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铝阳极氧化与染色技术之三染色处理

2008-01-18 09:46:29 作者：admin 来源：互联网浏览次数：152 文字大小：【大】【中】【小】

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化学着色法工艺简单、控制容易、效率高、成本低、设备投资少、着色色域宽、色泽鲜艳。但大面积制品容易出现颜色不均匀，着色后清洗、封孔不当或受到机械损伤时易脱色，着色膜的耐光性相对较差，故往往仅用于室内装饰、日常用小型铝制品的着色处理。铝阳极氧化膜的化学着色是基于多孔膜层有如纺织纤维一样的吸附染料能力而得以进行的。一般阳极氧化膜的孔隙直径为0.01-0.03μm，而染料在水中分离成单分子，直径为0.0015-0.0030μm，着色时染料被吸附在孔隙表面上并向孔内扩散、堆积，而且与氧化铝进行离子键、氢键结合而使膜层着色，经封孔处理，染料被固定在孔隙内。

（一）有机染料染色

1、染料的选择

有机染料品种繁多，依据不同用途和产品档次选用染料。如可溶性还原染料价格昂贵，色牢度极佳，故多用于高档铝制品金笔、打火机、助听器的染色；醇溶性染料用于铝箔染色；油溶性染料用于铝箔的印花，使用前溶于硝化纤维素系、乙烯树脂系或聚酰胺树脂系等亮漆中，或者溶于烤漆中的三聚氰胺树脂与环氧树脂中，印制后在清洗干净的铝箔表面形成带有染料的树脂膜。用于铝制品染色的染料类别有酸性染料、酸性络合染料、酸性媒介染料、直接染料、弱酸性染料、分散染料、可溶性还原染料、活性染料、碱性染料、醇溶染料、油溶染料等。

2、有机染料着色工艺及控制

（1）单色染色：将经阳极氧化、用清水洗净的铝制品，浸入规定温度染液中浸泡，染色的时间依颜色深浅而定、染浴量可控制在与制品体积之比10：1。

（2）多色染色：若在铝件上染两种和多种不同的颜色，如山水、花鸟、任务、文字等，多采用印花工艺来完成，印版可采用型版（锌版、纸版）和丝网版，可用直接印花法、涂料防染法、泡沫塑料扑染法等。一般做法是将第一种颜色染色后，对需留下颜色的部位用花版印上保护漆膜，剩余的颜色脱去，第二、三及更多的颜色依此类推即可。各种有机染料的染色浓度及工艺条件见表-9。

颜色	染料名称	浓度g/L	温度0C	pH值	时间min
Aludye黑色	黑HBK	8-10	50-60	5.5-6	15-30
	黑MBK	8-10	50-55	5.0-5.5	5-10
	黑MRL	10-12	50-60	5.0-6.0	5-30
	黑 BBK	10-12	50-60	5.0-6.0	15-30
	黑 DG	10	55-60	6.0-7.0	10-30
	黑 WAL	10-12	50-55	6.0-7.0	15-30
	黑 MLW	8-12	50-60	4.2-4.8	5-30
Aludye红色	大红A	2-5	50-60	5-5.5	5-10
	大红D4BS	<25	55-60	6.0-7.0	5-10
	艳红 MB	0.5-5	50-55	5.5-6.0	5-15
	红B	2-5	55-60	5.5-6.0	5-15
	大红D4B	2	55-60	5.5-6.0	5-10
	红SBR	<3	50-55	5.0-6.0	5-10
	红 FRB	0.5-5	50-55	5.0-5.5	5-10
	艳红3B	1-2	50-55	5.5-6.0	5-15
	红MBES	1-2	55-60	5.0-5.5	5-10
	大红 MBES	1-2	55-60	5.0-5.5	5-10
	红 RBL	2	55-60	4.5-5.0	5-15
	红 PBL	2	55-60	5.0-6.0	5-10
	红 CFB	0.5-5	50-55	6.0-7.0	5-15
	红 FPR 高浓	0.5-5	50-55	5.0-6.0	5-15
	大红 FAR 高浓	0.5-5	50-55	6.0-7.0	5-10
	桃红 BN	0.5-5	50-55	6.0-7.0	5-15
Aludye紫色	紫VB	<2	50-55	5.5-6.0	5-10
	紫MFBL	<5	50-55	5.5-6.0	5-10
	紫 RVB	<5	50-55	5.0-6.0	5-15
	紫 MBB	<5	50-55	5.0-6.0	5-15
	酒红 BL		50-55	5.0-5.5	5-15
Aludye棕色	棕 BRL	<2	50-60	4.5-5.0	5-15
	棕 CFA	0.5-2	55-60	4.5-5.5	5-15
	棕 THM	0.5-5	55-60	5.0-6.0	5-10
	棕 BM	0.5-5	55-60	5.5-6.0	5-15
	棕 GL	0.5-5	55-60	5.5-6.0	5-15
	棕 KBL	1-5	55-60	5.5-6.5	5-15
	红棕 AG	0.1-2	50-55	6.0-7.0	5-10
	黄棕 ASG	0.2-2	56-60	4.5-5.0	5-10
Aludye绿色	绿BGLN	<2	50-55	5.0-5.5	5-15
	绿RGS	1-9	55-60	5.0-5.5	5-15
	绿5GM	<2	50-55	5.0-6.0	5-15
	绿 M6B	<2	50-60	5.5-6.0	5-15
	绿 ABGL	<2	50-55	5.5-6.0	5-10
	绿 DB	0.5-2	55-60	5.0-6.0	5-10
	绿 A3GM	2-5	55-60	6.0-7.0	5-15
Aludye黄色	黄 FD	0.5-5	50-55	5.0-5.5	5-10
	黄 FLY	0.2-5	50-60	5.0-5.5	5-10
	黄 DRL	0.5-2	55-60	6.0-6.5	5-10
	黄 GR	0.2-2	50-55	5.5-6.0	5-10
	黄 DGL	0.2-2	50-55	6.0-7.0	5-10
	黄 3RF	0.5-5	55-60	4.5-5.5	5-10
	黄 YBL	0.2-2	50-55	5.0 -5.5	5-15
	金黄 MBES	0.5-2	55-60	5.5-6.5	5-10
	黄 2GL	1-2	50-55	5.5-6.0	5-15
	黄 GLL	<2	50-55	5.5-6.0	5-10
	嫩黄 ALNW	1-2	50-55	6.0-7.0	5-10
Aludye橙色	金 D2GL	0.1-2	55-60	6.0-7.0	5-15
	橙 GR	0.1-2	50-55	5.5-6.5	5-10
	金 G	2	27-60	5.5-6.5	1-10
	橙 SRL	2-5	50-55	5.5-6.5	1-10
	橙 MBES	<2	50-55	4.5-5.5	5-10
	橙 GNS	0.5-5	50-55	5.5-6.0	5-10
Aludye蓝色	湖蓝AB	1-2	50-55	4.5-5.0	5-15
	蓝2LW	0.5-2	55	5.5-6.0	5-15
	蓝 GBL	1-2	50-55	4.5-5.5	5-15
	蓝2AL	1-2	50-55	4.5	5-15
	海军蓝NBL	1-2	55	5.8	5-15
	翠蓝GB	0.5-2	55-60	5.0-6.0	5-15
Aludye灰色	灰 MBL	0.5-2	55-60	6.0-7.0	5-10
	灰 BRL	0.5-1	50-55	6.0-7.0	5-10
	灰 2BL	0.1-1	55-60	5.0-6.0	5-10
	灰 ABL	0.5-10	55-60	6.0-6.5	5-20
	灰 GBL	0.5-2	55-60	5.5-6.0	5-10
	灰 VA	0.5-1	50-55	5.0-5.5	5-10
	灰 G2RC	1-10	55-60	5.0-6.0	5-15
	灰 GR	1-10	50-55	5.0-5.5	5-15
	灰 GL	2-5	55-60	6.0-6.5	5-10
Aludye青铜色	青铜 2LW	2-5	55-60	4.0-5.0	5-10

3、着色技术措施

（1）用于染色的染料纯度越高越好，凡掺有大量填充剂（如元明粉、糊精）的染料染铝效果差。批量染色要注意头续缸染液浓度变化，正确补充以确保颜色深浅一致。

（2）采用印花工艺进行多色染色应先浅后深，有黄、红、蓝、棕、黑。染印第二色时，喷漆应该干燥，使涂料紧贴铝面，否则染料会浸入，出现毛边界限不明等。

（3）为保证着色均匀、色泽一致，铝件阳极氧化处理条件必须一致，染色条件也应一致。

（4）染色液同纯水配制，如用硬水则应加六偏磷酸盐（浓度小于5%），以免沉淀生成。染料应完全溶解，否则着色不均，易出现深色斑点。

（5）着色槽应用非活性材料如搪瓷、陶瓷、不锈钢、玻璃等制成，以免引起化学反应造成染液变质。

（6）严禁油污进入染液中，否则着色表面容易出现条纹或污斑缺陷。

（7）可用混合染料着色，但须注意膜层在染液中可能发生的选择性吸附，使颜色不调和或改变色泽，这样处理的膜层颜色不如用单一染料的耐晒。拼色染应将两种染料分别溶解再置于染浴。凡酸性染料必须用醋酸调节pH值，醋酸加入量依染料浓度而定，染液pH值在4.5-6加入98%醋酸约0.5-1ml/L。

（8）醇溶性染料用乙醇做溶剂溶解。可溶性还原染料染色后，必须在含有亚硝酸钠10g/L，1.84g/cm3硫酸25ml/L，温度为50~60度显色液中显色1分钟。分散染料在水溶液中染色染液须不停地搅动，分散染料中分散橙GR、分散蓝FFR可获得很满意的染色效果。其他分散染色前的阳极氧化铝须用马来酸、乳酸、酒石酸、5-磺酸基水杨酸等处理再染色。

（9）金属铝中含有杂质影响染色，含硅超过25%底膜显灰色，只宜染深色；含镁超过1%染色带暗灰；含锰色淡而且不鲜艳；含铜色纯，含铁、镍、铬太多色彩沉闷。

（10）某些染液中有硫酸存在，会使膜层着色不上。即使硫酸对染料无影响，也会使染料的pH值下降，导致色调的变化。因此，着色前制品的清洗尤为重要。当用碱性染料着色时，氧化膜必须用2%-3%的单宁酸溶液处理，否则着色不上。待着色的氧化膜层不应有指印及易于生成污点的水滴，否则将使这些部位的吸附能力降低。

（11）为提高氧化膜层的吸附能力，特别是要着深色的制品，着色前可在80度的5ml/L硫酸溶液中浸泡1分钟，或在40度下浸泡15分钟。

（12）着色不理想的制品可在50%硝酸或5ml/L硫酸溶液中褪色。某些难于脱除的染料所着色的制品则可在更浓的硫酸或1%的次氯酸钠溶液中漂白，洗涤后重新着色。

（13）着色后必须经封孔处理，这对含铜的合金制品尤为重要。若在0.5%醋酸镍溶液中封孔，制品表面出现的黑斑可通过添加0.5%硼酸或醋酸使封孔液中的pH值降至5.3-5.5，而得到消除或减少到最低限度。

（14）为提高制品表面的光亮度，阳极化前可进行抛光处理，封孔后还可用细绒布等进行抛光或是浸涂熔融的石蜡或是喷涂清漆。

（二）无机染料染色

到目前为止，耐气候性的有机染料并不多，膜层颜色在100度以上高温就会发生改变。而无机染料当温度超过金属的熔点时，其颜色不会发生变化。无机染料着色有一液法和二液法。前者指阳极氧化膜浸入一种溶液中，这种金属盐在膜孔内水化生成色淀而使膜层显色。后者即经阳极氧化的制品先在一种盐溶液中浸渍，清洗够再浸入另一种盐溶液中，两次浸渍吸附的盐发生反应生成一种不可溶的沉淀色料，从而使制品表面显色。部分无机染料着色工艺及配方见表-10。

表-10 部分无机染料着色工艺及配方

颜色	呈色化合物	无机盐名称	用量 g/L	温度/度	时间/min	备注
红褐	亚铁氰化铜	硫酸铜亚铁氰化钾	10-100 10-50	80-90 80-90	10-20 10-20	2CuSo4+[Fe（CN）6]K4→[Fe（CN）6] Cu2+2K2 So4
褐色	铁氰化铜	硫酸铜铁氰化铜	10-100 10-50	80-90 80-90	10-20 10-20	3CuSo4+2[Fe（CN）6]K3→[Fe（CN）6] 2Cu3+3K2 So4
		一乙醇胺氯化镍	27 32	60-70	10
	重铬酸银	硝酸银重铬酸钾	50-100 10-50	75 75	5 10	2 AgNO3+ K2Cr2O7→Ag2 Cr2O7+2 KNO3
深褐色		醋酸钴乙二胺	30 20	80-90	3
		硫酸镍乙二胺	30 20	80-90	5
	硫化铅	醋酸铅硫化铵	100-200 50-100	90 75	5 10	PbAc2+（NH4）2S→PbS+2 NH4Ac
	氢氧化钴	硝酸钴双氧水氨水				2 Co（NO3）2+ H2O2+4NH4OH→Co（OH）3+4 NH4 NO3
黄色	重铬酸铅	醋酸铅重铬酸钾	100-200 50-100	90 90	5 10	PbAc2+ K2Cr2O7→Pb Cr2O7+2 KAc
	铬酸铅	醋酸铅铬酸钾	100-200 50-100	90 75	5 10	PbAc2+ K2CrO4→Pb CrO4+2 KAc
	硫化镉	醋酸镉硫化铵	50-100 50-100	75 75	5 10	Cd Ac2+（NH4）2S→Cd S+2 NH4Ac
白色	硫酸铅	醋酸铅硫酸钠	10-50 10-50	50 60	15 30	PbAc2+ Na2SO4→Pb SO4+2 NaAc
白色	硫酸钡	硝酸钡硫酸钠	10-50 10-50	60 60	15 30	Ba（NO3）2+ Na2SO4→Ba SO4+2 Na NO3
黑色	硫化钴	醋酸钴硫化钠	50-100 50-100	90-100 90-100	10-15 20-30	Co Ac2+Na2S→CoS+2 NaAc
黑色	氧化钴二氧化锰	醋酸钴高锰酸钾	50-100 15-25	90-100 90-100	10-15 20-30	CoAc2+2KMnO4→2 KAc+ CoO+Mn2 O3+2O2↑
蓝色	普鲁士蓝	亚铁氰化钾硫酸铁	10-50 10-100	90-100 90-100	5-10 10-20	Fe2（SO4）3+3[Fe（CN）6]K4→[Fe（CN）6]3 Fe4+6K2SO4
蓝色	普鲁士蓝	亚铁氰化钾氯化铁	10-50 10-100	90-100 90-100	5-10 10-20	4 FeCl3+3[Fe（CN）6]K4→[Fe（CN）6]3 Fe4+12KCl
金黄	三氧化二锰	硫代硫酸钠高锰酸钾	10-50 10-50	90-100 90-100	5-10 5-10
橙黄	铬酸银	铬酸钾硝酸银	5-10 50-100	75 75	10 5	K2CrO4+2AgNO3→2KNO3+Ag2 CrO4
		醋酸铜 1、3-二氨基丙烷	30 15	70-80	5
		醋酸铜乙二胺	30 15	70-80	5
金黄		铬酸锌氟化锌硝酸	4 1.5 3.5	60	10
		草酸铁铵	15-25 适量	40	1-5	pH值5.5-6.5
黄茶色		硫酸亚铁乙二胺	30 15	80-90	5
青铜色		醋酸钴高锰酸钾	20 22	30	5-20	pH值6-7，着色前浸小苏打液10g/L。
金色（浅）金色（深）		草酸高铁铵三水合草酸高铁胺	10 25	50 50	2 2

其他颜色的着色工艺有：先浸入铜盐溶液后浸渍硫化物溶液，或是从硫酸铜和亚砷酸钠之间的反应都可以得到绿色膜层：橙色膜则从酒石酸锑钾和硫化氢反应获得；古铜色可在含有氯化铁的草酸溶液或硫酸亚铁、亚铁氰化钾和高锰酸钾的混合溶液中浸渍获得，生成的氢氧化铁色淀，用没食子酸或焦性没食子酸调和，可使之变为深色。用三氧化铬0.4份、重铬酸钠0.35份、氟化钠0.08份、表面活性剂（C9—烷基酚聚氧乙烯醚）0.5份配成的水溶液，pH值1.8，于50度将经过硬脂酸处理的铝粉（50μm）浸入，可浸染得浅黄色的铝粉。将6份黄金溶于王水，用适量蒸馏水冲淡，另将石灰30份溶于160份蒸馏水，2小时后，将金溶液加入石灰溶液中，静止5-6小时，倒去上层水，得金氯酸钙沉淀；然后加入1000ml的水，再加入硫代硫酸钠，加热10分钟，不可沸腾，过滤后将铝浸入即可染成金黄色。将醋酸钴10-30g/L于50度浸染铝制品2分钟后清洗，再浸入含高锰酸钾5-30g/L溶液，在30度处理2分钟，可得古铜色。交流电解的硫酸膜含有相当数量的游离硫在某些稀盐溶液中，能与重金属化合而使膜层着色，见表-11。着色之前膜层用氨溶液清洗以除去孔隙中残存的硫酸，这样可使生成的硫化物溶解减少，膜层的色调因此加强。

表-11 交流电解硫酸膜在稀盐溶液中着色

盐溶液	颜色	盐溶液	颜色	盐溶液	颜色
1%硝酸银	橄榄棕	2%硫酸铜	绿	1%柠檬酸铋铵	棕
2.5%醋酸铅	深棕红	1%酒石酸锑钾	橙	1%硫酸亚锡	棕黄
1%醋酸镉	黄	1%硫酸亚铁铵	橄榄	1%过锰酸钾	浅黄
1%醋酸钴	黑	1%二氧化硒	金丝雀黄	2%草酸铁铵	黑