阳极氧化膜的染色

阳极氧化膜的染色

随着人们生活水平的不断提高，室内外装饰档次也越来越高。对铝合金进行适当的处理（如铝型材的枋木纹阳极氧化着色），可以使其表面形成一些特殊的效果，从而达到美化的目的。

经过阳极氧化处理得到的新鲜氧化膜，具有强烈的吸附能力，因而可以再经过一定的工艺处理，使其染上各种鲜艳的色彩，这既可美化制品表面，又增加了氧化膜的抗蚀能力。需要进行染色的氧化膜应当具有下列条件：

a.氧化膜应有一定的孔隙率和吸附性；

b.氧化膜本身应有无色的、透明的；

c.膜上不应有划痕和晶相结构上的重大差别，如晶扩大和偏析等。

一般而言，最适于进行染色的氧化膜是从硫酸溶液中得到的阳极氧化膜。用硫酸溶液作为阳极氧化处理溶液能使大多数铝及其合金上形成无色或透明的膜。氧化膜的染色可以用有机染料，也可以用无机染料。但是从染色的牢固度、上色速度、操作方法、色彩鲜艳程度及染色液使用期限等方面考虑，有机染色要比无机染色优越得多。因此，生产实践中大多使用有机染料进行染色。

在铝氧化物上进行有机染料染色的机理比较复杂。一般认为可能是:

1.有机染料与氧化铝膜不发生反应，染色只是由于在氧化膜孔隙中物理吸附了沉淀的色料，例如酸性金黄II和湖蓝的染色均属此类；

2.有机染料分子与氧化铝发生了化学反应，由于化学结合而存在于氧化膜的孔中，这种化学结合的方式有氧化膜与染料分子上的磺基形成了共价键，氧化膜与染料上的酚基形成氢键，氧化物与染料分子形成络合物等，具体产生哪一种结合方式，则取决于染料分子的性质与结构，如酸性铬橙就是和氧化铝形成了络合物。

下面分别讨论一下影响氧化膜染色质量的因素。

（1）氧化膜的质量为了进行染色，氧化膜应当具有足够的厚度（10um以上）、孔隙率和细小晶粒以及最大的透明度。粗糙的氧化膜的吸附能力差，而且色彩的鲜艳程度降低。孔隙率低的膜所能吸引的染料少，因而是只适宜染浅色。本身具有颜色的氧化膜只能染深色，限制了染色的品种。

从硫酸电解液中得到的氧化膜的极限厚度大，透明度和孔隙率也都较其他方法所制取的氧化膜高。因此，它的染色性能最好。通常为了提高染色效果，可采用稍

高些的电流密度和温度进行阳极氧化，必要时也可以适当提高电解液的浓度或延长氧化时间。此外，还应注意铝的纯度和组成。

（2）染料的浓度染色液中染料的浓度随所用染料的不同而有差异，也随要求染色的浓度不同而改变。通常染浅色时，染料浓度可小些；染深色时，浓度则要大一些。

在某些情况下，为增加染色强度，并不用很浓的染色液，而是采用延长染色时间的方法。用这个方法的好处是可以使染料分子充分渗透到氧化膜孔隙的深处，提高色泽的坚牢度，并有利于调节制品色泽的均匀性。当使用高浓度的染色液染色时，往往产生浮色现象，在染色以后的清洗及封闭处理时易造成流色。

（3）染色液的PH值大多数染料的良好吸附作用发生在一定的PH值范围内。如果不控制染色液的PH值，不但吸附不良，而且染上的颜色也不牢固。因此多数酸性染料溶解好以后，要用乙酸等来调节它的PH值。常用的PH值3.5-6.例如，对于印地科素（溶蒽素）类染料，生产实践证明，需控制PH值3.5-5.5.在这个范围内提高酸度，可以大大缩短染色时间。但是过高的酸度会使染料很快失效。而当PH值增大至7时，就失去染色作用。

（4）染色液的温度生产时，染色可以划分为冷染（室温）和热染两种。具体采用哪种方法，要根据染料的性质和工艺条件而定。一般冷染的染色时间要长些，很容易控制色调。热染的特点是上色速度快，但控制色泽的均匀性较难。实践证明，采用40-600C染色较好。如果温度过高，特别是近于沸腾状态染色时，染料分子往往被封闭在氧化膜的表层，这就降低了色泽的坚牢度。

（5）其他因素为了提高氧化膜中染料分子和氧化铝的结合力，在染色前最好用1%-2%NH4OH溶液来中和氧化膜孔中的残留酸，并应仔细清洗氧化膜。为了保持氧化膜的最高吸附能力，应在阳极氧化后立即进行染色，否则氧化膜的吸附能力将随着搁置时间的增长而迅速衰退。如果搁置时间过久，则应在稀HNO3浸泡数分钟以增加氧化膜的活性，然后再去染色。染色后的制品应马上进行封闭或干燥，不宜久置清水中，以免制品表面“流色”发花。配制染色液时，应使用蒸镏水或离子交换软水且不应带入碱土金属和重金属离子，因为这些离子与染料可以生成络合物使染料变质。如果它们被吸附到氧化膜中，则会降低色泽的鲜艳程度。

适用于铝氧化膜染色的有机染料很多，其中主要包括；酸性染料、活性染料和可

溶性染料等。

另外，也可以在进行电解的同时进行着色处理。铝合金的电解着色的原理是：铝合金在氧化液中氧化一段时间后，在其表面生成一层较厚、带有多孔状的氧化膜，具有较大的电阻，在低电压的电解液中很难着色，但这并不影响膜的生成和化学溶解，经过较短时间的氧化和溶解（主要是氧化膜的溶解），原氧化膜较的孔底最先被电压击穿，在孔里发生了电解着色反应，再由于孔的活性影响，克服了极化作用，保证了反应的顺利进行。

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