铝合金着色工艺及着色膜性能研究
铝及铝合金阳极氧化膜着色技术研究进展_王艳芝
文章编号:1001-3849(2001)03-0020-03 ⒇ 铝及铝合金阳极氧化膜着色技术研究进展王艳芝(燕山大学材料化工学院,河北秦皇岛 066004)摘要:较系统地评述了近年来铝及铝合金材料在表面着色方面的研究进展,主要介绍了国内外广泛应用的交流电解着色技术(简称电解着色法)。
电解着色法按其发色特点,可分为自然发色法、一步电解着色法、二步电解着色法和三次多色电解着色法等等。
其中,三次多色电解着色法是当前最先进的电解着色技术。
此外,还介绍了近年来成为研究热点和进入工业生产应用的微弧氧化陶瓷成膜技术。
关 键 词:铝合金;着色技术;研究进展中图分类号:TG 174.451 文献标识码:A Research Advances on the Coloring Technologyof Aluminum and Its AlloyW AN G Yan -zhi(Co lleg e of M aterials Science and Chemical Engineering ,Yanshan Univ ersity,Qinhua ngdao 066004,China ) Abstract :Recent adv ances in colo ring technolog y of aluminum a nd its a lloy w ere review ed sys-temically .The electroly tic colo ring techno logy o f aluminum and its allo y by applica tion o f alter-nating current w ere introduced in detail .Acco rding to co loring characteristics ,the electroly tic colo ring techno logy is divided into ano dizing and colo ring techno log y,direct co loring technolo gy in electro lytic solution,electro lytic co loring tech nolog y by applicatio n of alternating current a nd m ultico lor electrolytic co loring techno logy which is the most adv anced at present .The technolo gy o f ceramic coating by a nodic micro-a rc depo sitio n,w hich is studied frequently a nd practiced into the productio n in recent y ears,w as intro duced as w ell.Key words :aluminum allo y ;colo ring technolog y ;resea rch adv ances 1 引 言铝及铝合金材料由于其高的强度/重量比、易成型加工及优异的物理性能,成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料。
铝及铝合金制品的阳极氧化和着色机理分析
化 学 抛 光 是 一项 金 属 表 面 光 饰 加 工 技 术 。化 抛 时 ， 铝
制 品 表 面 沾 附 的 油 污 必 须 除 去 ， 否 则 将 影 响 Ｆ 工 道 序 。常 用 的是 碱 性 化 学 除 油 法 。 即 通 过 皂 化 及 乳化 作 用 分 别 将 动 、植 物 油 以及 矿 物 油 污 除 去 。
ＩＩ５ 学抛 光 ．．化
氧 化物气 体 的作用 。当含 量为７ ～ １％ ％ ０ 时，对氮 氧化物 气体
近年 来应用 的无氮氧 化物气体 （ 无黄烟 ）的新 型酸 性化
抛 液 ， 其 成 分 为 ： ＨＰ 。 Ｈ Ｏ， （Ｈ）Ｓ ＯＮ ２ 。０，ＨＳ ， Ｎ 。 Ｎ Ｏ，Ｃ （Ｈ）， Ｏ Ｃ Ｓ ＩＯ。它 们 的 作 用 及 影 响 ： ｕ Ｏ，Ａ Ｐ ＨＰ 是 化 抛 液 中起 切 削 和 溶 解 作 用 的 最 主 要 成 分 。 含 。０： 量 要 求 在 ７ ％ ８ ％ 间 ，若 过 低 ， 将 使 化 抛 速 度 减 慢 ， 制 品 ０￣ ０之 表 面不易得到较高的光亮度 。 ＨＳ 没有 它 ，虽 然 制 品 表 面 仍 可 得 到 光 泽 ，但 很 容 易 Ｏ： 产 生 点 蚀 ， 故 它 在 化 抛 液 中 的含 量 以５ ～ １％ 宜 。 ％ ０为 Ｈ Ｏ： 其 含 量 以 ３ ～ ８ 为 宜 ， 过 高 ， 会 使 制 品 表 面 出现 Ｎ ％ ％ 点 蚀 ， 而 且 当 温 度 较 高 时 极 易 生 成 乳 白 色 氧 化 膜 ；但 低 于 ２将大 大降低制品表面的光亮度 。 ％
铝 是 一 种 化 学 活 动 性 较 强 的 轻 金 属 元 素 。铝 及 铝 合 金 制 品表 面 能 在 大气 中 自然 地 生 成 一 层 厚 度 为０ ２ 的 ．５ １ ｕ１ Ｘ ０ １ １ 氧 化 膜 ，但 这 层 薄 膜 不 但 耐 蚀 性 和 耐 磨 性 都 很 差 ， 而且 制 品都 是 单 一 的 银 白色 ，所 以 ， 对 铝 及 铝 合 金 制 品 经 过 阳 极 氧 化 以提 高 其 耐 蚀 耐 磨 性 能 并 进 行 着 色 装 饰 ， 是 目前 广 泛 采 用 的 方 法 。 本 文 论 述 了铝 及 铝 合 金 制 品 阳 极 氧 化 及 着 色 方 法 主 要 工 艺 的作 用 机 理 ，这 对 于确 保 制 品 质 量 ，增 强 抗 蚀 能力 ， 延 长 使 用 寿 命 ，装 饰 美 化 外 观 ， 都 有 重 要 作 用 。
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
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。
1.1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NaCI，AIC13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[2]。
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。
电镀工艺：铝合金氧化膜的电解着色
电镀工艺：铝合金氧化膜的电解着色电镀工艺:铝合金氧化膜的电解着色1.铝合金氧化膜的常用着色工艺:铝合金常用着色工艺大体上可以分为三类:a.整体着色法:包括自然发色和电解发色两种，自然发色指阳极氧化过程使铝合金中添加成分(Si、Fe、Mn等)氧化，而发生氧化膜的着色。
电解发色指电解液组成及电解条件的变化而引起的氧化膜的着色。
b.染色法:以一次氧化膜为基础，用无机颜料或者有机染料进行染色的氧化膜。
c.电解着色法:以一次氧化膜为基础，在含金属盐的溶液中用直流或交流电进行电解着色的方法，电解着色的耐候性、耐光性和使用寿命比染色法要好、其成本远低于整体着色法，目前广发应用于建筑铝型材的着色。
国内外工业化的电解着色槽液基本上都是镍盐和锡盐(包括锡镍混合盐)溶液两大类，颜色大体上都是从浅到深的古铜色系。
2.电解着色的原理多孔型阳极氧化膜的有规律和可控制的微孔，通过电解着色在孔的底部沉积非常细的金属和(或)氧化物颗粒，由于光的散射效应可以得到不同的颜色。
颜色的深浅和沉积颗粒的数量有关，也就是与着色时间和外加电压有关。
一般来说，电解着色颜色类似都是从香槟色、浅到深的青铜色一直到黑色，色调又不完全相同，这与析出颗粒的尺寸分布有关。
目前电解着色只有于古铜色、黑色、金黄色、枣红色几种。
3.电解着色的应用Sn盐和Sn-Ni混合盐是我国和欧美主要的着色方法，其盐为SnSO4，是利用Sn2+电解还原在阳极氧化的微孔中析出而着色;但Sn2+稳定性差易被氧化成没有着色能力的Sn4+，因此锡盐着色关键是槽液成分和锡盐稳定性是此工艺的关键，锡盐对杂质不敏感，着色均匀性比较好，对水污染不大。
Ni盐电解着色在日本比较普遍，他常用于浅色系(仿不锈钢色、浅香槟色)，他着色速度快，槽液稳定性好，但对杂质敏感，目前除杂质设备已成熟，但需要一次性投资大。
铝合金氧化着色工艺[1]
![铝合金氧化着色工艺[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/21ed7f4633687e21af45a9a1.png)
让我们来给自己DIY的铝合金零件穿上漂亮的外衣经过染色法处理的铝制品，颜色美观、鲜艳、抗腐蚀性、耐磨性及绝缘性高于一般的铝制品。
将铝的工件悬于适当的电解质溶液内，以此作阳极进行电解。
在电解过程中，水中的氢氧根离子在阳极放出电子成为水和新生态的氧，它使铝氧化成较厚的氧化铝膜，因为这个过程是金属制品作阳极被氧化的，所以叫做阳极氧化。
铝制品经阳极氧化后，再经着色、封闭、处理即成染色品。
一、染色工艺1.预处理:铝制件在多次机械加工过程中，沾有较多的油脂、少量磨料、灰尘及有缺陷的氧化膜等，这些物质导电性差，不能进行阳极氧化，故需预先处理。
方法是用四氯化碳、三氯乙烯、汽油或甲苯作清洗剂，将铝件浸入，用毛刷刷洗，然后风干，再浸入水中，多次清洗。
油去尽后，立即用热水冲洗。
如果表面生成一层黑色的膜，还要放在32%的硝酸溶液浸泡20秒钟，以便除去黑膜，最后用冷水冲洗干净。
浸入蒸馏水中，备作制氧化膜用。
2.阳极氧化:⑴硫酸电解液的配制:由硫酸(按100%计)18-20公斤和去离子水80-82公斤混合而成，此时溶液比重约为1.125-1.140(波美度约16.5-18.0)。
有时为了获得防护性能好的氧极氧化膜，通常往硫酸电解液中添加少量草酸(每升溶液加入5-6克)。
⑵氧化工艺:将线路仪表安装好，将要染色铝件作阳极并全部浸入电解液中，然后接通电源，按下列工艺条件控制。
电解液温度控制在12-25℃，阳极电流密度1-2安/分米2，槽中电压13-23伏之间。
时间30-40分钟左右。
按上述工艺操作完毕，随时将铝件从电解液中取出，把所沾的酸液用清水冲洗干净，低凹部分更应注意，否则会有白斑出现。
酸液清洗干净后，浸入清洁水中备用。
3.染色:铝件经过阳极氧化后，表面形成了能吸附，以共价键或氢键等键型键合而成有色络合物，出现色泽。
⑴染料选择:染料分无机染料和有机染料两种。
无机染料多为无机盐组成，染色时将铝件分别在甲、乙两种化合物溶液(见下表)中浸泡，生成带色化合物，达到染色目的。
铝合金阳极氧化膜与着色技术-实验二
表面技术概论实验指导书之一实验一铝阳极氧化膜与着色技术实验一、实验目的1．了解转化膜与着色技术的实际意义。
2．了解铝的阳极氧化和着色的原理。
3．掌握铝阳极氧化膜与着色技术工艺方法。
二、实验原理表面转化膜与着色技术是材料表面工程技术中的重要分支之一，应用非常广泛。
转化膜技术是通过化学或电化学方法，使金属表面形成稳定的化合物膜层而不改变其金属外观的一类技术，其形成方法是：将金属工件浸渍于处理溶液中，通过化学或电化学反应，使被处理金属表面发生溶解并与处理溶液发生反应，在金属表面上形成一层难溶的化合物膜层。
转化膜以“基体金属发生溶解、参与反应”，形成的是“难溶的化合物膜层”及“不改变金属外观”区别于电镀层、化学镀层或有机涂层等其它表面处理层。
（一）铝的阳极氧化轻金属材料的阳极氧化属于表面转化膜技术中的分支之一。
轻金属材料重量轻、导电导热性好，但这些材料耐腐蚀性差，容易产生晶间腐蚀，耐磨性比较低。
通过阳极氧化处理，可在其表面生成一层厚度达几十到数百微米的氧化膜。
根据不同用途，阳极氧化膜可赋予表面防护、装饰性、耐磨性、绝缘、隔热、光学性能等。
铝在大气中会自然形成非晶态的氧化铝膜，厚度为4～5μm。
这层膜不致密，耐腐蚀性差。
人工形成阳极氧化膜是在一定的电解池中进行的。
将铝制件作为阳极，其它材料(如铅、铝等)作为阴极置于电解池(如以硫酸溶液作为电解液)中，通上直流电，这时可以观察到在阳极上和阴极上都有气体析出。
阳极析出氧气，阴极析出氢气。
而阳极上析出的氧大部分与铝作用生成了Al203(氧化膜) (见图1)。
氧化膜的生成是两个不同过程同时进行的结果：一个是电化学过程，它产生氧并与铝作用生成从Al203，另一个是化学过程，生成的Al203膜被电解液溶解成为多孔层。
没有溶解过程，Al203膜就不能导电，反应不能继续。
其次，氧化膜的生成速度必须大于溶解速度，否则膜层不能增厚。
铝阳极氧化过程的电极反应可简单地描述如下：硫酸对金属铝和氧化膜的溶解作用为阳极氧化一开始，铝表面立即生成一层致密的氧化膜。
铝合金阳极氧化着色
铝合金阳极氧化着色
铝合金阳极氧化着色是一种对铝合金的表面进行处理，以增加其耐腐蚀性和美观性的方法。
这个过程包括将铝合金件浸入电解槽中，通过施加电流使铝合金表面生成一层氧化铝膜。
在氧化铝膜形成后，可以在膜上进行着色处理。
着色的方法可以通过使用不同的着色剂和处理条件来实现不同的颜色效果。
常用的着色方法有两种：吸附型着色和电解着色。
吸附型着色是将着色剂溶液浸泡在形成的氧化铝膜中，着色剂会通过吸附作用附着在氧化铝膜上，达到着色的效果。
着色剂可以是天然染料或合成染料，如金红石红、钴胺蓝、石榴红等，可以实现不同的颜色选择。
电解着色是将着色剂溶液与电解液混合，并将铝合金件浸泡其中，在施加电流条件下进行着色。
电解着色的优点是可以实现更加均匀的着色效果，并且可以在氧化铝膜上实现更高的吸附量和更稳定的着色层。
着色剂可以是有机染料或无机染料，如铬酸盐、硫酸盐、硫氰酸盐等。
通过阳极氧化着色，可以为铝合金件提供耐腐蚀性和装饰性的保护，使其具有更长的使用寿命和更好的外观。
这种方法广泛应用于建筑、汽车、电子等领域中对铝合金件的表面处理。
铝合金直流电阳极氧化膜电解着色的研究
主 。近年来 ， 很多 学 者在 铝 合 金 黑 色膜 技 术 的工 艺
研 究及 应用方 面做 了大 量 的工 作口 ］ 并取 得 了初 步 。， 的成果 。本 文 以 常用 的工 业 纯铝 Ｌ 为 实验 材 料 ， ２ 采
２１ 年 ７ ００ 月
・
电镀 与 环 保
第 ３ 卷第 ４ （ ｏ 期 总第 １４ ・ ３ ・ ７ 期） ７
阳极 氧化 ・
铝 合 金 直 流 电 阳 极 氧 化 膜 电 解 着 色 的 研 究
Ａ ｓ ａ ｃ ｎ Ｅｌ ｃ ｒ ｌ ｔｃ Ｃｏ ｏ ｉ ｕ ｉ ｍ ｌ ｙ Ａｎｏ ｉ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ ｔ ｏ ｙ ｉ ｌ ｒｎｇ ｏｆ Ａｌ ｍ ｎｕ Ａｌｏ ｄｃ Ｏｘ ｄ ａ ｉ ｔ ｒ ｃ ｉ ｅ Ｃｏ ｔｎｇ ｗｉｈ Ｄｉ ｅ ｔＣｕｒ ｅ ｒ ｎｔ
摘 要 ： 以 工业 纯铝 Ｌ 为 实验 材 料 ， 用硫 酸 直 流 电 阳极 氧化 一 解 着 色工 艺在 铝 合 金 表 面制 备 黑 色膜 层 。 着 重 分析 着 色 电压 ２ 采 电 对 黑 色膜 层表 观 颜 色、 度 、 度 的影 响 。通 过 Ｓ Ｍ 表 征 、 ＤＳ测 试 及 性 能 测 试 表 明 ： 优 化 后 的 电 解 着 色 工 艺 条 件 下 可 以 厚 硬 Ｅ Ｅ 在
材 防护 装饰 的主 要工 艺 技 术 ， 目前 已经 发 展 起来 的
阳极 氧 化 电 解 着 色 主 要 以 银 白 色 和 青 铜 色 色 调 为
上试 剂均 为分析 纯 。
１ ２ 主 要 实 验 设 备 ．
铝的阳极氧化与表面着色
氧化膜的封闭处理
封闭处理的目的：
氧化膜的表面是多孔的，在这些孔隙中可吸附染料，也可 吸附结晶水。由于吸附性强，如不及时处理，也可能吸附 杂质而被污染，所以要及时进行填充处理，从而提高多孔 膜的强度等性能。
封闭方法：封闭处理的方法很多，如沸水法、高压蒸气法， 浸渍金属盐法和填充有机物（油，合成树脂）等。众多方 法中应用最广的是沸水法。
铝的阳极氧化和着色工艺要求形成的膜既 有一定厚度，又要在膜上有均匀的孔隙， 以保证电流的通过及将来着色。这是一个 既有膜的生长又伴随有膜的溶解的电极过 程。由于膜的不断生长与加厚，致使电阻 不断增加，从而使膜的生长速率渐缓，此 时膜的形成速率与膜的溶解速率达到动态 平衡，膜的厚度就不会变化了。
氧化膜着色
化膜厚度。
实验要求
本实验可以这样安排：（１）对欲进行阳 极氧化的铝片表面预处理；（２）由影响 氧化膜形成的因素入手来设计具体实验内 容，对铝进行阳极氧化处理；（３）对已 氧化好的铝片进行后处理（水封或着色后 水封）；（４）对已处理的、形成氧化膜 的铝片进行质量检验及比较。
实验仪器与试剂
电极与试剂 1）电极：铝片，铅片或铂片 ２）铝表面预处理试剂：去污粉，氢氧化钠溶液 （3mol/L），硝酸溶液（2mol/L），化学抛光液配方：磷酸 （70%），硝酸（3%），醋酸（12%），水（15%）（均为 质量分数）。 ３）电解液：25%的硫酸（质量分数）或自行设计。 ４）着色试剂：染料酸性元青、酸性大红，直接耐晒翠绿， 活性艳橙；电解着色可用五水硫酸铜，硫酸镍。 ５）其它：氨水，三氧化铬，重铬酸钾，盐酸，火棉胶，无 水酒精等。 仪器 电解槽 ; 温度计; 搅拌器（普通搅拌器）; WLS稳流电源; 分 析天平; 其它：镊子，万用电表，电炉，电吹风等
铝合金电解着色技术的研究进展
铝合金电解着色技术的研究进展摘要：目前，铝合金电解着色技术越来越被重视，铝合金电解着色技术正在向多色化、多样化、均匀化不断发展，因此对铝合金电解着色工艺的研究对于铝合金电解着色技术的发展，获得满足应用需求的着色膜至关重要，需要引起我们的重视。
基于此本文分析了铝合金电解着色技术的研究进展。
关键词：铝合金；电解着色技术；研究进展1 电解着色的类型1.1 锡盐电解着色我国和欧美国家常用的是锡盐电解着色。
锡盐着色的主要着色盐是硫酸亚锡，利用亚锡离子电解还原在阳极氧化膜的微孔中沉积而着色。
但是亚锡离子在溶液中很不稳定，极易被氧化为锡离子，而失去着色能力。
因此，锡盐着色要注意槽液的控制和添加稳定剂。
生产中通常通过提高槽液酸度，减少槽液与空气的接触，控制槽液温度，加入抗氧化剂、络合剂来改善槽液的稳定性，保持优良的着色性能。
其中，槽液酸度通常是通过加入硫酸来控制。
另外，络合剂应该选择不仅络合亚锡离子，达到稳定槽液的目的，还应络合铝离子等杂质，减轻杂质离子对于电解着色的有害影响。
锡盐电解着色抗杂质性能好，电解着色溶液分布能力强，工业控制较简单。
但是，就浅色系着色而言，锡盐着色的色差和色调比较难控制。
1.2 镍盐电解着色镍盐电解着色在日本比较普遍，早在40多年前日本人浅田太平就申请了有关交流镍盐电解着色的专利。
镍盐电解着色常用的着色盐是硫酸镍，由其提供金属镍离子，在电解过程中沉积并显色。
镍盐电解着色速度快，槽液稳定性好，并且可以满足市场上对浅色系（如仿不锈钢色、浅香摈色）的需求，但是对于槽液的杂质比较敏感。
1.3 锡-镍混合盐电解着色因为锡盐电解着色和镍盐电解着色时，单独的离子沉积各有局限性，所以在实际生产中会根据不同需要搭配使用，采用锡-镍混合盐电解着色，解决单锡盐电解着色或单镍盐电解着色中存在的各种问题，获得高质量的符合要求的着色膜。
1.4 其他盐电解着色除了上面所提到的着色盐外，还有锰盐、铁盐、铜盐、银盐和硒盐电解着色，它们都有工业应用，且它们有各自的着色特点。
铝阳极氧化着色工艺与色彩原理
铝阳极氧化着色工艺与色彩原理铝阳极氧化着色工艺是一种通过阳极氧化处理来改变铝合金表面颜色的工艺。
通过该工艺处理后的铝合金表面具有丰富多样的色彩，不仅美观大方，还具有较强的耐候性和耐腐蚀性。
以下将详细介绍铝阳极氧化着色工艺及其色彩原理。
1.铝阳极氧化工艺铝阳极氧化是指将铝合金材料作为阳极放入电解槽中，经过电解处理后，在铝表面形成氧化膜。
这一氧化膜具有一定的硬度和厚度，可有效提高铝合金材料的耐候性和耐腐蚀性。
铝阳极氧化可通过调整电解槽中的温度、电流密度、电解液成分等参数来改变氧化膜的特性。
2.铝阳极氧化着色工艺a.吸附着色吸附着色是指在阳极氧化膜表面通过吸附有机染料来着色。
这种方法可以产生丰富的色彩，色彩饱和度高，并且具有良好的光泽度。
常见的有机染料有染料黑、染料绿、染料棕等。
着色过程中，铝阳极氧化膜的孔隙可以吸附染料分子，并在孔隙的相互作用下形成染料分子吸附层，从而使铝膜颜色发生变化。
b.金属成分着色金属成分着色是指通过电解方法在阳极氧化膜表层沉积金属盐来实现着色。
这种方法产生的颜色相对较稳定，但颜色较少。
常见的金属盐有铁盐、钴盐等。
金属离子可通过电解那个法在阳极氧化膜表面的孔隙中沉积，从而改变铝膜的颜色。
沉积后的金属盐相对固定，不容易被移除。
3.色彩原理在吸附着色中，有机染料分子与阳极氧化膜孔隙表面的氧化铝之间通过物理吸附作用相互结合，产生色彩。
吸附染料分子的种类和分布与氧化膜孔隙的结构和尺寸有关，这些因素共同决定了氧化膜的色彩效果。
在金属成分着色中，金属离子通过电解沉积在氧化膜孔隙表面，形成了金属陶瓷的结构，从而改变了阳极氧化膜的光学特性。
金属成分可以吸收、反射和散射光线，改变了光线的传播路径和波长，从而产生不同的颜色。
总体而言，铝阳极氧化着色工艺可以通过调整工艺参数和选择合适的着色方法来实现多种色彩的效果。
这种工艺不仅能够提高铝合金材料的外观质感，还能改善其表面性能，增强其耐候性和耐腐蚀性，广泛应用于建筑、汽车、电子等领域。
铝及铝合金着色工艺
温度
10～35 ℃
DK
1. 2 染色
AD 系列染料 pH 温度
1. 3 稳染
ADL2W 温度 时间
1～2. 5AΠdm2
3～10 gΠL 5～6 50～60 ℃
4～10mlΠL 室温 2～3 min
2 染色液的配制
(1) 在染色槽中配制体积 80 %的缓冲溶液 (缓冲溶液 :醋酸 钠 8gΠL ,冰醋酸 0. 4mlΠL) 。
form all kinds of color to improve decorative property. In the paper ,process conditions of AD series organic dyestuffs ,
preparation of solutions matters need attention and analysis for malfunctions were introduced. In addition ,the effects of
(3) 染色后必须经过稳染处理 ,以防染色后的工件在封闭时 产生失色现象 ,影响工件的质量 。
(4) 故障分析 (见表 1) 。 表 1 染色常见故障分析
常见故障
故障分析
措施
1. 氧化膜太薄
1. 增加氧化膜厚度
2. 染色液浓度太小
2. 加大染色液浓度
染色色调色 3. 染色液温度太低或太高 3. 升高或降低染色液温度
3. 3 pH 值
一般阳极氧化膜的吸附能力随着染色液 pH 值的降低而提 高 。这是因为较高的 H+ 浓度提供较大面积的带正电荷的表 面 ,使带负电荷的阴离子染料被吸引并吸附于此表面 。但 pH 值过低 ,将会降低染料的色牢度和耐晒性 ,并在封闭过程中易出 现失色现象 ,而且过低的 pH 值将会使氧化膜部分溶解 ,形成沉 淀或使染料部分失去活性 。所以 ,生产中染色液 pH 值应在一 定的范围内 ,AD 系列染料的染色液中 pH 值在 5～6 范围内 。pH 值过高时可用冰醋酸调整 ,过低时 ,可用氨水调整 。
铝合金阳极氧化膜电解着色及功能膜应用
关 键 词 ： 铝 合金
电解 着 色 发展 过 程 着 色机 理 功 能 膜
中图分类号 ：Ｔ ７ Ｇ１７
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１０ —８ ８２０ ）４０ １—４ ０ ８７ ｌ（０ ６０ －０ ００
Ｅｌｃ ｒ ｌ ｓｓＣｏｏ ａ ｉ ｎ ａ ｄＡｐ ｌ ａ ｏ ｓ ｆ ｕ ｉ ｕ Ａｌ ｙ ｅ ｔｏ ｙ ｉ ｌ ｒ ｔｏ ｎ ｐ ｉ ｔ ｎ ｍ ｎ ｍ ｌ ｃ ｏ Ａｌ ｏ
张海霞 李淑英
（ 连理 工 大 学 化 工 学 院 ，辽 宁 大连 ｌ６ １） 大 １０ ２
摘
要 ：铝及其含金 电解 着色技术是铝 表面防护 － 装饰性处理的一种重要途径。大量实践证明铝含金表 面电解 着色膜
的耐腐蚀性、 耐候性、 耐旋光性和使 用寿命都比染 色膜要好的 多。 本文综述 了铝及铝合金 阳极氧化膜 电解着 色技 术的发展过
０ 前言
金属铝材 以其 质量轻 、塑性高 、导热导 电性能 好 、易回收 、 耐腐蚀性好 、易表面 处理 、氧化腐蚀产
物 ，由于 电沉 积物 质对光 的散 射作用而呈现 各种色 彩， 这种着色的方法称为电解着 色法或二次 电解着色
法 …。
物无毒 、不污 染环境等优越 的性能 ，广泛应 用于 电
化电解着 色已经处 于核心技术 的地位 。
实施方法不同 ，可分为下列类型 ：
ｆ 厂强 酸性着色 －ｎ Ｃ Ａ 盐 液Ｓ． ｕ、 ｇ
Ｉ单 Ｉ 盐 弱 性 色． ，０Ｆ 苜 ｛ 酸 着 液 ｉｃ，ｅ Ｎ 盐
单盐 金着 属色
力法分 类
ｌ碱 色 弱着 性液
．
Ｎ、ｓ、 ｃ ｉ 盐等
铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程
控制措施：调整工艺参数、 优化工艺流程、加强过程 控制等
质量标准：符合相关国家 标准和行业标准
检测频率：根据生产实际 情况确定检测频率
检测记录：记录检测结果， 便于追溯和分析
着色质量检测与控制
检测项目：颜色均匀性、光泽度、耐磨性等 检测方法：目测、色差仪、耐磨试验等 控制措施：调整工艺参数、更换原材料、加强过程管理等 质量标准：符合相关国家标准和行业标准
着色原理及方法
阳极氧化：在铝 及铝合金表面形 成氧化膜，提高 耐磨性和耐腐蚀 性
着色原理：利用 电解液中的金属 离子与氧化膜中 的氧离子发生化 学反应，形成有 色化合物
着色方法：根据 需要选择不同的 电解液和着色温 度，控制着色时 间和着色深度
着色效果：可以 获得各种颜色的 氧化膜，如黑色、 蓝色、红色等
PART 6
封闭处理工艺
封闭处理的作用及原理
封闭处理：在阳 极氧化过程中， 通过封闭处理， 使氧化膜表面形 成一层致密的保 护层，提高氧化 膜的耐腐蚀性和 耐磨性。
原理：封闭处理 是通过化学反应， 在氧化膜表面形 成一层致密的保 护层，阻止外界 环境对氧化膜的 侵蚀，提高氧化 膜的耐腐蚀性和 耐磨性。
工艺流程：水洗→脱脂→ 水洗→中和→水洗→干燥
脱脂剂：常用的有碱性脱 脂剂、酸性脱脂剂、中性 脱脂剂等
脱脂温度：根据工件材质 和脱脂剂种类确定，一般 在40-60℃之间
脱脂时间：根据工件材质 和脱脂剂种类确定，一般 在5-15分钟之间
脱脂效果检验：目测工件 表面无油脂、污垢等，水 洗后无泡沫产生
碱蚀处理
铝及铝合金阳极氧化着色原理
阳极氧化原理
阳极氧化是一种电 化学过程，通过电 解液中的电流作用， 使铝及铝合金表面 形成一层氧化膜。
铝合金的着色原理与应用
铝合金的着色原理与应用1. 引言铝合金是一种广泛应用于工业和民用领域的材料，具有轻质、耐腐蚀和强度高等优点。
然而，铝合金外表常常需要进行着色处理以增强其装饰性和耐久性。
本文将介绍铝合金的着色原理以及其在实际应用中的相关技术和前景。
2. 铝合金的着色原理铝合金的着色原理是通过在铝表面形成一层氧化膜，利用氧化膜的微观结构和光学性质来实现。
常用的着色方法包括电化学着色、阳极氧化着色和化学着色等。
2.1 电化学着色电化学着色是将铝材料置于电解液中，通过电解作用在铝表面生成希望的氧化膜和着色物质。
常见的电化学着色方法有硫酸铜法、硫酸锡法和硫酸钴法等。
每种方法都有不同的色彩范围和耐久性。
2.2 阳极氧化着色阳极氧化着色是将铝材料作为阳极，在电解液中进行氧化处理，形成一层厚度适当的氧化膜，再通过染色将氧化膜着色。
常用的染色材料有有机染料、无机染料和金属染料等。
2.3 化学着色化学着色是利用化学反应在铝表面产生着色物质，常用的方法有酸性氧化着色、碱性氧化着色和沉积着色等。
化学着色可以在较短时间内实现着色，且色彩范围广。
3. 铝合金着色的应用领域铝合金的着色广泛应用于建筑、家居和汽车等领域，下面将重点介绍其在这些领域的应用。
3.1 建筑领域中的应用在建筑领域，铝合金的着色主要用于窗户、门窗框架、幕墙和室内装饰等。
着色后的铝合金能够增加建筑物的美观性，同时提高其抗风、耐腐蚀和耐候性能。
3.2 家居领域中的应用在家居领域，铝合金的着色应用广泛，包括家具、照明、厨房用具和卫浴设备等。
着色后的铝合金产品具有轻质、耐用和易于清洁的特点，能够满足家居产品对于外观和质量的要求。
3.3 汽车领域中的应用在汽车领域，铝合金的着色常用于汽车车身和零部件。
着色后的铝合金能够提高汽车的整体质感和外观效果，同时减轻车身重量，提高燃油效率和减排排放。
4. 铝合金着色的前景随着人们对于环保、美观和品质的要求不断提高，铝合金着色技术将得到进一步的发展和应用。
铝合金上色方法
铝合金上色方法铝合金上色方法多种多样，根据具体情况和需求可以选择不同的方法。
以下提供50种铝合金上色方法，并展开详细描述。
1. 电化学着色法：在阳极氧化的基础上，通过电解着色工艺将铝合金表面染上丰富的色彩，具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。
2. 电泳涂装法：通过在电场作用下，在铝合金表面沉积涂料颗粒，形成均匀的涂层，可实现各种颜色的上色效果。
3. 陶瓷涂装法：利用陶瓷颗粒在高温条件下与铝合金表面反应，形成耐磨、耐蚀的陶瓷涂层，同时具有丰富的颜色选择。
4. 喷涂法：将颜色鲜艳的喷涂漆喷涂到铝合金表面，颜色丰富多样，但耐磨性和耐蚀性相对较差。
5. 摩擦氧化法：通过在铝合金表面施加摩擦热，使其在空气中形成氧化膜，可呈现出不同的色彩效果。
6. 染色法：将铝合金表面浸泡在染料溶液中，使其染上所需的颜色，然后通过后续工艺固化染色层。
7. 化学着色法：利用化学反应在铝合金表面形成具有一定厚度和颜色的氧化膜，来实现上色效果。
8. 水膜转印法：根据需求将图案或颜色印刷在水膜上，然后将水膜覆盖在铝合金表面，经过固化形成丰富的图案和色彩。
9. 涂层叠加法：通过在铝合金表面先后涂覆不同颜色或不同性质的涂层，形成叠加的上色效果。
10. 激光印刷法：利用激光技术将需要的图案或文字直接激光印刷在铝合金表面，实现精细的上色效果。
11. 沉积法：通过化学或物理方法，在铝合金表面沉积具有颜色的金属或化合物薄层，来实现上色效果。
12. 油墨印刷法：使用油墨在铝合金表面进行印刷，形成丰富的图案和颜色。
13. 气相沉积法：利用化学气相沉积技术将具有颜色的化合物或涂料沉积在铝合金表面，形成均匀的上色效果。
14. 离子注入法：利用离子注入技术将带有所需颜色的离子注入铝合金表面，改变其表面颜色。
15. 淬火着色法：通过将经过淬火处理的铝合金在热油中加热，形成一定的氧化层，呈现出特殊的颜色。
16. 蚀刻法：利用化学蚀刻技术在铝合金表面产生微小的凹槽，然后在蚀刻后的表面进行上色处理，形成艺术感十足的效果。
铝合金阳极氧化膜层着色问题及分析
第37卷第5期2017$10月冶金与材料Metallurgy and materialsVol.37 No.5October2017铝合金阳极氧化膜层着色问题及分析魏向禹，惠鑫刚，李广萍，梁智国(西北工 有限公司，陕西西安710000)摘要:铝及铝合金表面性能改善通常采用阳极氧化工艺，阳极化后的铝制品可以通过着色处理使其表面具有 丰富多彩的 ，从而 。
本文主要针对着色工艺中常见问题及原因进行分析，详细介绍问题产生原因，以便实际生产中加以借鉴。
关键词：阳极氧化;装饰性;着色工艺;常见问题;原因分析近年来，随着铝及其合金制品在航天、航空等领域的应用在逐渐增多，表面性能及[性要求也越来越高，阳氧化工艺不断；研究，表面 方面的研究也得 分发展。
铝阳极氧化 多孔 化学活性，很容易进行着色处理。
阳氧化工艺后氧化的着色工艺要求比较严格，不同的工艺及参数下得到的膜 颜色会 ，色 子在 孔隙存在位置不同，基本上可分为自然显色法、电色法、化学吸附着色法等三 型。
化学吸附着色法工艺过程 、耐 ，成本 ，在生产中应用比较广泛。
而采用的染料剂分，生产中以 色 色为主。
1着色机理硫酸阳极氧化就是铝及铝合金在特定浓度的 硫酸 中，施 电，使表面形成一有一定抗 以及硬度的氧化膜的过程，其颜色一般从无色透明到暗灰色，由于材料不同颜色会有 微小差异，氧化膜的表面是由多孔层构成的，其表 面积大，很高的化学活性，利用这一特点在阳极氧化膜表面可进行各种着色处理，可以提高产 品的 耐 ，同时 铝制品表面以各种功能性。
阳极化工艺过程如下$1.1法在一定的电解液和某种条件下，基体材料表 面阳极化与着色同时发生，染料在电解作用下发 生分解生成微小颗粒附着在氧化 孔壁，由图1于电解质溶液、含量以及材料本身组分和结构不 同而表现出不同颜色。
1.2电解着色将阳极化后的铝材置于含有Ni2+、Cu2+、Sn2+等离子的电 中发生电解作用，金属阳离子经过 积到多孔氧化层的 ，表现出不同的金属色。
6061铝合金板材阳极氧化及着色工艺的试验研究
6061铝合金板材阳极氧化及着色工艺的试验研究刘祥玲;李廷取;索忠源;姜峰;王鑫【摘要】6061铝合金板材经预处理后,在质量分数为20％稀硫酸电解液中以1.2 A/dm2～1.5 A/dm2初始电流密度阳极氧化处理,获得均匀致密氧化膜层.采用Bruker D8型X射线衍射仪分析了合金试样阳极氧化膜层的物相.在80℃±5℃的有机芳香烃染色(4 g/L ～6 g/L)溶液中染色2 min～5 min,经沸水封孔固色处理,可得到由浅至深的玫瑰红和香槟金色.成品试件长周期耐候性和色牢度测试结果良好,适合在轻量化车辆、建材和其他装饰性型材上使用.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2019(047)006【总页数】4页(P49-52)【关键词】6061铝合金;阳极氧化;着色工艺;装饰性【作者】刘祥玲;李廷取;索忠源;姜峰;王鑫【作者单位】吉林化工学院机电工程学院,吉林吉林132022;吉林化工学院吉林省特种功能材料重点实验室,吉林吉林132022;雄邦压铸(南通)有限公司,江苏南通226300;吉林化工学院机电工程学院,吉林吉林132022;吉林化工学院机电工程学院,吉林吉林132022;吉林化工学院机电工程学院,吉林吉林132022【正文语种】中文【中图分类】TG146.21;TG174.45铝合金是最常用的有色金属结构材料，其密度低、具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。
铝合金强度接近普通钢材的，冷热加工成形性好，可加工成板、管、棒、型、线材和锻件。
6061铝合金具有好的加工性能、抗腐蚀性良好、韧性高、阳极氧化效果好、容易着色等特点，被大量用于航空、机械制造和化工等行业[1-3]。
1 试验材料与方法试验所用材料为商用6061-T6铝合金板材，化学成分如表1所示。
1)阳极氧化前预处理：先在温度为70℃±10℃、浓度为50g/L的Na3PO4溶液中除油2 min，去离子水清洗；然后在60℃±10℃温度、浓度为50 g/L的NaOH溶液中碱蚀1 min，去离子水清洗；最后在室温采用100 mL/L的H2SO4(ρ=1.84 g/mL)+36 mL/L的HF(55%)混合溶液出光30 s～60 s，去离子水清洗。
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脱脂除油 ：本实验采用丙酮 ，脱脂棉擦拭无油渍为合格 。 碱蚀 ：作用是 除去表 面 自然氧化膜 的同时发生脱脂作用， 提高 阳极氧化膜 的结合强度 处理条件如下： 氢氧化钠 （ 以下均为质量分数） ％～ｌ ５ ０％。 碱 蚀添加剂浓度 Ｏ１ －０ ％， ．％－ ． 温度 ４ｌ Ｉ℃， ５ Ｉ Ｏ 时间 Ｏ５ ｍｉ 。 ～｛ ． ～３ ｎ 出光；１ ％－２ ％硫酸，高锰酸钾 ｌ ；Ｉ 室温 ，时间 １ ０ －５ ～４； ／ ～
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２０ ０ ６年 第 ４期 第３ ３卷 总 第 １６期 ５
铝合金着色工艺及着色膜性能研究
张海霞 ，李淑英
（ 大连理工大学 化工学院，辽宁 大连 １６ １ ） ０ ２ １
［ 搞 要］本 文研究了铝合金阳极氧化着色工艺参数对着色膜性 能的影响，重点研 究了不同 电源波形、不 同着色液成分对着色
００ ５ ． ％。其 余元素 ． ，Ａｌ ７ Ｏ０ ２ ：余量。
１ ． ４铝合金阳极氧化着色
本研 究采用在 酸性介质中进 行阳极氧化着 色处理的方法 ，
将 硫 酸＋ 草酸系列 电解液进 行配方筛选 实验，确定着色 液的基
１ ． ２铝合金着色工艺流程：
试片一 脱脂一水洗一碱蚀一二次水洗一出光一二次水洗 一 阳极氧 化一 二次水洗一封孔一二次水洗一千躁一着色膜的检验
ｌ实验部分
１ 试验材料 ． １
以尺寸 为 ５ｍｘ ｃ ０２ ｃ ２ ｍｘ ．ｍｍ 的铝 合金板材为试样，其 化学
对 电极材料 ：采用 同材料铝 片，作为阴极接 电源负极 ，试 样作 阳极接 电源正极 。两极面积 比 １ ｌ ． ｓ：０ ３ ％， ｅ ０ ４ ％，Ｃ ： 以下 ｉ ． ５ Ｆ： ． ６ １ ４ ｕ
铝合金具有重量轻 、易成型、比强度 高、耐蚀性好等特 点， 获得广泛 的应用 。铝制品达 ７ ０余万种 ， 第二钢铁之称 。以铝 有
代钢、铜和木材是当今世 界的发展趋势 。随着人们生活水平的
提高，对铝 及铝合金表 面处理提 出了更新 、更高的要求，赋予 其优异的表 面功能特性 。铝的表面处理方法很多 ，而 ８ ％以上 ０
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｔ ａ ｎ ｆｎ ｍ ａ ｌｙ ； ａ （ ｉ ｘ ｄ ｔ ｎ ａ ｄ ｃ ｌ ｒｎ ） ｐ ｗｅ ｏ ｒ ｅ ｗａ ｅ ｃ ｈ ｒｎ ｍｂ ａ ｅｐ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ｙ ｒ ｓ ｌ ｎ ｕ ｉ ｌ ｓ ｏ ｎ ） ｃｏ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｉ ｇ ｄ ｏ ｏ ｒｓ ｕ ｃ ｖ ￣ ｏ ）ｉ ｇ ｍｅ ｒ ｎ ｅ ｆｒ ｎ ｅ
Ｚｈａ ｇ Ｈａｉ ｉ Ｌｉ ｎ ｘ ａ， Ｓｈｕ ｎ ｙｉ ｇ （ ｃ ｏ ｌ ｆ ｅ ｃ ｌ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ＤａｉｎＵｎ ｖ ｒｉｙｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｄａｉ ｎ １ ０ ， ｉａ） Ｓ ｈ ｏ ｍｉａ ｏ Ｃｈ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｌ ｉｅ ｓｔ ｆ ｃ ｎ ｌ ｇ ， ｌ ６ Ｃｈ ｎ ａ Ｔ ａ １ １ ２
膜结合强度 、耐蚀性及耐磨性能 的影响。结果表 明该着色配方所得着色膜色 泽光 亮， 满足预期要求 。 ［ 关键 词］铝 合金 ：氧 化着色 ；电源波形 ；着色膜 性能
Ａｎ ｄ ｚ ｎ ｓ ａ ｃ ｆ ｕ ｉ ｕ Ａｌ ｙ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅｏ ｉ ｉｉ ｇＦｉ ｏ ｉｉ ｇ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｍ ｎ ｍ ｌ ｓａ ｄ Ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆ Ａｌ ｏ Ｏｘ ｄ ｚｎ ｌ ｍ
５ ｎ。 ｍｉ
是采用阳极氧化和着 色法 。但着 色色系单 一，着色膜性能不理 想等 问题一直没有得到根本性解 决。故本 文就通过实验研究 了 铝合金阳极氧化电源波形 对着 色膜性 能的影响 ，以及阳极氧化
电解液成分对着色 膜性能的一些影 响。
水洗 ：先用 自来水 或工业用水洗 。再用蒸馏水或去离子水 洗 ，动作要快 ，转移 到氧 化槽，控 制在 ３ｓ 内。每次水洗时 ０之 间不少于 ３ｆ ，充分水洗 防止将杂质离子带入阳极氧化槽 。 ｎｎ ｉ 阳极氧化 电源 ；采用 四种波 形电源进行 阳极氧化实验 ：半 波整流 ，全波整流 ，平滑直流 ，脉冲 直流 。