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(一)概述
鋁及鋁合金化學(xué)著色大多數(shù)是在陽極氧化膜上進(jìn)行的。這是因?yàn)殇X的陽極氧化膜比化學(xué)膜厚，而且膜的性能如耐磨性、耐腐蝕性、著色的耐久性及色澤的廣泛性都要比化學(xué)膜好，但是由于化學(xué)直接著色具有設(shè)備簡(jiǎn)單、不需要電源設(shè)備、操作容易、生產(chǎn)成本低
等許多優(yōu)點(diǎn)，所以化學(xué)直接著色也有一定的用途及市場(chǎng)。特別是一些室內(nèi)裝飾，不需日曬、風(fēng)吹雨淋的場(chǎng)合和要求不高的制品都采用化學(xué)直接著色方法。此外，也有用化學(xué)著色做為底色，然后再噴、刷透明涂料保護(hù)裝飾。
(二)鋁化學(xué)著色工藝
鋁化學(xué)著黑色的溶液配方及工藝條件見表3～28，表3—29為鋁化學(xué)著其他顏色的溶液配方及工藝條件。
表3-28 鋁化學(xué)著黑色溶液配方及工藝條件
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溶液成分及工藝條件 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
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鉬酸銨[(NH4)2M004]／(g／L) 氯化銨(NH4C1)／(g／L) 硼酸(HsB03)／(g／L) 硝酸鉀(KN03)／(g／L) 鉻酐(Cr03)／(g／L) 鉻酸鈉(Na2Cr04)／(g／L) 碳酸鉀(K2C03)／(g／L) 硫酸銅(cuS04·5Hzo)／(g／L) 硫酸鎳(NiS04·7H00)／(g／L) 硝酸鈉(NaN03)／(g／L) 硅氰化鈉ENazsi(CN)6]／(g／L) 氫氧化鈉(NaOH)／(g／L) 碳酸鈉(Na2C03)／(g／L) 高錳酸鉀(KMn04)／(g／L) 硝酸(HN03)／(mL／L) 硝酸銅ECu(N03)2]／(g／L) 溶液溫度／℃ 處理時(shí)間／min |
15 30 8 8 82 適當(dāng) |
— — — — 10 25 25 25 — — — — — — — — 70—80 20～30 |
— — — — — — — — 2 10 1.5 — — — — — 70～100 20～30 |
15～18 150 50～60 40～60 25～35 |
— — — — — — — — — — — — — 5～10 2～4 20～25 80～90 5～15 |
表3-29鋁化學(xué)著其他顏色的溶液配方及工藝條件
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溶液成分及工藝條件 |
灰色 |
紅色 |
藍(lán)色 | ||||||||
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1 |
2 |
3 |
4 |
5 | |||||||
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硝酸錳[-Mn(N03)2]／(g／L) 磷酸銨[(NH4)3P04]／(g／L) 碳酸鈉<Na2C03)／(g／L) 鉻酸鉀(K2Cr04)／(g／L) 碳酸鉀(KzC03)／(g／L) 亞硒酸(H2Se03)／(g／L) |
5 100 1 |
20 5 |
25 10 25 |
10～30 10～30 |
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溶液成分及工藝條件 |
灰色 |
紅色 |
藍(lán)色 |
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1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
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氯化鐵(FeCl3)／(g／L) 鐵氰化鉀[K3Fe(CN)6]／(g／L) 溶液溫度／℃ 處理時(shí)間／min 備注 |
50 10～15 色膜耐蝕性好 |
80～100 10～30 鉻酸鉀不能多 |
80～100 30～50 加少量明礬，成膜快 |
50～60 10～20 紅色為析出硒 |
60～70 適當(dāng) |
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(三)鋁合金化學(xué)著色工藝
鋁合金化學(xué)著色與鋁的化學(xué)著色有較大差別，主要是鋁不含其他合金元素，即使有也是非常微量，而鋁合金由幾種添加元素組成，因此著色隨合金含量的種類和數(shù)量而變化，但也有些著色配方能著多種鋁合金，也可得到多種顏色。鋁合金化學(xué)著色溶液的配方及工藝條件見表3-30。
表3-30鋁合金化學(xué)著色溶液配方及工藝條件
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溶液成分及工藝條件 |
1 |
2 |
3 |
4 | |||||
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硝酸鉀(KN03)／(g／L) 硫酸鎳(NiS04·7H20)／(g／L) 氟硅酸鈉(Na2SiF6)／(g／L) 鉬酸鈉(Na2M004)／(g／L) 水(H20)／L 碳酸鈉(Na2C03)／(g／L) 磷酸氫二鈉(Na2 HP04)／% 重鉻酸鈉(Na2Crz07)／(g／L) 氟化鋅(ZnF2)／(g／L) 溶液溫度／℃ 處理時(shí)間／min 適用合金種類 |
25 10 10％溶液 1mL 4 60～70 所有鋁 合金 |
余量 2％ 0.2 90～100 10～20 A1-Si.A-Mg，Al-Mg-Si,Al-CU-Si |
0.5～2.6 0.1～1.0 80～100 10～20， Al-Si,A1-Mg，A1-Zn，A1-Ni,A1-Cu-Si.A1-Cu-Mg |
16 4 24 60～70 2～10 A1-Cu-Si．A1.Cu-Mg，Al-CU-Ni | |||||
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溶液成分及工藝條件 |
1 |
2 |
3 |
4 |
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顏色種類 |
黃色、青銅色、黃褐色、紅色等 |
加硫酸鉻顯綠色，加硝酸銅 顯紅藍(lán)色 |
白色、白褐色 |
多種色調(diào)：黃、黑、褐、綠、青銅色、紅綠色等 |
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(四)鋁合金著黑色實(shí)例
1．概述
黑色是鋁合金產(chǎn)品的重要常見色調(diào)，在日常生活中可以作為表面裝飾，具有大方典雅的特色。工業(yè)制品中的吸熱材料、光學(xué)材料及許多零部件都要求黑顏色。鋁合金著黑色主要是采用傳統(tǒng)的電解著色和硬質(zhì)陽極氧化法，產(chǎn)品質(zhì)量高，但是耗電量大，需要專用設(shè)備及工夾具，投資大，只適合于大型的鋁材產(chǎn)品生產(chǎn)廠，不適用于制造小型工件及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件。而用化學(xué)著色法也可以獲得結(jié)合力好、耐蝕性強(qiáng)、顏色美觀大方的鋁合金黑色制品。
2．鋁合金著黑色的工藝流程
鋁合金工件→除油脫脂→水洗→堿蝕→水洗→出光→水洗→化學(xué)氧化→水洗→化學(xué)發(fā)黑→水洗→封閉→水洗→干燥→成品。
3．化學(xué)著色前處理
(1)化學(xué)除油脫脂鋁合金制件經(jīng)各種加工后，表面沾有各種油污，必須除掉油污才能處理好以下的各個(gè)工序，除油的配方及工藝條件如下：
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氫氧化鈉(NaOH) |
5～ |
表面活性劑 |
0．5～ |
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碳酸鈉(Na2C03) |
22～ |
溶液溫度 |
60～ |
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磷酸鈉(Na3P04·12H20) |
2～ |
處理時(shí)間 |
2～3min |
(2)堿蝕除氧化膜堿蝕除去鋁合金表面的舊氧化膜，溶液配方及工藝條件如下：
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氫氧化鈉(N80H) |
40～ |
溶液溫度 |
55～ |
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檸檬酸銨 |
5～ |
處理時(shí)間 |
l～2min |
(3)酸蝕出光 酸蝕出光是為了中和鋁合金表面的殘留堿液，同時(shí)把堿蝕后的腐蝕產(chǎn)物溶解，使鋁合金表面露出光亮灰白的色澤。出光的溶液配方及工藝條件如下：
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硫酸(H2S04) |
15～20mL／L |
溶液溫度 |
20～ |
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硝酸(HN03) |
4～10mL／L |
出光時(shí)間 |
l～2min |
4．化學(xué)氧化及化學(xué)著黑色
(1)化學(xué)氧化經(jīng)過前處理的鋁合金表面非常活潑，特別是經(jīng)過酸性出光后很容易在空氣中氧化生成自然氧化膜，因此必須馬上進(jìn)行化學(xué)氧化。一般可以采用傳統(tǒng)的化學(xué)氧化工藝，其溶液配方及工藝條件如下：
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鉻酸鈉(Na2Cr04) |
15～ |
磷酸鈉(Na3P04) |
5～ |
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碳酸鈉(Na2C03) |
40～ |
溶液溫度 |
60～ |
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氫氧化鈉(NaOH) |
3～ |
浸漬時(shí)間 |
8～12min |
(2)化學(xué)著黑色 據(jù)鄧立元等人介紹，鋁合金化學(xué)著色是采用某過渡金屬化合物A為著色劑，配以氧化劑、催化劑等配制而成，并用HN03調(diào)節(jié)溶液的pH值。其溶液配方及工藝條件如下：
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著色劑A |
l6～ |
溶液pH |
4．5～5．0 |
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KMn04 |
8～ |
溶液溫度 |
80～85％ |
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NiS04 |
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著色時(shí)間 |
8～10min |
5．著色膜的封閉
采用水解鹽法封孔，主要是在發(fā)黑膜孔隙中產(chǎn)生氫氧化物沉淀，將孔隙堵塞。封孔后可提高膜的硬度、耐磨性、耐蝕性及耐污染性能。溶液配方及工藝條件如下：
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硫酸鎳(NiS04·2H2O) |
4～ |
硼酸(H3B03) |
4～ |
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醋酸鈉(NaAc·3Hz0) |
4～ |
溶液pH |
4．5～5．0 |
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硫酸鈷(CoS04·7H20) |
0.5～ |
溶液溫度 |
8．0～8．5 |
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封閉時(shí)間 |
8～10min |
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