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1、WORD格式整理1.5阳极氧化膜的电解着色1.5.1电解着色的基本原理1.5.1.1电解着色的概念电解着色,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浓中施以交流电电解处理,将金属微粒不可逆的电沉积在氧化膜孔隙的底部(见图5-1-2).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。因此,铜盐单独使用呈红色,锰、银盐和硒盐呈黄色系,其他金属的色调范围大多是由青铜色到黑色。在
2、特定的介质下,色泽的深浅由金属粒子沉积量来决定,而与氧化膜的厚度无关。一般采用的氧化膜厚度为8～20μm。除了含铜量较高的铝合金和含硅量高的铝合金外,大多数建筑铝型材都可适用此工艺;而整体发色法所着的颜色与铝材的组成和合金状态却有很大的关系。(1)电解着色的表面具有与硫酸阳极氧化膜相同的硬度和耐磨等性能。这是因为在孔隙内金属粒子的沉积对氧化膜结构的影响很小。(2)膜层具有特别好的耐紫外线照射性能。这是由于色素体本身是无机性的,而且色素体粒子沉积在膜层孔隙的底部,所以它耐光耐晒,适用于建筑装潢上的防护装饰。(3)耐热性能好。电解着色的膜层在550℃温度下放1h,没有严重
3、损失。因色素体是无机物,不易受热氧化分解。(4)有很好的耐蚀性。这是国际上得到公认的和试验证实的。1.5.1.2电解着色的原理铝在硫酸溶液中进行阳极氧化处理之后,在制品表面上成一层人工氧化膜,这层氧化膜的最外表,是多孔性的。称多孔质层,而氧化膜的底层与铝基体相联接处,则是致密的氧化铝薄层,也称活性层或阻挡层。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(因用交流电),而另一极可以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,(一般是在低电压和低电流密度的条件下),铝制品就自动地变成阴极,而且从其上面释放出氢气,同
4、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,也即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3～6μm处,金属微粒析出量约为0.01g/dm2。这些微粒通常呈毛发状、球状或粒状,其直径为100～150?,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。实际上,用交流的可能性是因为在交流电较强的负半波下,电流波发生偏移。这是由于一般交流电都是正弦电波,但因为氧化膜有整流作用,即铝材为阴极时
5、易通过电流,反之,则电流不能通过。因此,电流的实际波形便成为负半波大,正半波很小,故而出现电流波偏移。因此铝制品成为阴极,这时,活性层上的金属离子便发生还原而沉积。在较弱的正半波时,铝制品呈阳极,这时不沉积金属微粒,并且由于电解液的扩散作用,膜层外附近的金属离子浓度得到恢复,从而避免了不均匀的沉积,同时又可能发生金属微粒的缓慢氧化,故沉积物可能是纯金属、氧化物或氢氧化物(因为还有氢气析出现象)。用X射线分析着色表层,没发现有其他物质,只有氧化铝存在,但刮取约3学习参考资料分享WORD格式整理μm厚的氧化膜后,再进行X光分析,便可以发现有NiO、CuO等与铝共同存在。再
6、对活性层附近进行X分析,又发现有微细的纯金属,这可以认为是渗入活性层附近的金属离子被还原成纯金属微粒。由此可见,金属盐只分布在紧接活层处,也即在氧化膜的深部,而氧化膜的外表层全部参与封孔,因此,电解着色法加封孔处理的要比只作封孔处理的铝材更耐腐蚀。各种金属盐电解着色工艺汇总见表5-1-39。学习参考资料分享WORD格式整理1.5.2电解着色方法1.5.2.1锡盐电解着色1)着色工艺由于纯锡盐或镍-锡混盐电解着色液具有良好的着色分散性,学习参考资料分享WORD格式整理形成的色膜色泽均匀、高雅华贵,良好的耐晒性、抗腐蚀性和耐磨性以及着色液本身具有较强的抗污能力。因而深受广
7、大铝材厂家的青睐,但纯锡盐或镍-锡混合盐电解着色体系中的亚锡离子极不稳定。即使是在pH=1的酸性溶液中,也易被空气中的氧氧化为高价锡离子,进而发生水解生成白色的锡酸沉淀。轻则影响着色膜的质量,重则使着色液完全失效。所以控制的重点主要是保证亚锡离子的稳定,另外是色调的控制。锡盐电解着色常见方法见表5-1-40。2)镍-锡混盐着色的工艺影响因素镍锡混合盐除着青铜色系之外,也可着仿不锈钢色、香槟色和纯黑色。(1)镍盐和亚锡盐的影响锡盐为主,两者共存时由于竞争还原提高了着色速度和均匀性。亚锡盐比单锡盐用量少且更稳定,色调黄中透红更好看。镍盐以20～25g/L
