鋁合金有機染色技術之研究

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1、鋁合金有機染色技術之研究AStudyofAluminumAlloyDyeingTechnologywithOrganicStain劉履新I鄧惠源$黃進和$陳勁昕彳Lu-SinLiuHwei-YuanTengChing-HoHuangChin-HsinChenI中華科技大學機械系暨機電光工程研究所副教授2台北市立南港高工教師3屏東科技大學材料工程系學生應用陽極處理氧化鋁摘要anodicaluminumoxide,簡稱AAO)以形成高密度堆積的六角形孔洞結構，再以有機萃取染料染色，經過封孔處理，可直接在鋁合金上染出鮮豔的顏色，其製程較以往的烤漆方式節省加工設備與製程步驟且能使表

2、面之顏色均勻附著於鋁材上；本文目的主要在尋找陽極染色的最佳操作變數，包括試片表面處理、前處理溶液、染色操作溫度、染色劑種類與染色劑酸鹼值對鋁合金染色效果之影響；其次則是針對天然有機染料用於鋁模板陽極處理染色做進一步探索實驗。實驗發現天然植物萃取的染料酸鹼值為5.5時，染色的效果與工業染料相當，能獲得令人滿意的結果。關鍵字：陽極處理氧化鋁、有機染料、封孔處理。AbstractAnanodicaluminumoxide(AAO)haveahexagonholeconstitutionwithhighdensity.AAOisdyeingafterdippingwithorgan

3、iccolorsandsealing.Thisprocedureissimplifyandeasieradherenceuniformly・Thisstudyaimstoobtaintheparameterofdyeingoperatorincludesurfacetreatmentofsample,liquid,temperatureofdyeingoperator,theaffectofdyeingoperatorwithstainanditsPHvalue・Experimentalresult,itisgoodforAAOisdyeingafterdippingwit

4、horganiccolorswithPH5.5.Keyword:anodicaluminumoxide(AAO)、organiccolorsxsealing.—x前言近年來，3C產品之鋁合金外殼的顏色從傳統的素色變成色彩鮮豔多樣的彩色，其中最關鍵的技術就是利用陽極氧化染色處理，利用陽極處理在鋁合金表面產生奈米孔洞，以奈米模板做為輔助成長基材，製作高密度的奈米孔洞，成為相當熱門的奈米技術。鋁在工業上應用相當廣泛，是具有高活性並且錫與外界產生化學變化的金屬，鋁金屬表面與空氣接觸會氧化產生氧化鋁，為了使氧化層更緻密以減少內部金屬與空氣接觸，可藉由「陽極處理」的人工方式形成更厚、更

5、緻密的氧化層，以增加鋁合金表面之抗氧化性及抗腐蝕性，且陽極卿後之氧化鋁具有高強度、優良化學安定性、絕緣性、耐高溫、耐磨等特性。生活中常可以看到鋁合金製作的3C產品，顏色非常鮮艷、多樣化且具有一定防止刮傷的能力。從陽極處理舊技術的改良與創意，應用染色與封孔的新技術，使陽極處理賦予新的生命。然而工業總給人冷冰冰的印象，不論是化工、機械、材料，總是缺少了一些"人味J於是我們假想這些顏色鮮豔卻是冷冰冰的無機染料，是否可以使用天然植物萃取的色素做取代呢？像是象徵愛情的玫瑰花，象徵熱情的向日葵，是否能做為鋁合金奈米染色的素材呢？而這些天然有機萃取色素的使用與工業染色的過程是否有相同之處

6、？本文的目的在於探討鋁模板陽極處理與染色的最佳操作參數；以及尋求天然有機萃取染料用做鋁模板陽極處理的染色劑之效果與條件。1995年Masuda博士等人利用陽極氧化製作出規則的氧化鋁奈米孔洞［1~2,4］。氧化鋁奈米孔洞成長過程如1、Aluminivjm(a>(a)初始電場均勻分佈AluminiumCM(b)穿透路徑形成AluminiumC<=>(c)局部電場集中變強圖i氧化鋁之表面形成局部電場集中過程示意圖。圖2氧化鋁模板之孔洞生成過程叫Q圖3氧化鋁模板之孔洞形成陽極處理後之氧化鋁模板，其結構為均勻性多孔性材料，製作後的氧化鋁模板結構分為三部分，如圖4〜6所示［1、3、5J

7、OPure圖4多孔性氧化鋁模板圖5氧化鋁模板規則孔洞(a)邊界為六角形的孔洞(b)平行孔洞通道(c)阻絕層(barrierlayer)圖6氧化鋁模板三部份氧化鋁模板第一部分主要為最上面的六角形陣列性孔隙，並且六角形的邊界彼此緊密靠合，孔洞在六角形中間，蜂窩狀及孔洞之大小與電壓成線性關係。隨著氧化膜持續成長，其電阻值亦也隨著增加，也就是溶解氧化膜速度等於氧化膜生成速率時，孔洞底部的氧化膜不會再增加且保持一定的厚度。在穩定狀態成長，只要電壓與溫度固定，氧化膜的結構也會固定，隨著時間增加，底部的單胞會互相擠壓而形成六角形