陽極氧化染色原理及其應用范圍

隨著人們生活水平的提高，對家居裝飾的要求也越來越高，不僅要求有良好的性能，同時又要有亮麗的色彩。粉末噴涂方興未艾，既有良好的性能，又有讓人們滿意的色彩。但是，厚厚的粉末遮住了金屬應有的光澤而略顯遺憾。陽極氧化染料正好彌補了這點遺憾，既保持了金屬光澤，又有極其艷麗的色彩，不僅可以用在家用電器、汽車、銘牌標識等，也是家居裝飾的不錯選擇。本文主要針對硫酸陽極氧化染色，是作者在工作積累的一些經驗，與大家一同探討。上海陽極氧化

    1 氧化染色原理 

　　眾所周知，陽極氧化膜是由大量垂直于金屬表面的六邊形晶胞組成，每個晶胞中心有一個膜孔，并具有極強的吸附力，當氧化過的鋁制品浸入染料溶液中，染料分子通過擴散作用進入氧化膜的膜孔中，同時與氧化膜形成難以分離的共價鍵和離子鍵。這種鍵結合是可逆的，在一定條件下會發生解吸附作用。因此，染色之后，必須經過封孔處理，將染料固定在膜孔中，同進增加氧化膜的耐蝕、耐磨等性能。

　　2 陽極氧化工藝對染色的影響

　　在氧化染色整個流程中，因為氧化工藝原因造成染色不良是比較普遍的。氧化膜的膜厚和孔隙均勻一致是染色時獲得均勻一致顏色的前提和基礎，為獲得均勻一致的氧化膜，保證足夠的循環量，冷卻量，保證良好的導電性是舉足輕重的，此外就是氧化工藝的穩定性。

　　硫酸濃度，控制在180—200g／l。稍高的硫酸濃度可促進氧化膜的溶解反應加快，利于孔隙的擴張，更易于染色；

　　鋁離子濃度，控制在5—15 g／l。鋁離子小于5g／l，生成的氧化膜吸附能力降低，影響上色速度，鋁離子大于15g／l時，氧化膜的均勻性受到影響，容易出現不規則的膜層。

　　氧化溫度，控制在20℃左右，氧化槽液的溫度對染色的影響非常顯著，過低的溫度致使氧化膜的膜孔致密，染色速度顯著減緩；溫度過高，氧化膜蔬松，容易粉化，不利于染色的控制，氧化槽的溫差變化應在2℃以內為宜。

　　電流密度，控制在120—180a／m2。電流密度過大，在膜厚一定的情況下，就要相應地縮短鋁制品在槽中的電解時間，這樣，氧化膜在溶液中的溶解減少，膜孔致密，染色時間加長。同時，膜層容易粉化。

　　膜厚，染色要求氧化膜厚度一般在10µm以上沖溶液。膜厚過低，染色容易出現不均勻現象，同時在要求染深色顏色(如黑色)時，因為膜厚不夠，導致染料的沉積量有限，無法達到要求的顏色深度。

　　總而言之，陽極氧化作為染色的前工序，是染色的基礎。陽極氧化的問題在染色之前，我們很難看到或者根本無法看到，一旦染上色之后，我們會清晰地看到諸如顏色不均勻的現象。而此時，生產工作者往往會把問題的原因歸于染色的不正常，而忽略在氧化工藝上尋找原因。我在剛接觸氧化染色時就常犯這些錯誤。

　　3 染色

　　3.1 染色前的水洗

　　陽極氧化之后，氧化膜的膜孔中殘留有硫酸溶液，因此，染色之前必須將鋁制品徹底清洗干凈。避免給染色槽帶人雜質離子，尤其是磷酸根離子、氟離子等，在染色槽之前設立純水清洗，并且要對水質進行監控是十分必要的。

　　3.2 染色槽的配制

　　在染色所用的染料中，大多數是有機染料，有機染料容易發霉。為有效地防止槽液發霉，配制槽液前，可以用漂白粉，苯酚一類的藥物將槽體消毒。配制槽液時，加人防霉劑可以有效地延長染色液的使用時間。槽液配好之后要存放數小時，才能投入使用，為保證ph值穩定，可以加入醋酸——醋酸鈉緩

　　3.3 染色過程控制

　　(1)溫度

　　染色過程中，染色速率隨溫度的升高而加快，因此，染一定深度的顏色所需的時間隨溫度升高而縮短。同時，槽液溫度上升，同步封孔也會加快，如果溫度過高，同步封孔過快，在染料分子還未有足夠量吸附在膜孔中，染料的積聚就會因氧化膜的膜孔閉合而中止，無法達到要求的深度，而相對較低的溫度下染色，可以染出更深的顏色，但相應的時間要長，因而，針對不同的色澤要求，可以適當調整染色溫度，避免染色時間過長或過短。

(2)染料濃度

　　根據吸附定律，在一定工作條件下，染料在陽極氧化膜上的吸附量隨著染料濃度的提高而增大。不過，這一規律只在氧化膜本身還具有吸附能力時適用。對于不同深度的顏色，染料濃度也應作相應調整，在初期配制槽液時，盡可能配制較低濃度的溶液，隨著生產的進行，染料不斷地消耗，要不斷補充消耗的部分，補充時要少量多次。如果對染料進行濃度測定，要考慮雜質離子的影響，實際的有效濃度跟檢測可能有較大差別，因此，要定期對染色槽的實際染色力進行對比檢測。

　　為保證穩定的染色力，生產一段時間后，可以部分的更換槽液。

　　(3)時間

　　跟電解著色一樣，當其它條件不變時，顏色隨時間的延長逐漸加深，一般情況，當氧化條件確定，染色液濃度、溫度等確定。我們只有通過調整染色時間以獲得客戶要求的顏色深度，如果染色時間太短就已獲得所要求的顏色，這存在兩點弊端，一是上色太快，要獲得均勻一致的顏色不容易；二是上色太快，所獲得的顏色耐侯性不夠。染色時間太長，或者無論染多長時間都不能獲得要求的顏色深度，此時我們要考慮氧化膜是不是太薄或者染料濃度太低。

　　(4)ph值

　　一般要求ph值是5～6，穩定的ph值對染色非常重要，對混合染料尤其如此，不同的ph值，可能會有不同的色調，為加強ph值的穩定性，在配制槽液時加入緩沖溶液是一種可行的辦法，同時要加強染色前的水洗，避免帶人酸性物質。

　　3.4 染色后水洗

　　染色之后，要將鋁制品進行水洗，以除去附在鋁制品表面的浮色，此時要注意水洗槽的水質，因為染料分子與氧化膜的結合是可逆的，當水中存在較多雜質離子時，會促使染料分子與氧化膜分離進入水中，此時就表現出褪色，這種褪色往往是不均勻的，會導致同一支料上產生色差。

　　4 封孔

　　封孔處理是陽極氧化不可缺少的一部分，在氧化染色后，唯有進行封孔處理才能保證染色膜的原有顏色，封孔工藝可以有多種，蒸氣封孔、熱水封孔、中溫封孔都是不錯的選擇，部分染料還可以選擇冷封孔工藝。封孔后可能會因為褪色而使顏色較封孔前略為變淺，但只要稍加注意即可。

　　染色作為陽極氧化后處理的一個分支，因其悅目的色彩，相信會得到大力的應用，日益受到人們的青睞。

陽極氧化染色原理及其應用范圍就講到這里，如果您還有更多的問題，歡迎來電溝通洽談。上海越匯金屬處理有限公司專業從事陽極氧化事業，開業20余年，經驗豐富，能解決各種陽極氧化的問題。