铝及铝合金仿木纹着色工艺

着色温度在 25 °C 得到的着色效果不理想，可以预见当 温度低于 25 °C 时铝合金表面基本着不上颜色。温度在 30 °C 时可以得到效果理想的土黄色仿木纹。因此，着 色温度可以控制在 30 ~ 35 °C 之间。
表 3 着色温度对着土黄色效果的影响 Table 3 Influence of coloring temperature on soil-yellow
2. 3. 3 出光 硫酸（ρ = 1.84 g/cm3） 双氧水（w = 37%） 稳定剂
100 ml/L 50 ml/L
适量
θ
常温
t
0.5 ~ 1.5 min
2. 3. 4 木纹处理 偏硼酸钠 硼酸 碳酸钠 磷酸二氢钠 稳定剂 J（交流）
27 ~ 35 g/L 6 ~ 11 g/L 7 ~ 12 g/L 5 ~ 9.5 g/L 1 ~ 2 g/L
【轻金属表面精饰】
铝及铝合金仿木纹着色工艺
徐金来 1，刘钧泉 2，吴成宝 2
（1. 广州市二轻工业科学技术研究所，广东 广州 510663； 2. 华南理工大学工控学院，广东 广州 510640）
摘 要：介绍了铝及铝合金的电化学仿木纹工艺流程、工艺配
方。研究了阳极氧化时间、着色时间和着色温度对着色效果的
10 mL/L, ρ (ferric sulfate) 5 g/L, t (immersion) 2 ~ 5 min;
t (anodizing) 20 ~ 40 min, θ (coloring) 30 ~ 35 °C, second
time coloring.
Keywords: aluminum; aluminum alloy; electrochemical graining; chemical coloring; formula First-author’s address: Guangzhou Etsing Plating Research Institute, Guangzhou 510663, China
10 g/L，t (浸渍) 6 ~ 10 min；B: ρ（硫酸铁）10 g/L，t (浸渍) 20 ~ 60 s；
t (氧化) 20 ~ 40 min，θ (着色) 25 ~ 30 °C。（3）绿色仿木纹工艺，
A: ρ（亚铁氰化钾）10 g/L，t (浸渍) 10 ~ 15 min；B: ρ（醋酸钴）20 g/L，
0.10
L2（w (铝) ≥99.6%） 0.01
0.2
—
—
—
0.25
—
—
(%) 铬
0.10 —
2. 2 工艺流程
仿木纹着色工艺流程：化学除油—热水洗－流动
水洗－碱蚀－2 道流动水洗－出光－流动水洗－电化 学木纹处理－流动水洗－阳极氧化－流动水洗－化学
着色－流动水洗－封闭或电泳－干燥。
2. 3 工艺规范
t
10 ~ 30 min
B 醋酸钴 20 g/L 硫酸 10 ml/L 硫酸铁 5 g/L
t
1 ~ 10 min
着色工艺：将盛装溶液的容器在恒温水浴锅中恒
温，然后在 A 溶液中浸泡，水洗，再浸入 B 溶液。
3 结果与讨论
利用化学着色法可以得到多系列的仿木纹效果， 其机理为：表面已经形成多孔型氧化膜的铝材在浸入 A、B 两种盐溶液后，两种溶液所含的某些离子发生化 学反应而沉淀在氧化膜的表面蜂窝状结构中，使铝材 表面呈现生成盐的颜色[6]。本文对土黄色、蓝色和绿色化 学着色工艺进行探讨，得到控制颜色的一些工艺参数。 3. 1 黄色着色工艺 3. 1. 1 着色时间对土黄色着色效果的影响
t (anodizing)20 ~ 40 min, θ (coloring) 25 ~ 30 °C. (3) green
graining, A: ρ (potassium ferrocyanide) 10 g/L, t (immersion)
10 ~ 15 min; B: ρ (cobalt acetate) 20 g/L, φ (sulfuric acid)
表 2 着色时间对着土黄色效果的影响 Table 2 Influence of coloring time on soil-yellow
coloring effect
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9
tA(浸渍)/ min 16 16 16 16 18 18 10 10 10
tB(浸渍)/ min
着色时间对着土黄色效果的影响如表 2 所示。由
铝及铝合金仿木纹着色工艺
表 2 可以看出，铝及铝合金在 A 溶液中的浸渍时间是 影响着土黄色效果的主要因素。当在 A 溶液浸渍的时 间延长，在 B 溶液浸渍的时间缩短可以得到满意的深 土黄色的木纹效果；但当在 A 溶液浸渍的时间缩短， 而延长在 B 溶液浸渍的时间，则得不到颜色较深的土 黄色仿木纹。因此，为了获得较好的土黄色仿木纹效 果，应控制好铝和铝合金在 A 溶液中的浸渍时间，即 以 15 ~ 20 min 为宜，而在 B 溶液的着色时间可以适当 缩短，以 1 ~ 5 min 为宜。在上述时间范围内可以得到 木纹区为深黄色、非木纹区为土黄色的土黄木纹效果。
表 1 工业纯铝（L2）和 6063 铝合金（LD31）的组成 Table 1 Composition of industrial pure aluminum (L2) and 6063 aluminum alloy
铝合金
镧
硅
铁
铜
锰
镁
锌
钛
LD31
—
0.2 ~ 0.6
0.35
0.10
0.10 0.45 ~ 0.9 0.10
2.5 5 10 15 1 2.5 10 5 2.5
颜色
木纹区
非木纹区
深土黄
土黄wenku.baidu.com
深土黄
土黄
深土黄
土黄
深土黄
土黄
深土黄
土黄
深土黄
土黄
浅土黄
很浅土黄
很浅土黄 几乎没颜色
几乎没颜色 几乎没颜色
注：氧化时间 30 min，试验基材为 6063 铝合金，温度 30 °C。
3. 1. 2 着色温度对土黄色着色工艺的影响 着色温度对着色效果的影响见表 3。由表 3 可见，
θ 搅拌方式
15 ~ 40 °C 空气搅拌
2. 3. 6 化学着色 (1) 土黄色
A
醋酸钴
40 g/L
B 高锰酸钾 20 g/L
t
10 ~ 20 min t
(2) 蓝色
1 ~ 15 min
A 亚铁氰化钾 10 g/L
B 硫酸铁 10 g/L
t
6 ~ 15 min t
(3) 绿色
10 ~ 60 s
A 亚铁氰化钾 10 g/L
影响。获得了较为逼真的仿木纹效果的最佳工艺规范。（1）土
黄色仿木纹工艺，A: ρ（醋酸钴）40 g/L，t (浸渍) 15 ~ 20 min；
B: ρ（高锰酸钾）20 g/L，t (浸渍) 1 ~ 5 min；t (氧化) 20 ~ 40 min，
θ (着色) 30 ~ 35 °C。（2）蓝色仿木纹工艺，A: ρ（亚铁氰化钾）
were introduced. The influences of anodizing time, coloring
time and coloring temperature on coloring effect were
studied. The optimal process criterions of true-to-like
graining effect were obtained. (1) soil-yellow graining, A:
ρ (cobalt acetate) 40 g/L, t (immersion) 15 ~ 20 min; B:
ρ (potassium permanganate) 20 g/L, t (immersion) 1 ~ 5 min;
Graining coloring technics on aluminum and aluminum
alloy // XU Jin-lai, LIU Jun-quan, WU Cheng-bao
Abstract: The process flows and process formula of
electrochemical graining on aluminum and aluminum alloy
表 4 阳极氧化时间对着土黄色效果的影响 Table 4 Influence of anodizing time on soil-yellow
coloring effect
序号
1 2 3
t (阳极氧化) / min
10 20 30
木纹区 土黄 深土黄 深土黄
颜色 非木纹区 很浅土黄 土黄 土黄
注：试验基材为纯铝，着色温度 30 °C，A 浸渍时间 16 min，B 浸渍时间 2.5 min。
2. 3. 1 化学除油 氢氧化钠 磷酸三钠 硅酸钠
8 ~ 12 g/L 45 ~ 55 g/L 10 ~ 20 g/L
θ
60 ~ 70 °C
t
3 ~ 5 min
2. 3. 2 碱蚀 氢氧化钠 添加剂 抑雾剂
40 ~ 60 g/L 5 ~ 8 g/L 0.05 g/L
θ
50 ~ 60 °C
t
0.5 ~ 2 min
2 实验部分
收稿日期：2006–10–16 作者简介：徐金来（1979–），男，硕士，主要从事金属表面处理研究。 作者联系方式：(Tel) 020-61302520。
2. 1 实验材料 实验材料为广东某铝材厂提供的工业纯铝（L2）
和 6063 铝合金（LD31），其成分见表 1。
• 39 •
铝及铝合金仿木纹着色工艺
3. 1. 3 阳极氧化时间对土黄色着色工艺的影响 阳极氧化时间也是影响木纹着色效果的一个重要
因素。阳极氧化时间对木纹着色效果的影响如表 4 所 示。由表 4 可以看出，阳极氧化时间太短，则多孔阳 极氧化膜很薄，浸渍过程吸附显色物质的量比厚阳极氧 化膜的吸附量要少，在相同着色工艺下得到颜色较浅的 土黄仿木纹效果。由此可见，氧化时间应大于 20 min。
3 ~ 6 A/dm2
θ
25 ~ 35 °C
t 对电极
8 ~ 15 min 不锈钢
2. 3. 5 阳极氧化 硫酸
140 ~ 180 g/L
• 40 •
草酸 乳酸 添加剂 表面活性剂 t（处理）
5 ~ 8 g/L 5 ~ 10 g/L 8 ~ 15 g/L 0.02 ~ 0.05 g/L 10 ~ 60 min
1 前言
铝材的电化学仿木纹处理是铝及其合金电解着色 的一个新方向，它是通过对铝材进行木纹电解、阳极 氧化、着色和封闭等工艺赋予铝材表面木质感，从而 使铝材合金既具有金属特性，又具有木质的外观。铝 及其合金仿木纹的方法主要有机械法、印刷法、压膜 法和电化学法[1-2]。电化学法是利用电解刻蚀的方法， 应用交流电解形成纹路，再经过氧化着色得到仿木纹 效果。即使是形状较为复杂的工件或型材都可以进行 仿木纹着色处理。邓纶浩、刘付永、何畏等[3-5]对经交 流处理后的铝材电解着色，得到土黄色、青铜色、金 黄色和红色等仿木纹。电化学仿木纹着色只需在原有 阳极氧化－着色生产线上添加木纹处理工序即可，对 原有铝表面处理厂而言具有追加投资小、工艺相对简 单、生产成本较低的优点。因此，研究电化学仿木纹 着色具有重要的现实意义。考虑到仿木纹着色的后处 理与常规铝材着色的后处理一样，故本文不对仿木纹 着色的后处理作研究。
coloring effect
θ/°C tA(浸渍)/ tB(浸渍)/
min
min
颜色
木纹区
非木纹区
25
16
2.5
几乎没颜色 几乎没颜色
25
20
2.5
很浅土黄 几乎没颜色
30
16
2.5
深土黄
土黄
30
20
1
深土黄
土黄
35
16
2.5
深土黄
土黄
35
20
1
深土黄
土黄
注：氧化时间 30 min，试验基材为 6063 铝合金。
t (anodizing) 20 ~ 40 min, θ (coloring) 30 ~ 35 °C. (2) dark blue
graining, A: ρ (potassium ferrocyanide) 10 g/L, t (immersion)
6 ~ 10 min; B: ρ (ferric sulfate) 10 g/L, t (immersion)20 ~ 60 s;
φ（硫酸）10 mL/L，ρ（硫酸铁）5 g/L，t (浸渍) 2 ~ 5 min；t (氧
化) 20 ~ 40 min，θ (着色) 30 ~ 35 °C，2次着色。
关键词：铝；铝合金；电化学仿木纹；化学着色；配方
中图分类号：TG177
文献标识码：A
文章编号：1004 – 227X (2007) 02 – 0039 – 04