灰；含锰色淡并且不鲜艳；含铜色纯，含铁、镍、铬太多色彩沉闷。
（10）某些染液中有硫酸存在，会使膜层着色不上。即使硫酸对染料无影响，也会使染料的pH值下降，导致色调的变化。因此，着色前制品的清洗尤为重要。当用碱性染料着色时，氧化膜必须用2%-3%的单宁酸溶液解决，否则着色不上。待着色的氧化膜层不应有指印及易于生成污点的水滴，否则将使这些部位的吸附能力减少。
（11）为提高氧化膜层的吸附能力，特别是要着深色的制品，着色前可在80度的5ml/L硫酸溶液中浸泡1分钟，或在40度下浸泡15分钟。
（12）着色不抱负的制品可在50%硝酸或5ml/L硫酸溶液中褪色。某些难于脱除的染料所着色的制品则可在更浓的硫酸或1%的次氯酸钠溶液中漂白，洗涤后重新着色。
（13）着色后必须经封孔解决，这对含铜的合金制品尤为重要。若在0.5%醋酸镍溶液中封孔，制品表面出现的黑斑可通过添加0.5%硼酸或醋酸使封孔液中的pH值降至5.3-5.5，而得到消除或减少到最低限度。
（14）为提高制品表面的光亮度，阳极化前可进行抛光解决，封孔后还可用细绒布等进行抛光或是浸涂熔融的石蜡或是喷涂清漆。
（二）无机染料染色
    到目前为止，耐气候性的有机染料并不多，膜层颜色在100度以上高温就会发生改变。而无机染料当温度超过金属的熔点时，其颜色不会发生变化。无机染料着色有一液法和二液法。前者指阳极氧化膜浸入一种溶液中，这种金属盐在膜孔内水化生成色淀而使膜层显色。后者即经阳极氧化的制品先在一种盐溶液中浸渍，清洗够再浸入另一种盐溶液中，两次浸渍吸附的盐发生反映生成一种不可溶的沉淀色料，从而使制品表面显色。部分无机染料着色工艺及配方见表-10。
表-10 部分无机染料着色工艺及配方
颜色
呈色化合物
无机盐名称
用量 g/L
温度/度
时间/min
备注
红褐
亚铁氰化铜
硫酸铜
亚铁氰化钾
10-100
10-50
80-90
80-90
10-20
10-20
2CuSo4+[Fe（CN）6]K4→[Fe（CN）6] Cu2+2K2 So4
褐色
铁氰化铜
硫酸铜
铁氰化铜
10-100
10-50
80-90
80-90
10-20
10-20
3CuSo4+2[Fe（CN）6]K3→[Fe（CN）6] 2Cu3+3K2 So4

一乙醇胺
氯化镍
27
32
60-70
10

重铬酸银
硝酸银
重铬酸钾
50-100
10-50
75
75
5
10
2 AgNO3+ K2Cr2O7→Ag2 Cr2O7+2 KNO3
深褐色

醋酸钴
乙二胺
30
20
80-90
3

硫酸镍
乙二胺
30
20
80-90
5

硫化铅
醋酸铅
硫化铵
100-200
50-100
90
75
5
10
PbAc2+（NH4）2S→PbS+2 NH4Ac
氢氧化钴
硝酸钴
双氧水
氨水

2 Co（NO3）2+ H2O2+4NH4OH→Co（OH）3+4 NH4 NO3
黄色
重铬酸铅
醋酸铅
重铬酸钾
100-200
50-100
90
90
5
10
PbAc2+ K2Cr2O7→Pb Cr2O7+2 KAc
铬酸铅
醋酸铅
铬酸钾
100-200
50-100
90
75
5
10
PbAc2+ K2CrO4→Pb CrO4+2 KAc
硫化镉
醋酸镉
硫化铵
50-100
50-100
75
75
5
10
Cd Ac2+（NH4）2S→Cd S+2 NH4Ac
白色
硫酸铅
醋酸铅
硫酸钠
10-50
10-50
50
60
15
30
PbAc2+ Na2SO4→Pb SO4+2 NaAc
硫酸钡
硝酸钡
硫酸钠
10-50
10-50
60
60
15
30
Ba（NO3）2+ Na2SO4→Ba SO4+2 Na NO3
黑色
硫化钴
醋酸钴
硫化钠
50-100
50-100
90-100
90-100
10-15
20-30
Co Ac2+Na2S→CoS+2 NaAc
氧化钴
二氧化锰
醋酸钴
高锰酸钾
50-100
15-25
90-100
90-100
10-15
20-30
CoAc2+2KMnO4→2 KAc+ CoO+Mn2 O3+2O2↑
蓝色
普鲁士蓝
亚铁氰化钾
硫酸铁
10-50
10-100
90-100
90-100
5-10
10-20
Fe2（SO4）3+3[Fe（CN）6]K4→[Fe（CN）6]3 Fe4+6K2SO4
普鲁士蓝
亚铁氰化钾
氯化铁
10-50
10-100
90-100
90-100
5-10
10-20
4 FeCl3+3[Fe（CN）6]K4→[Fe（CN）6]3 Fe4+12KCl
金黄
三氧化二锰
硫代硫酸钠
高锰酸钾
10-50
10-50
90-100
90-100
5-10
5-10

橙黄
铬酸银
铬酸钾
硝酸银
5-10
50-100
75
75
10
5
K2CrO4+2AgNO3→2KNO3+Ag2 CrO4

醋酸铜
1、3-二氨基丙烷
30
15
70-80
5

醋酸铜
乙二胺
30
15
70-80
5

金黄

铬酸锌
氟化锌
硝酸
4
1.5
3.5
60
10

草酸铁
铵
15-25
适量
40
1-5
pH值5.5-6.5
黄茶色

硫酸亚铁
乙二胺
30
15
80-90
5

青铜色

醋酸钴
高锰酸钾
20
22
30
5-20
pH值6-7，着色前浸小苏打液10g/L。
金色（浅）
金色（深）

草酸高铁铵
三水合草酸高铁胺
10
25
50
50
2
2

    其他颜色的着色工艺有：先浸入铜盐溶液后浸渍硫化物溶液，或是从硫酸铜和亚砷酸钠之间的反映都可以得到绿色膜层：橙色膜则从酒石酸锑钾和硫化氢反映获得；古铜色可在具有氯化铁的草酸溶液或硫酸亚铁、亚铁氰化钾和高锰酸钾的混合溶液中浸渍获得，生成的氢氧化铁色淀，用没食子酸或焦性没食子酸调和，可使之变为深色。用三氧化铬0.4份、重铬酸钠0.35份、氟化钠0.08份、表面活性剂（C9—烷基酚聚氧乙烯醚）0.5份配成的水溶液，pH值1.8，于50度将通过硬脂酸解决的铝粉（50μm）浸入，可浸染得浅黄色的铝粉。将6份黄金溶于王水，用适量蒸馏水冲淡，另将石灰30份溶于160份蒸馏水，2小时后，将金溶液加入石灰溶液中，静止5-6小时，倒去上层水，得金氯酸钙沉淀；然后加入1000ml的水，再加入硫代硫酸钠，加热10分钟，不可沸腾，过滤后将铝浸入即可染成金黄色。将醋酸钴10-30g/L于50度浸染铝制品2分钟后清洗，再浸入含高锰酸钾5-30g/L溶液，在30度解决2分钟，可得古铜色。交流电解的硫酸膜具有相称数量的游离硫在某些稀盐溶液中，能与重金属化合而使膜层着色，见表-11。着色之前膜层用氨溶液清洗以除去孔隙中残存的硫酸，这样可使生成的硫化物溶解减少，膜层的色调因此加强。
表-11 交流电解硫酸膜在稀盐溶液中着色
盐溶液
颜色

盐溶液
颜色

盐溶液
颜色
1%硝酸银
橄榄棕

2%硫酸铜
绿

1%柠檬酸铋铵
棕
2.5%醋酸铅
深棕红

1%酒石酸锑钾
橙

1%硫酸亚锡
棕黄
1%醋酸镉
黄

1%硫酸亚铁铵
橄榄

1%过锰酸钾
浅黄
1%醋酸钴
黑

1%二氧化硒
金丝雀黄

2%草酸铁铵
黑

铝阳极氧化与染色技术
 四、封孔解决
    为了提高铝件质量和染着色牢固，着色后必须将氧化膜层的微细孔隙予以封闭，通过封闭解决后表面变的均匀无孔，形成致密的氧化膜。染料沉积在氧化膜内再也擦不掉，且经封闭后的氧化膜不再具有吸附性，可避免吸附有害物质而被污染或初期腐蚀，从而提高了阳极氧化膜的防污染、抗蚀等性能。常用的着色后的封孔方法有水合封孔、无机盐溶液封孔、透明有机涂层封孔。
（一）水合封孔
水合封孔涉及沸水封孔和常压、加压蒸汽封孔。
1、水合封孔的原理
    铝的阳极氧化膜在水中有两种形式的反映；一是，在80度以下，pH<4的水中，与水结合成拜耳体三水合氧化铝，这种结合仅是物理结合，过程是可逆的。另一种是在80度以上的中性水中，氧化铝与水化合成波米体型的一水合氧化铝，这就是通常所指的水合封孔的反映过程，由于一水合氧化铝的密度（3014kg/立方米）比氧化铝（3420kg/立方米）的小，体积增大33%左右，堵塞了氧化膜的孔隙。
2、影响沸水封孔的因素
（1）时间、温度：在其他条件相对一致的前提下，随封孔时间的延长，膜层结合水量增长，抗蚀性提高；随封孔温度的升高，水化限度提高，抗蚀性增强。
（2）pH值、水质：一般在pH值为5.5-6.5的封孔液中封孔，膜层不仅有良好的抗蚀性并且耐磨性最佳。对水中的杂质含量应加以控制：硫酸根离子<250mg/kg，氯离子<100mg/kg，硅酸根离子<10mg/kg，磷酸根离子<5mg/kg，氟离子<5mg/kg。最佳用纯水，其电阻率为5×10Ω·cm。
（3）添加剂：在沸水中加入某些添加剂如无水碳酸钠、氨、三乙醇胺等，可增强封孔效果，提高膜层的抗蚀性，甚至相称或超过蒸汽封孔。
    水合封孔的另一种方法是蒸汽封孔，其所解决的氧化膜抗蚀性、耐磨性与蒸汽压力和封孔时间有关。一般随压力升高、时间延长、抗蚀性提高、耐磨性减少。
3、沸水、蒸汽封孔工艺    
    沸水封孔、蒸汽封孔工艺见表-12。蒸汽（常压、加压）封孔的效果比沸水封孔好，但需用高压容器或专用蒸箱，因此蒸汽封孔特别是加压蒸汽封孔只能用于小型制品的解决，不适合大型制品和流水线生产使用。
封孔方法
工艺条件
参数项目
参数值
加压蒸汽
压力/Pa
[（4-5）±0.5]×9.8×10的四次方
时间/min
20-30
常压蒸汽
压力/Pa
（0.5-1.5）×9.8×10的四次方
时间/min
15-30
沸纯水
温度/度
>95
pH值
6±0.5
时间/min
20-30
（1）槽液pH值：一般情况下，在硫酸酸化的沸水里封孔，溶液的pH值总是向碱性增长方向变化，控制办法多采用添加缓冲剂，例如在封孔液中加入磷酸氢胺0.003-0.03g/L+硫酸0.006-0.015ml/L。
（2）入槽封孔的制品必须清洗干净，为避免氧化膜产生裂纹，封孔前的清洗使用温水。
（3）封孔制品应与槽体金属绝缘，为防止封孔液的大量蒸发，可用φ70mm的尼龙塑料球覆盖液面。
（二）金属盐溶液封孔
    在金属盐溶液中封孔，既发生氧化膜的水化反映，又存在着盐类水解生成氢氧化物或是金属离子与染料分子反映生成新的金属络合物在膜孔隙中沉淀析出的过程，它们共同作用使孔隙封闭。这种解决方法也称为沉淀封孔。某些金属盐溶液的封孔工艺见表-13。某些镍盐溶液使用较为经常，它的封孔效果好。在封孔过程中，镍盐被膜吸引水解生成氢氧化物，由于镍的氢氧化物量少，几乎无色，所以不影响膜的本色，特别合用于着色膜的封孔。
封孔液组成
浓度/（g/L）
pH值
温度/度
时间/min
特点
醋酸镍
醋酸钴
硼酸
5-5.8
1
8-8.4
5-6
70-90
15-20
合用于所有着色制品
醋酸镍
硼酸
5
5
5-6
98-100
20-30
槽液煮沸6h使用
醋酸铅
2.5-5
5.5-6
97-100
30
合用于铝红GLW、铝枣红RL膜
Zn、Cu、Cr的硫酸盐
2.5-5
6.7
97-100
30
合用于特殊色膜。如Zn盐用于绿色