金属着色技术

6.2.2.2 电解着色法 电解着色二步法 电解着色法(电解着色二步法 电解着色二步法)
将经过常规硫酸阳极氧化的工件再 浸入含有贵金属盐的溶液中进行交流电 解着色处理，在电场的作用下， 解着色处理，在电场的作用下，使金属 离子在氧化膜孔隙的底部还原沉积。 离子在氧化膜孔隙的底部还原沉积。 金属的盐类不同，所得的颜色也不同； 金属的盐类不同，所得的颜色也不同； 电解着色的时间、电流和电压不同， 电解着色的时间、电流和电压不同，颜 色的深浅也不一样。 色的深浅也不一样。
电解着色的特性 表面具有与硫酸阳极氧化膜相同的硬度 和耐磨性等； 和耐磨性等； 膜层具有特别好的耐紫外线照射性； 膜层具有特别好的耐紫外线照射性； 耐热性好； 耐热性好； 耐蚀性好； 耐蚀性好； 缺陷性（孔蚀点）比吸附染色膜大， 缺陷性（孔蚀点）比吸附染色膜大，也 与电解着色时阻挡层的厚度有关。 与电解着色时阻挡层的厚度有关。
1.化学染色的染料 化学染色的染料 氧化膜的染色可以用有机染料，也可以用无机染料。 氧化膜的染色可以用有机染料，也可以用无机染料。 它们各有特点： 它们各有特点： <1>有机染料：从品种种类，色泽鲜艳程度，染色的 有机染料： 有机染料 从品种种类，色泽鲜艳程度， 牢固程度，上色速度和操作方法等方面考虑， 牢固程度，上色速度和操作方法等方面考虑，有 机染料都比无机染料优越得多，因此， 机染料都比无机染料优越得多，因此，实际生产 中大多使用有机染料。 中大多使用有机染料。 使用时应选用耐磨，耐晒，色牢度好的染料。 使用时应选用耐磨，耐晒，色牢度好的染料。 对氧化膜有破坏作用的硫化染料不易使用， 对氧化膜有破坏作用的硫化染料不易使用，阳离 子型染料不易上色也不宜使用。 子型染料不易上色也不宜使用。
第六部分 有色金属表面着色技术
6.1 概 述
有色金属通常指除铁（有时也除去锰和铬） 有色金属通常指除铁（有时也除去锰和铬） 和铁基合金以外的所有金属。 和铁基合金以外的所有金属。有色金属可分 为一下四类： 为一下四类： 重金属 一般密度在4.5g/cm3以上，如铜、 一般密度在 以上，如铜、 锌等； 铅、锌等； 密度小（ ），化学 轻金属 密度小（0.53-0.45g/cm3），化学 性质活泼，如铝、镁等； 性质活泼，如铝、镁等； 地壳中含量少，提取困难， 贵金属 地壳中含量少，提取困难，价格较 密度大，化学性质稳定，如金、 高，密度大，化学性质稳定，如金、银、铂 等； 如钨、 铀等。 稀有金属 如钨、钼、锗、锂、镧、铀等。
6.2.1.1 化学染色处理
染色应在氧化处理以后立即进行， 染色应在氧化处理以后立即进行，不得将已氧化好的工件浸泡 立即进行 在水中，染色前不允许用热水清洗（以免氧化膜被封闭）， ），不 在水中，染色前不允许用热水清洗（以免氧化膜被封闭），不 允许用手触摸氧化膜，任何污染都会影响染色质量。 允许用手触摸氧化膜，任何污染都会影响染色质量。氧化好的 工件上若残留有未洗净的酸性溶液，可在体积分数1～ ％ 工件上若残留有未洗净的酸性溶液，可在体积分数 ～2％的稀 氨水中进行中和0.5～ 分钟 经冷水洗净后再染色。 分钟， 氨水中进行中和 ～1分钟，经冷水洗净后再染色。 染色过程中，染色液宜加热到一定温度。 染色过程中，染色液宜加热到一定温度。温度较高有利于溶液 中离子向膜孔深处扩散，提高色牢度和深色调， 中离子向膜孔深处扩散，提高色牢度和深色调，但不宜超过 70℃。温度过高对膜孔起封闭作用，不利于着色的顺利进行。 ℃ 温度过高对膜孔起封闭作用，不利于着色的顺利进行。 染色后要彻底清洗干净，然后封孔处理。 染色后要彻底清洗干净，然后封孔处理。 把有机涂料或无机涂料渗入并吸附于铝氧化膜空隙的表面， 把有机涂料或无机涂料渗入并吸附于铝氧化膜空隙的表面，从 染色牢固、上色速度、颜色种类、 染色牢固、上色速度、颜色种类、操作简便以及色彩鲜艳程度 等方面比较，有机染料比无机颜料优越得多。 等方面比较，有机染料比无机颜料优越得多。有机染料染色可 得到厚度均匀和再现性好且色调范围宽广的各种颜色。 得到厚度均匀和再现性好且色调范围宽广的各种颜色。长期以 有机染料一直被用于阳极氧化铝的染色。 来，有机染料一直被用于阳极氧化铝的染色。有机染料的耐光 保色性能没有无机颜料好， 保色性能没有无机颜料好，因而仅有机染料染色就满足不了现 代建筑的使用要求。 代建筑的使用要求。
电解着色工艺流程
铝制件→除油 清洗 电解抛光或化 铝制件 除油→清洗 →电解抛光或化 除油 学抛光 →清洗 →硫酸阳极氧化 →清 清洗 硫酸阳极氧化 清 电解着色→清洗 洗 →中和 →清洗 →电解着色 清洗 中和 清洗 电解着色 →光亮 →成品检验 光亮 成品检验
不同着色方法发色体沉积的部位
电解着色过程示意图
6.2 铝及铝合金的表面着色
随着着色氧化铝在轻工业、建筑等方面应用 随着着色氧化铝在轻工业、 激增，从而促进了着色技术的迅速发展， 激增，从而促进了着色技术的迅速发展，以 提供色彩鲜艳、耐光、耐候等的精饰表面， 提供色彩鲜艳、耐光、耐候等的精饰表面， 根据着色物质和色素体在氧化膜中分布的不 可以把铝阳极氧化膜着色方法分为三类: 同，可以把铝阳极氧化膜着色方法分为三类 吸附染色法 整体发色法 电解着色法 着色的工艺流程：着色前表面预处理（去油、 着色的工艺流程：着色前表面预处理（去油、 去污、抛光） 阳极氧化处理 阳极氧化处理→着色 着色 去污、抛光）→阳极氧化处理 着色 →着色 成品， 后处理（水洗、封闭） 成品 后处理（水洗、封闭） →成品，其中阳极氧 化是金属铝着色的关键。 化是金属铝着色的关键。
6.2.1 化学染色（吸附染色法） 化学染色（吸附染色法）
为使铝制品获得良好染色效果，氧化膜应该具有以下条件: 为使铝制品获得良好染色效果，氧化膜应该具有以下条件 条件 有一定的孔隙率合吸附性； ①有一定的孔隙率合吸附性； 有适当的厚度，厚度不同所染出的色调就不一样。 ②有适当的厚度，厚度不同所染出的色调就不一样。 氧化膜本身是无色透明的； ③氧化膜本身是无色透明的； 膜层不应有划痕、洞穴等弊病。 ④膜层不应有划痕、洞穴等弊病。 实践证明， 实践证明，用硫酸或硫酸和草酸混合酸所得阳极氧化 孔隙多，吸附性能强，膜层无色透明， 膜：孔隙多，吸附性能强，膜层无色透明，故最适合 化学染色，可染成各种鲜艳的色彩； 化学染色，可染成各种鲜艳的色彩；用草酸所得阳极 氧化膜:由于本身略带黄色，且孔隙率低，故只能染深 氧化膜 由于本身略带黄色，且孔隙率低， 由于本身略带黄色 用铬酸所得阳极氧化膜：孔隙少， 色；用铬酸所得阳极氧化膜：孔隙少，且本身带灰色 或深灰色，而且膜薄，故很少用来染色。 或深灰色，而且膜薄，故很少用来染色。
6.3 有色金属着色技术分类
电解Biblioteka Baidu色技术 电解着色技术 化学着色技术
6.3.1 电解发色技术
电解发色是阳极氧化和着色过程在同一溶液中完 在铝合金上直接形成彩色的氧化膜。因此， 成，在铝合金上直接形成彩色的氧化膜。因此， 电解发色也称为电极着色一步法。 电解发色也称为电极着色一步法。发色体在多空 层的夹壁中或发色体的胶体粒子分布在多孔层的 夹壁中，如图上所示。 夹壁中，如图上所示。 电解发色是由于光线被膜层选择吸附了某些特定 的波长，剩余波长部分反射引起的。 的波长，剩余波长部分反射引起的。选择吸收与 合金元素在膜层中的氧化状态或电解液成分与氧 化膜中物质结合的状态有关。 化膜中物质结合的状态有关。 电解发色与材料成分、溶液种类、 电解发色与材料成分、溶液种类、氧化膜厚度以 及操作条件等对它有重要影响。 及操作条件等对它有重要影响。
电解着色法产生颜色的原因是 由于氧化膜孔里沉积的镍、 由于氧化膜孔里沉积的镍、钴、 锡、铜、银等金属颗粒直径不 均匀造成。 均匀造成。 颗粒的分布宽， 颗粒的分布宽，使得散射光的 波长范围很宽，氧化膜呈棕色； 波长范围很宽，氧化膜呈棕色； 着色时间较长时， 着色时间较长时，有更多的金 属沉积， 属沉积，且金属胶体的粒径分 布更广，氧化膜呈黑色。 布更广，氧化膜呈黑色。 在金属胶体粒径分布很狭窄时， 在金属胶体粒径分布很狭窄时， 产生像蓝、绿或红这样的基色。 产生像蓝、绿或红这样的基色。 铝在较低电压下进行硫酸阳极 氧化时，阻挡层薄， 氧化时，阻挡层薄，阻挡层厚 度差别也小， 度差别也小，这时电沉积的粒 度均匀， 度均匀，散射光的波长范围很 氧化膜呈粉红、 窄，氧化膜呈粉红、红、绿或 蓝色。 蓝色。
<2>无机染料：色泽鲜艳度较差，而且因染料的颗 无机染料：色泽鲜艳度较差， 无机染料 粒度较大，不易进入膜孔深处， 粒度较大，不易进入膜孔深处，难以染成较深色 此外，无机染料的透明度差， 泽。此外，无机染料的透明度差，对膜层表面光 亮度有一定的影响，故应用面不广， 亮度有一定的影响，故应用面不广，但无机染料 的耐晒性比有机染料好， 的耐晒性比有机染料好，因此在建筑材料铝型材 阳极氧化膜的染色上得到一定作用。 阳极氧化膜的染色上得到一定作用。 大多数无机染料需经过两次互浸才能显色。 大多数无机染料需经过两次互浸才能显色。 首先将已氧化好的铝制品浸入第一种无机盐溶液 该溶液借毛细作用进入膜孔中， 中，该溶液借毛细作用进入膜孔中，再将铝制品 转移到第二种溶液中，在膜孔中进行化学反应， 转移到第二种溶液中，在膜孔中进行化学反应， 生成带颜色的难溶于水的无机化合物色素体， 生成带颜色的难溶于水的无机化合物色素体，积 聚于膜孔中而显色。 聚于膜孔中而显色。
电解着色法（电解着色二部法） 6.3.2 电解着色法（电解着色二部法）
电解着色技术是将被着色的金属制件置于适当的电解液中， 电解着色技术是将被着色的金属制件置于适当的电解液中， 被着色制作为一个电极，当电流通过时，金属微粒、 被着色制作为一个电极，当电流通过时，金属微粒、金属 氧化物或金属微粒与氧化物的混合体电解沉积于金属的表 从而达到金属表面着色的目的， 面，从而达到金属表面着色的目的，其实质是将金属或其 合金的制品放在热碱液中进行处理。电解着色方法很多， 合金的制品放在热碱液中进行处理。电解着色方法很多， 有直流阴极电流法、交直流叠加法、脉冲氧化法、 有直流阴极电流法、交直流叠加法、脉冲氧化法、直流周 期换向法等。优点颜色的可控性好， 期换向法等。优点颜色的可控性好，受制品表面状况的影 响较小，而且处理温度低，有些工艺可以在室温下进行， 响较小，而且处理温度低，有些工艺可以在室温下进行， 污染程度较低。 污染程度较低。 铝及铝合金经过阳极氧化后，浸入更贵的金属盐溶液里， 铝及铝合金经过阳极氧化后，浸入更贵的金属盐溶液里， 通过使用交流电进行极化或用直流电进行阴极极化来进行 着色。在电场作用下， 着色。在电场作用下，使金属离子在氧化膜款空隙的底部 被还原沉积，结果使铝及其合金着色。所以， 被还原沉积，结果使铝及其合金着色。所以，金属发色体 沉积在多孔层的空隙底部。如图所示。 沉积在多孔层的空隙底部。如图所示。
6.2 金属表面着色原理
金属表面着色，是金属通过化学浸渍、 金属表面着色，是金属通过化学浸渍、电化学和 热处理法等在金属表面形成一层带有某种颜色， 热处理法等在金属表面形成一层带有某种颜色，并 且具有一定抗蚀能力的化合物。 且具有一定抗蚀能力的化合物。生成的化合物通常 为具有相当化学稳定性的氧化物、硫化物、 为具有相当化学稳定性的氧化物、硫化物、氢氧化 物和金属盐类。这些化合物具有一定的颜色， 物和金属盐类。这些化合物具有一定的颜色，同时 由于生成化合物厚度不同及结晶大小不同等原因， 由于生成化合物厚度不同及结晶大小不同等原因， 对光线有反射、干涉等效应而呈现不同的颜色。 对光线有反射、干涉等效应而呈现不同的颜色。 作为表处理技术的一个分支， 作为表处理技术的一个分支，金属表面着色技术已 经得到广泛应用， 经得到广泛应用，成为表面科学技术一个非常活跃 的领域。广义而言， 的领域。广义而言，所有的表面覆盖都可以赋予金 属表面不同的色彩。 属表面不同的色彩。金属着色不仅改善了制件的外 而且也提高了制件的耐蚀性， 观，而且也提高了制件的耐蚀性，因此可以作为服 装配件、建筑装潢等的防护装饰性处理。 装配件、建筑装潢等的防护装饰性处理。