铝的阳极氧化和电解着色
(完整版)铝型材氧化、电泳生产车间工艺操作规程[1]
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氧化车间生产工艺操作规程阳极氧化、电泳涂漆工艺操作规程本规程适用于铝合金型材的阳极氧化、电解着色和电泳涂漆生产工艺。
1生产工艺流程1.1阳极氧化、电解着色工艺流程备料及装挂—脱脂—水洗—水洗—碱洗—水洗—水洗—中和—水洗—水洗—阳极氧化—水洗—水洗—电解着色—水洗—水洗—封孔—滴干—卸料—检验—包装—入库1.2电泳涂漆工艺流程备料及装挂—脱脂—水洗—水洗—碱洗—水洗—水洗—中和—水洗—水洗—阳极氧化—水洗—水洗—电解着色—水洗—纯水洗—热纯水洗—纯水洗—阳极电泳—水洗1—水洗2—滴干—固化—自然冷却—卸料—检验—包装—入库2阳极氧化、电解着色工艺规程2.1备料及装料2.1.1按生产计划要求，准备好检验合格的型材。
2.1.2在装挂前，应检查料挂的导电杆与导电梁上螺杆连接是否紧固，导电杆是否弯曲。
2.1.3装挂前，应用锉刀或其它方法去除吊杆上与型材接触面的阳极氧化膜以及漆膜，确保良好的导电性。
2.1.4装挂时，应按照工艺卡片规定的支数挂料。
2.1.5装挂时，应尽量把相同断面或相近形状尺寸的型材装在同一挂上，型材与型材之间应保持均匀的间距（着色型材一般为30~35mm，非着色型材为20~25mm）和合适的倾角（＞5℃），型材绑线位置距端头应<50mm。
2.1.6装挂时，型材重要的装饰面应朝向邻近阴极。
2.1.7型材装挂必须牢固，不得窜动。
2.1.8装挂时，应轻拿轻放，防止型材磕碰伤。
2.1.9装挂完毕后应仔细检查，型材之间不应相互接触，挂在吊杆最上面的型材在处理时不能露出液面。
2.2脱脂在酸液中使铝型材表面的油污和天然氧化膜等脏物与铝基体的结合力松弛，且趋于一致，便于碱洗时去除速度均一。
脱脂采用硫酸（工业纯H2SO4，GB/T534）溶液。
为降低成本，可以使用氧化槽排放的硫酸。
槽液成分及工艺制度如下：硫酸：150~180g/L温度：室温时间：1~3min生产合金元素含量较高的6061合金型材，或在使用废料较多的情况下，为防止铝材出现黑斑，可在硫酸中加入10~20g/L硝酸。
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。
铝合金阳极氧化及着色
1 前言铝及其合金材料由于其高的强度/重量比，易成型加工以及优异的物理、化学性能，成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料。
然而，铝合金材料硬度低、耐磨性差，常发生磨蚀破损，因此，铝合金在使用前往往需经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性，减少磨蚀，延长其使用寿命。
在工业上越来越广泛地采用阳极氧化的方法在铝表面形成厚而致密的氧化膜层，以显著改变铝合金的耐蚀性，提高硬度、耐磨性和装饰性能。
阳极氧化是国现代最基本和最通用的铝合金表面处理的方法。
阳极氧化可分为普通阳极氧化和硬质阳极氧化。
铝及铝合金电解着色所获得的色膜具有良好的耐磨、耐晒、耐热和耐蚀性，广泛应用于现代建筑铝型材的装饰防蚀。
然而，铝阳极氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力，容易受污染和腐蚀介质侵蚀，心须进行封孔处理，以提高耐蚀性、抗污染能力和固定色素体。
2 铝及铝合金的阳极氧化2.1 普通阳极氧化铝及其合金经普通阳极氧化可在其表面形成一层Al2O3膜，使用不同的阳极氧化液，得到的Al2O3膜结构不同。
阳极氧化时，铝表面的氧化膜的成长包含两个过程：膜的电化学生成和化学溶解过程。
只有膜的成长速度大于溶解速度时，氧化膜才能成长、加厚。
普通阳极氧化主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化和磷酸阳极氧化等，以下介绍一些普通阳极氧化新工艺[骐骥导航：机械网址导航]。
2.1.1 宽温快速阳极氧化[1]硫酸阳极氧化电解液的温度要求在23℃以下，当溶液的温度高于25℃时，氧化膜变得疏松、厚度薄、硬度低、耐磨性差，因此在原硫酸溶液中加入氧化添加剂对原工艺进行改进，改进后的溶液配方为：硫酸（ρ＝1.84g／cm3）150－200g／L（最佳值160g／L）CK－LY添加剂20－35g／L （最佳值30g／L）铝离子 0.5－20g／L （最佳值5g／L）CK－LY氧化添加剂包括特定的有机酸和导电盐，前者能提高电解液的工作温度，抑制阳极氧化膜的化学溶解，在较高的温度下对抑制氧化膜疏松有良好的作用；后者能增强电解液的导电性，提高电流密度，加快成膜速度。
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。
铝的阳极氧化和着色实验报告
铝的阳极氧化和着色实验报告铝是一种重要的金属，在工业生产和日常生活中都有广泛的应用。
由于其优异的物理和化学性质，铝在制造航空器、汽车、建筑材料、耐用家具等方面都有重要的地位。
然而，铝的表面容易被氧化，降低其物理化学性能和美观度。
为了改善铝材的表面性能和美观度，可以采用阳极氧化和着色技术，将铝材表面形成一层氧化膜，并在此基础上着色。
实验目的：1. 了解铝的阳极氧化和着色原理;2. 掌握阳极氧化和着色实验的基本操作技能。
实验原理：阳极氧化是一种利用铝的阳极在特定条件下与电解质反应形成一层致密的氧化膜的过程。
氧化膜的形成与电解液、电解条件、铝材的成分和表面处理方式等因素有关。
一般情况下，采用硫酸、氧化铬等强氧化性电解液或有机酸盐、有机物等的复合电解液，配以适当的温度、电压和电流密度等条件，即可形成良好的氧化膜。
阳极氧化后，得到的氧化铝膜表面一般呈白色或灰色，不仅可以保护铝基体不被进一步氧化，还具有一定的耐磨、耐腐蚀和绝缘性能。
此外，氧化膜的厚度和孔隙度对其物理化学性能影响较大，可以通过调节电解条件来达到不同的氧化膜厚度和孔隙度。
着色是在阳极氧化膜的表面形成一层有机颜料膜，通过吸附、渗透和化学反应等机制，使得阳极氧化膜呈现出各种颜色。
着色方法主要有三种：金属着色法、电解着色法和有机着色法。
其中，电解着色法是最为常用的一种方法。
在电解液中加入一定颜料的阳离子，将阳离子还原成相应的颜色物质并沉淀在氧化铝孔道中，从而实现对氧化膜颜色的控制和改变。
实验步骤：1. 清洗铝材表面：首先用砂纸将铝材表面磨光，去除表面氧化层和污渍，然后用丙酮或乙醇去除表面油脂和灰尘，进行彻底的清洗。
2. 离子池制备：将硫酸等电解液加入离子池中，调节电解液浓度和温度，使其符合实验要求。
离子池的选择应根据氧化膜厚度和孔隙度要求，以及实验目的来确定。
3. 阳极氧化：将清洗干净的铝材缓缓放入离子池中，连接正极，采用直流电源进行阳极氧化。
调节电流密度、电压和电解时间，控制氧化膜厚度和孔隙度。
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 ．
铝及其合金的氧化着色介绍
化学氧化膜较薄。一本不宜单独使用。在汽车工业级一些装饰材料上，已铝合 金的本色氧化，然后进行喷漆或电泳，可有效的提高漆层与本基的结合力。由于 化学氧化具有工艺简单操作方便污染性小，在工业上已经得到较大的推广。
透明至灰色
与时间有关， 膜层生成快
高
NSS330h （高于硫酸
体系）
好
优于硫酸体系
液 类 型
草酸体系
与基材有关 系
可得到高厚 度氧化膜， 及硬质氧化
膜
高
好，有很强 的耐压性能
好，主用运 用于航空行
业
结合力好，对 CL的含量要求 严格，易产生
颜色干涉。
混和酸体系
与混酸类型 有关
厚度可以通 过时间控制
各有优缺点
高
性 质氧化时 间及工艺
有关
低
磷酸盐膜
与氧化时
间及工艺 有关
低
一般
结合力好
好
好
结合力好
一般
结合力好
化学氧化膜一般不单独使用，由于去具有较强的吸附能力，可用做涂层的前处 理工艺进行使用，可提高涂层与基材的结合力。因化学氧化膜层薄（0.5-4微米） 通过特殊工艺 可使厚度提高到5微米以上，但是氧化膜出现粉末及白点状。
铝板上色方法
铝板上色方法
铝板上色的方法主要有以下几种：
1.化学着色：将经过氧化处理的铝材浸入有机或无机染料溶液中，染料渗入氧化膜的孔隙，发生化学或物理作用而着色。
化学着色设备简单，成本低，颜色种类多，但耐光、耐蚀性差，只适合室内装饰。
2.电解着色：经过氧化处理的铝材，在单一金属盐或多种金属盐水溶液中，进行二次电解,在电场作用下,金属阳离子渗入氧化膜的孔隙中，并沉积在孔底，从而使氧化膜产生青铜色系、棕色系、灰色系以及红、青、蓝等色调。
3.自然着色：铝材在阳极氧化的同时进行着色的方法。
有合金发色法和溶液发色法。
合金发色法是控制铝合金成分而获得不同的色调；溶液发色法也称为电解发色法，是控制电解液的成分和电解条件来控制色调的。
4.染单色法：将经阳极氧化，用清水洗净的铝制品，立即浸入40-60℃的着色液中浸泡。
浸泡时间:浅色30秒钟-3分钟；深色、黑色3-10分钟。
5.染多色法：若在同一铝件上染两种或多种不同颜色、或印出山水、花鸟、人物、文字时，则其手续甚繁，有涂料掩蔽法、直接印染法、泡沫塑料扑染法等，不过很多都是用ht416耐酸耐碱遮蔽油墨遮盖。
这些方法各有优缺点，选择何种方法取决于具体的应用场景和
需求。
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
铝合金的阳极氧化及电解着色工艺
铝合金的阳极氧化及电解着色工艺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，鑫申金属研究人员一直在做着不懈的努力。
1.1铝的性能和用途铝(Afumin um)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Na CI，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。
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。
铝的阳极氧化及着色(柠檬酸)百度文库资料
铝的阳极氧化和着色——添加柠檬酸对氧化膜性能的影响摘要：铝的阳极氧化膜性能受到诸多因素的影响，主要包括电流密度、硫酸浓度、氧化时间、添加剂等。
本文主要探讨了其它因素选择文献最优值的情况下，添加柠檬酸对铝的阳极氧化的影响。
关键词：铝阳极氧化氧化膜柠檬酸Abstract：Anodic aluminum oxide film properties affected by many factors, including current density, sulfuric acid concentration, oxidation time, additives and other factors. This paper discusses the literature of other factors that select the optimal value of the case, the addition of citric acid on anodic oxidation of aluminum.Keywords：Aluminum Anodizing Oxide film Citric acid1 研究进展铝由于其比重小，加工性能好，导电、热性能优良，塑性好，抗大气腐蚀能力强，易于成形，价格便宜等优点在轻工，建材，航天等领域广泛应用。
铝在空气中可自然形成一层氧化膜，起到一定的防护作用，但这种在空气中自然形成的膜性能并不足以真正地保护铝基体。
因而人们研究了各类方法以制得性能优良的氧化膜，阳极氧化法是其中最为常用的一种。
阳极氧化膜不仅具有良好的力学性能、很高的耐蚀性，同时还具有较强的吸附性，可对其进行着色处理获得诱人的装饰外观。
铝阳极氧化的方法可以根据是电解液的不同分为硫酸法、草酸法、铬酸法、磷酸法、有机酸法和混合酸法等。
阳极氧化使用的电源从开始时的直流电，发展到交流电、交直流叠加、方波脉冲电源等。
铝合金的阳极氧化讲解
图2 三种着色阳极化膜的特征
注意：⑴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。
⑵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。 ⑶为保证着色均匀、色泽一致，铝件阳极氧化处理条件必须一致，染色条 件也应一致。
铝的阳极氧化与着色
主讲教师: 谭小平
一 实验目的
了解铝与铝合金阳极氧化及着色的原理 与方法。
掌握阳极氧化着色的基本操作规程，为今 后参加工业生产提供感性和理性认识。
二 实验原理
以经过预处理的铝试样作为阳极，在适当的电解液中，在外 加电流作用下生成氧化膜(Al2O3层）的过程称为铝的阳极氧化。 其装置中阴极为在电解溶液中化学稳定性高的材料，如铅、不 锈钢、铝等。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。当 电流通过时，在阴极上，放出氢气；在阳极上，析出的氧不仅 是分子态的氧，还包括原子氧（O）和离子氧，通常在反应中 以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化，形成无 水的氧化铝膜，生成的氧并不是全部与铝作用，一部分以气态 的形式析出。同时该过程中伴随有铝的溶解、离子迁移，离子 在电极上放电以及其他反应过程。
4. 比较两种情况，并进行解释。
思考题： 1.阳极氧化着色效果与哪些因素有关？ 2.为什么每次工序后要水洗？ 3.封闭处理的作用是什么？
为了提高阳极膜的防护性能和经久保持膜的着色效果， 阳极氧化膜需要在热水中封闭。一般认为封闭过程是无定形 氧化铝的水合作用生成水合氧化铝(Al2O3 ·H2 O)晶体的化学 过程。热水为98~100℃，比电导不超过10Ms/cБайду номын сангаас的蒸馏水。 阳极氧化膜的封闭示意图见图3。
铝阳极氧化膜电解着色及其功能膜的应用
铝阳极氧化膜电解着色及其功能膜的应用引言：铝是一种经济、耐用、广泛使用的金属材料，广泛应用在日常生活和工业领域。
然而，它的表面易受损，在许多应用中需要更多的保护。
铝阳极氧化膜电解着色及其功能膜，就是为了这个目的而产生的。
这种新型的涂层技术在工业中被广泛应用，并且已经成为未来发展的趋势。
一、铝阳极氧化膜的电解着色工艺铝阳极氧化是通过在铝表面形成一种氧化膜来进行的。
由于这种氧化膜具有优良的耐蚀性、耐磨性和电绝缘性，因此被广泛应用于防护、美化和功能部件上。
在铝阳极氧化过程中，可以通过不同的电解着色工艺，在氧化膜上形成色彩不同、耐腐蚀性好的着色膜，以达到不同的美化和功能要求。
二、铝阳极氧化膜的应用1. 电子行业：铝阳极氧化膜电缆散热器、LED灯具外壳及结构件等。
2. 建筑业：铝阳极氧化膜在门窗、墙面、地铁幕墙等建筑材料上的应用已经十分普遍。
3. 交通运输：为了提高飞行器导体外壳的磨损和腐蚀防护能力，铝阳极氧化技术已经被广泛应用。
4. 文具、装饰品及日用品。
三、铝阳极氧化膜着色的优势1. 色彩稳定性好：由于氧化膜上形成的着色膜具有无比稳定的耐久性，因此可以制成色彩美丽、稳定持久的制品。
2. 耐腐蚀性好：由于氧化膜上可以形成一层致密的氧化层，因此可以有效增加铝制品在外部环境下的耐腐蚀性。
3. 表面硬度大：铝阳极氧化膜中氧化铝层的硬度是普通铝的两倍以上，可以有效提高铝制品在使用中的抗磨性和抗刮擦性。
4. 应力小、组织细密、不导电。
5. 成本低，技术成熟，环保安全。
结语：铝阳极氧化膜电解着色及其功能膜的应用已经在许多领域中得到广泛应用，它的优良特性使得铝制品具有了更广泛的使用空间，也为制造商带来了无限商机。
阳极氧化膜的电解着色
精品文档1.5 阳极氧化膜的电解着色1.5.1电解着色的基本原理1.5.1.1电解着色的概念电解着色 ,首先是将铝制件在硫酸电解液中制出洁净的透明多孔的阳极氧化膜,第二步转移到酸性的金属盐溶浓中施以交流电电解处理, 将金属微粒不可逆的电沉积在氧化膜孔隙的底部 ( 见图 5 - 1 - 2).凡能够由水溶液中电沉积出来的金属 , 大部分都可以用在电解着色上。
但其中只有几种金属盐具有实用价值 ,如锡、镍、锰、银盐和硒盐等。
其着色原理和整体发色法有相同之处 ,是藉金属微粒对入射光的吸收和散射而产生颜色。
因此 , 铜盐单独使用呈红色 ,锰、银盐和硒盐呈黄色系 ,其他金属的色调范围大多是由青铜色到黑色。
在特定的介质下,色泽的深浅由金属粒子沉积量来决定 ,而与氧化膜的厚度无关。
一般采用的氧化膜厚度为 8 ～20 μm。
除了含铜量较高的铝合金和含硅量高的铝合金外, 大多数建筑铝型材都可适用此工艺 ; 而整体发色法所着的颜色与铝材的组成和合金状态却有很大的关系。
( 1 ) 电解着色的表面具有与硫酸阳极氧化膜相同的硬度和耐磨等性能。
这是因为在孔隙内金属粒子的沉积对氧化膜结构的影响很小。
( 2) 膜层具有特别好的耐紫外线照射性能。
这是由于色素体本身是无机性的,而且色素体粒子沉积在膜层孔隙的底部, 所以它耐光耐晒 , 适用于建筑装潢上的防护装饰。
( 3) 耐热性能好。
电解着色的膜层在550 ℃温度下放 1 h, 没有严重损失。
因色素体是无机物 ,不易受热氧化分解。
( 4 ) 有很好的耐蚀性。
这是国际上得到公认的和试验证实的。
1.5.1.2电解着色的原理铝在硫酸溶液中进行阳极氧化处理之后 , 在制品表面上成一层人工氧化膜 , 这层氧化膜的最外表 , 是多孔性的。
称多孔质层 , 而氧化膜的底层与铝基体相联接处 , 则是致密的氧化铝薄层 , 也称活性层或阻挡层。
把这种带有阳极氧化膜的铝材浸入某种金属盐的电解液中 , 并作为一个电极 ( 因用交流电 ) , 而另一极可以用与电解液所含金属盐相同的纯金属板或石墨、不锈钢板等。
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实验二铝的阳极氧化和电解着色
一、内容提要
采用直流阳极氧化技术在铝表面生成阳极氧化膜，并对其进行染色或电解着色处理。
二、目的要求
通过实验掌握铝的硫酸阳极氧化基本原理，并了解铝的装饰性阳极氧化及染色和电解着色的一般工艺过程。
三、实验关键
1. 掌握铝的硫酸阳极氧化技术和铝阳极氧化过程中氧化膜的生长规律。
2. 掌握铝阳极氧化膜的染色或电解着色原理。
四、实验原理
铝及其合金在大气中其表面会自然形成一层厚度为40 ~ 50 A薄的氧化膜。
后者虽然能使金属稍微有些钝化，但由于它太薄，孔隙率大，机械强度低，不能有效地防止金属腐蚀。
用电化学方法即阳极氧化处理后，可以在其表面上获得厚达几十到几百微米的氧化膜。
后者的耐蚀能力很好。
硫酸阳极氧化法所得的氧化膜厚度在5 - 20微米之间，硬度较高，孔隙率大，吸附性强，容易染色和封闭。
而且具有操作简便、稳定、成本低等特点，故应用最为广泛。
当把零件挂在阳极上，阴极用铅棒，通入电流后，发生如下反应
阴极上2H+ + 2e → H2 ↑
阳极上Al-3e → Al3+
6OH-→ 3H2O+3O2-
2Al3+ + 3O2-→ Al2O3 + 399 (卡)
硫酸还可以与Al、Al2O3发生反应
2Al + 2H2SO4→ Al2(SO4)3 + 3H2↑
Al2O3 + H2SO4→ AL2(SO4)3 + 3H3O
铝阳极氧化膜的生长是在“生长”和“溶解”这对矛盾中发生和发展的。
通电后的最初数秒钟首先生成无孔的致密层(叫无孔层，或阻挡层)，它虽只有0.01 ~ 0.015 m，可是具有很高的绝缘性。
硫酸对膜产生腐蚀溶解。
由于溶解的不均匀性，薄的地方(孔穴)电阻小，离子可通过，反应继续进行，氧化膜生长，又伴随着氧化膜溶解。
循环往复。
控制一定的工艺条件特别是硫酸浓度和温度可使膜的生长占主导地位。
必须注意，氧化膜的生成和成长过程是由于氧离子穿过无孔层与铝离子结合成氧化膜的，与电镀过程恰恰相反，电极反应是在氧化膜与金属铝的交界处进行，膜向内侧面生长。
铝阳极氧化膜的生长和溶解规律可用其电压－时间曲线来说明。
见图一、图二。
A 区：
在最初10秒钟内曲线直线上升，电压激剧增高，说明生成了无孔层电阻增大，这时成膜占主导，阻碍了反应继续进行。
当外电压高时，[O 2-]能穿过薄的地方继续反应。
故无孔层的厚度取决于电压，即电压高时，无孔层相应增厚，反之亦然。
B 区：
阳极电位达到最高值开始下降，说明无孔层达到极限(一定电压下)，由于硫酸腐蚀溶解造成孔穴，电阻下降，电压降低。
C 区：
20秒钟后，电压稳定，这时膜在不断增厚(多孔层)，无孔层则生长和溶解达到动态平衡，溶解和生成在孔穴底部进行，时间延长孔穴变成孔隙，遂形成一定厚度的氧化膜。
硫酸氧化膜，多孔隙，有很强的化学活性，利用这一特点，人们在铝阳极氧化膜上进行染色或电解着色，达到耐蚀和装饰双重目的。
有机染色是将氧化制品放入有机染色槽中，利用氧化膜的化学和物理吸附作用，将染料分子吸附于氧化膜微孔中而成色。
有机染色色种多，艳丽是其优点，但耐磨，耐晒，耐光性能差，只适合于室内装饰和日用五金制品之装饰。
电解着色是将氧化制品浸入含有金属盐的水溶液中，通入低压交流电，由于氧化膜的阻挡层具有整流作用，金属离子在铝阴极的阻挡层上还原成金属胶态粒子，由于金属盐种类不同，或由于金属沉积量不同，胶态粒子大小和粒度分布不同，对光波产生选择性吸收和散射作用而显示出不同颜色。
电解着色膜耐晒、耐热、耐光、耐磨性好、耐蚀性高，广泛用作建 图1. 氧化膜生长阶段示意图
1― 铝；2―无孔层；3―多孔层。
图2. 时间 ― 电压曲线
筑铝材，交通车辆等室内防护一装饰。
铝阳极氧化膜无论着色与否，用于何场合，都必须进行封孔处理，以达到防蚀，抗沾污等目的。
常用的封孔法有沸水法和常温法两类。
沸水法是将铝制品浸入纯水中煮沸约30分钟，氧化膜与水反应生成Al2O3⋅H2O，体积膨胀而将孔封闭。
当水温低于30o C时，可能生成Al2O3⋅3H2O，这是不稳定的，可塑性的水化物，耐蚀性差，所以沸水法一定要在95~100o C下进行。
为节省能源，提高封闭质量和速度，八十年代研制出常温快速封闭剂，它是利用金属的水能作用，氧化膜的水化作用以及形成表面络合物等三种作用的综合，可在常温下迅速达到封之目的，其速度可提高1～倍。
质量亦明显提高，我校研制的GKG－F封闭剂已在国内普及应用。
五、仪器与装置
图3. 铝阳极氧化装置和线路
六、实验步骤
1. 纯铝片经过化学除油―热水洗―冷水洗―化学抛光―热水洗―冷水洗―存放于盛蒸馏水的容器中。
化学除油配方：
Na2CO310 ~ 20 g/L Na3PO410 ~ 20 g/L
Na2SiO310 ~ 20 g/L OP-10乳化剂 1 ~ 3 g/L
温度60 ~ 30o C 时间 5 ~ 10分钟
化学抛光液：
图4. 电解着色装置图
H3PO4 ( d=1.70 ) 300ml 温度90 ~ 110o C
H2SO4 ( d=1.34 ) 120ml 时间20 ~ 30秒
HNO3 ( d=1.46 ) 80ml/L
2. 按图三接好线路，将200g/L H2SO4溶液倒入氧化槽钟，挂上铅阴极；
3. 取两块铝试片，计算面积，挂入阳极。
一定要夹紧，通电后始终保持1 A/dm2，氧化15分钟，记录槽温和槽电压的变化；
4. 氧化后的铝片清洗干净放入蒸馏水中(不要用手摸试片)，然后取1片放入下列溶液中进行染色；
茜素黄0.3g/L，茜素红0.5g/L，温度50 ~ 70o C，时间为1 ~ 3 分，随后冷水冲洗，在煮沸的蒸馏水中封闭5 ~ 10 分钟；
5. 取另一试片用冷风吹干，然后将腐蚀液1 ~ 2 滴滴在试片已氧化和未氧化的部位，记录液滴从橙色变成绿色的时间，以此判断天然和阳极氧化膜的耐蚀性能，变色越慢，耐蚀性越好。
七、实验记录与结果处理
1. 记录阳极氧化过程中槽温和槽电压随氧化时间的变化，绘制槽电压--氧化时间的关系曲线；
2. 记录点滴试验中试片已氧化和未氧化的部位从橙色变成绿色的时间，比较天然和阳极氧化膜的耐蚀性能；
八、注意事项
1. 阳极氧化时挂具与试片必须接触良好，每次实验前，接触点的氧化膜必须清除掉，确保每个铅电极都发生电极反应，即有H2析出。
2.氧化后的试片不得用热水洗和用手摸。
3.染色时，染色液的温度要保持50 ~ 70o C。
如温度过低，则染色过浅，封闭时会出现
褪色现象(常称为流色)。
九、思考题
1. 铝阳极氧化膜分为哪两层？
2. 铝阳极氧化膜为何要进行封孔处理？。