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阳极氧化膜的着色和封闭

氧化膜结构  阳极氧化膜的着色和封闭 yanghuamo

氧化膜结构

铝及其合金经阳极氧化处理后,在其表面生成了一层多孔氧化膜,经过着色和封闭处 理后,可以获得各种不同的颜色,并能提高膜层的耐蚀性、耐磨性,如图所示。

1)氧化膜的着色

(1)无机颜料着色,主要是物理吸附作用,即无机颜料分子吸附于膜层微孔的表面,进行填充。该法着色色调不鲜艳,与基体结合力差,但耐晒性较好。无机颜料着色所用的 染料分为两种,经过阳极氧化的金属要在两种溶液中交替浸渍,直至两种盐在氧化膜中的反应生成物数量(颜料〕满足所需的色调为止。

(2)有机染料着色,其机理比较复杂,一般认为有物理吸附和化学反应。有机染料分 子与氧化铝化学结合的方式如下氧化铝与染料分子上的酚基形成共价键;氧化铝与染料分子上的酚基形成氢键;氧化铝与染料分子形成络合物。有机染料着色色泽鲜艳,颜色范围 广,但耐晒性差。配制染色液的水最好是蒸馏水或去离子水,而不用自来水,因为自来水中的钙、镁等离子会与染料分子配位形成配位化合物,使染色液报废。

(3)电解着色,是把经阳极氧化的铝及其合金放入含金属盐的电解液中进行电解,通过电化学反应,使进人氧化膜微孔中的重金属离子还 原为金属原子,沉积于孔底无孔层上而着色(图5.10〕。 由电解着色工艺得到的彩色氧化膜具有良好的耐磨 性、耐晒性、耐热性、耐蚀性和色泽稳定持久等优 点,目前在建筑装饰用铝型材上得到了广泛的应 用。电解着色所用的电压越高,时间越长,颜色则越深。

2)氧化膜的封闭处理

铝及其合金经阳极氧化后,无论是否着色都需 及时进行封闭处理,其目的是把染料固定在微孔中, 防止渗出,同时提高膜的耐磨性、耐晒性、耐蚀性 和绝缘性。封闭的方法有热水封闭法、水蒸气封闭法、重铬酸盐封闭法、水解封闭法和填充封闭法。

(1)热水封闭法的原理是利用无定形的水化作用:

当水化为一水合氧化铝时,其体积可增加约 33%;生成三水合氧化铝时,其体积增大约100%。由于氧化膜表面及孔 壁的水化的结果,体积增大而使膜孔封闭。

热水封闭工艺为热水温度90?100°C,pH6?7.5,时间15?30min。封闭用水必须是 蒸馏水或去离子水,而不能用自来水,否则会降低氧化膜的透明度和色泽。

(2)水蒸气封闭法的原理与热水封闭法相同,但效果要好得多,只是成本较高。

(3)重铬酸盐封闭法是在具有强氧化性的重铬酸钾溶液中,并在较高的温度下进行的。当经过阳极氧化的铝件进人溶液时,氧化膜和孔壁的氧化铝与水溶液中的重铬酸钾发生下列化学反应:
生成的碱式铬酸铝及碱式重铬酸铝沉淀和热水分子与氧化铝生成的一水合氧化铝及三水合氧化铝一起封闭了氧化膜的微孔。封闭液的配方和工艺条件如下:重铬酸钾50?70g/L;;温度90?95 °C ;时间15?25 min ;  pH 值6?7。

此法处理过的氧化膜呈黄色,耐蚀性较好。适用于以防护为目的的铝合金阳极氧化后的封闭,不适用于以装饰为目的的着色氧化膜的封闭。

(4)水解封闭法是指镍盐、钴盐的极稀溶液被氧化膜吸附后,即发生如下的水解反应:

 

生成的氢氧化镍或氢氧化钴沉积在氧化膜的微孔中,从而将孔封闭。因为少量的氢氧化镍和氢氧化钴几乎是无色的,故此法特别适用于着色氧化膜的封闭处理。

(5)填充封闭法,除上面所述的封闭方法外,阳极氧化膜还可以采用有机物质,如透明清漆、熔融石蜡、各种树脂和干性油等进行封闭。

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