表面工程 (铝合金表面着色)

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归纳起来电解着色的原理为以下三个方面： 1.金属离子和氢离子等反应物离子向阻挡层表面 附近传递。 2.金属离子在阻挡层与着色液界面间获得电子， 氢离子穿入阻挡层，在基体与阻挡层间获得电子。 3.析出金属和生成氢气。
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电解着色的工艺
电解着色的工艺很多，一般是以电解槽 中有色盐的种类分为镍盐、锡盐、钴盐、 镍钴盐、铜盐等等，各种着色盐的种类所 呈现的颜色都不同。 目前,电解着色工艺主要着色盐为镍盐、 锡盐（镍+锡盐）。 本节也主要以镍盐为主的工艺来着重介 绍。
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源自文库
硫酸胺或硫酸镁的作用是一种导电盐，降低电 解着色溶液的电阻，提高其分布能力。有时候硫 酸镁的效果更好，它不仅提高着色溶液的电导率， 而且有利于调节溶液pH值和抑制有害杂质的影响， 防止阳极氧化膜在着色过程中的散裂脱落。 另外，还需要加入一些添加剂，提高其电解着 色溶液的抗杂质干扰能力。
NiSO4·7H2O 25 g/L + MgSO4·7H2O 20 g/ L +( NH4 )2SO4 15 g/ L + H3BO3 25g/ L, 以石墨或镍
板为对应电极, 在15～25 ℃、7～15 V、电流密 度0.1～0.8 A/ dm2 的条件下电解2～15 min ,随 电解时间的增加, 膜层呈由浅至深的青铜色。
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3.2 镍盐直流反向电解着色
直流反向电解着色工艺采用高浓度的单镍盐 和硼酸作为电解溶液, 利用专用整流器高速转换 电源极性( 使极性发生高速转换, 正通电和逆通 电相互交换) , 改变型材阳极氧化膜的电极性, 使金属镍离子在阳极氧化膜上均匀地形成电沉积 层, 从而获得均匀性、重现性较好的仿不锈钢 色—香槟色—古铜色—真黑色系列的装饰型材。 使用高浓度的单镍盐作为直流反向电解着色主盐, 以改变传统单镍盐着色的槽液分散能力差, 着色 不均匀等缺点。
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教学重点
教学难点
经过电解着色的表面具有较高硬度 和耐磨性、耐紫外线照射性能、耐热 性能和有很好的耐蚀性能等
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1.2 电解着色的历史
1.1940 年德国的依尔斯奈提出用铜盐、镍盐、银 盐溶液在交流电作用下使阳极氧化铝着色的方法, 并指出用与着色金属离子相同的金属作对应电极, 可使着色程度加深, 提高着色的均匀性和颜色的耐 光性。 2.1943 年德国的朗本- 法奥塞尔提出, 在铁盐、锰 盐、铬盐的溶液中交流电解着色, 溶液里可添加 10 g/ L 以下的含有砷、锑、铋、碲、硒或锡的化 合物。 3.1960 年日本的浅田太平在上述理论基础上作了 更深入的研究, 创立了著名的浅田电解着色法。
说课内容
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表面着色的处理方法 电解着色的定义 电解着色的基本原理 电解着色的主要工艺
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表面着色的方法： 1.电解着色法 2.化学着色法 3.自然着色法 4.粉末喷涂着色法
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1.1
电解着色
电解着色从本质上说就是电镀。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 液中用交流电电解处理, 将金属微粒不可逆的 电沉积在氧化膜孔隙的底部. 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。
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浅田法电解着色的槽液成分和工艺参 数
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从上表中可见，槽液的主要成分是硫酸镍和硼酸， 硫酸镍是着色主盐，提供电解着色沉积的金属镍 离子。镍离子浓度越高，则着色速度越快。硼酸 的作用是着色溶液的pH值缓冲剂，如果没有硼酸 就不可能保持pH值的稳定，由于界面的电化学反 应使表面pH值迅速升高，而直接产生氢氧化镍沉 淀，这样Ni2+离子不可能在阳极氧化膜的微孔中 还原，也就是根本不可能着色。
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电解着色的原理
铝及铝合金在硫酸溶液中进行阳极氧化处理 之后, 形成了多孔质层和活性层.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，而另一极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。当两电极 同时通以交流电时,铝制品就自动地变成阴极, 而且从其上面释放出氢气, 同时溶液中的金属离 子在铝制品附近形成强烈的离子浓度差, 并通过 多孔质层深入到活化性层上, 交替地承受剧烈的 还原作用和缓慢的氧化作用,
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也就是活化性层强烈地吸引金属离子, 并与在 那里产生的负静电荷之间反复发生放电和析出金 属微粒或金属氧化物, 并沉积在氧化膜微细孔的 底部。这些微粒通常呈毛发状、球状或粒状, 其 直径大约为100 ～150μm, 长度为数微米, 在光 线作用下这些金属微粒发生衍射, 就使氧化膜呈 现各种颜色。
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③电泳涂漆电泳漆液成分为10% ～14%热固化型水 溶性丙烯酸透明漆( 固体分)，其pH为8.8～9.6、 电阻率为2250±1250 Ω ·cm, 在22 ℃±3 ℃、 100～250 V、电流密度为0.2～0.5 A/dm2 的条件 下电泳1.5～3 min , 获得7～9μ m 厚的漆膜, 并 在170～200℃烘烤25～30 min。
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硫酸镍槽液的着色需要解决的一些问题是：
(1)不容易得到深古铜色和黑色。 (2)分散能力不太高。 (3)由于Na+、K+、NH4+等杂质的影响，阳极氧 化膜有比较大的脱落的可能性。 (4)Ni离子污染环境。 (5)对于电解着色生产中积累铝的敏感性等。日本 的直流镍盐着色新工艺装备，尽管一次性投资较 大，从技术方面考虑已经比较有效地解决了上述 问题。
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交流镍盐电解着色工艺（浅田法工艺） 镍盐直流反向电解着色
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3.1浅田法工艺
浅田法工艺过程如下: ①常规硫酸阳极氧化在15%硫酸溶液中直流电 阳极氧化, 电压为16～18 V、电流密度为 1 A/dm2 、氧化30min 左右, 获得7～9μ m 厚的 氧化膜。 ②交流电解着色溶液成分为