純鋁陽極氧化染色

程滬生

（廣州大道北同和街云濤花園七幢404 室，廣東 廣州 510515）

純鋁陽極氧化染色

程滬生

（廣州大道北同和街云濤花園七幢404 室，廣東 廣州 510515）

介紹了一種純鋁硫酸型陽極氧化染色工藝。工藝流程主要包括：機械拋光，化學除油，出光，電解拋光，浸磷–鉻酸，陽極氧化，氨水中和，染色，顯色，封閉。給出了各工序的工藝條件。指出了染色工藝中出現(xiàn)的故障及解決辦法。

鋁；陽極氧化；硫酸；染色；故障處理

Author’s address: Room 404, 7th Block, Yuntao Garden, Tonghe Street, North of Guangzhou Road, Guangzhou 510515, China

1 前言

鋁在空氣中極易生成一層氧化膜，但這層自然生成的氧化膜疏松多孔，極薄，且不均勻，耐腐蝕性不強，故需表面處理，陽極氧化便是其中之一。鋁件陽極氧化的方法很多，有化學氧化法、電化學氧化法等。電化學氧化法又分硫酸型、鉻酸型、草酸型及瓷質陽極氧化型等。本文介紹一種純鋁裝飾性硫酸型陽極氧化染色法，供同行參考。

2 純鋁裝飾性硫酸型陽極氧化染色工藝流程

機械拋光—上掛具—化學除油—出光—電解拋光—浸稀磷–鉻酸液—陽極氧化—氨水中和—染色—浸顯色液—封閉。

3 純鋁陽極氧化各工步要點及工藝規(guī)范

3. 1 機械拋光

用φ150 ～ 200 mm的布質拋輪(100 ～ 150層)進行拋光，拋輪線切速為20 ～ 25 m/s。先用白油拋光，后用白粉拉一下(即用白粉拋一下，除去零件表面上殘留的白油)。

3. 2 上掛具

上掛具前檢查掛具上氧化膜是否在堿液中除盡，否則不可上掛具。零件上掛具應夾緊，以免因脫電而造成廢品。

3. 3 化學除油

磷酸三鈉 40 ～ 50 g/L

硅酸鈉 5 g/L

θ 70 ～ 80 °C

t 0.6 ～ 1.0 min鋁是兩性金屬，在酸、堿中均可溶解，在 NaOH強堿性液中反應非常劇烈，因此，鋁件去油基本上不采用強堿，以免零件過腐蝕。在去油液中加入適量的硅酸鈉可去除表面的礦物油污，但去油后的零件一定要用熱水清洗，方可洗盡零件上殘留的硅酸鈉。

3. 4 出光

硫酸 3% ～ 5%(質量分數(shù))

θ 20 ～ 25 °C

t 10 ～ 15 s稀硫酸可除去零件表面上的殘留油污及黏附在表面的堿性鹽，使零件表面清潔光亮。

3. 5 電解拋光

磷酸 85 ～ 88 mL/L

鉻酸 12 ～ 15 g/L

θ 85 ～ 90 °C

Ja5 ～ 7 A/dm2

第一次電解拋光時間t120 ～ 30 s

第二次電解拋光時間t240 ～ 60 s

第三次電解拋光時間t360 ～ 120 s

注：按需要可分2或3次拋光。

鉻酸具有強氧化性能，能對零件表面進行化學性的“切削”，而槽中磷酸能保護低洼處不受到“切削”，使表面峰處被鉻酸腐蝕掉，從而獲得平整光亮的表面。電解拋光時，表面上產生臨時性的鈍化膜(鉻酸所致)可避免零件再次氧化。電解拋光工序全部完成后，先用熱水清洗，再用冷水清洗后流入下道工序。

3. 6 浸稀磷–鉻酸液

磷酸 45 mL/L

鉻酸 20 g/L

θ 70 ～ 75 °C

t 30 s

磷酸和鉻酸可去除零件在拋光過程中產生的疏松、易脫落的氧化膜，使零件表面光亮。

3. 7 陽極氧化

硫酸 165 ～ 175 g/L

θ 0 ～ 3 °C

Ja0.5 ～ 0.8 A/dm2

U 19 ～ 20 V

t 40 ～ 60 min

零件在掛具上應夾緊，確保氧化質量。氧化時如中途停電，應立即將零件出槽，以免零件在不通電的情況下被硫酸溶解。

3. 8 氨水中和

氨水 1% ～ 2%(質量分數(shù)，下同)

去離子水 98% ～ 99%

t 5 ～ 10 min

氨水可以中和氧化膜孔隙中的殘留酸液，并能提高染色時染料的牢固度。

3. 9 染色

23K金黃色色素 0.4 g/L

冰醋酸 0.2 mL/L

θ 20 ～ 25 °C

pH 5 ～ 6

t 2 ～ 3 min

將1 g印地素金黃與2.5 g印地素橘黃均勻混合，制成23K金黃混合色素。染色后的零件可直接浸入顯色液中顯色。若色澤太淡，可將零件放回染色液中再次染色，直到色澤與色板基本相同為止。

3. 10 顯色

硫酸 20 g/L

亞硝酸鈉 10 g/L

θ 20 ～ 25 °C

t 1 min

亞硝酸鈉在顯色液中是一種還原劑，可使色素充分發(fā)揮色素作用。

3. 11 封閉

方法：在100 °C的去離子水中處理40 min。

染色時，有機染料并無化學反應發(fā)生，而是存積在被氧化生成的孔隙內，經(jīng)高溫處理后固定在氧化膜層中，提高染料附著強度，同時也降低染色后的膜層對污物的吸附性，提高耐腐蝕性，使產品顏色經(jīng)久不變。

3. 12 氧化膜層的質量標準

3. 12. 1 厚度

按本工藝操作，氧化膜的厚度基本上在20 ～ 25 μm。膜層為20 μm則達標。

3. 12. 2 耐酸

室溫下，在w = 30%的HNO3溶液中浸漬15 min，金黃色不變?yōu)檫_標。

3. 12. 3 耐堿

22 °C下，在w = 10%的NaOH溶液中浸漬45 s，氧化層不起泡為達標。

3. 12. 4 耐重鉻酸鉀

零件在下列溶液中浸漬15 min，零件表面不出現(xiàn)綠色為達標。

重鉻酸鉀 3 g

鹽酸 25 mL

去離子水 75 mL

θ 20 ～ 25 °C

3. 12. 5 耐汗水

人工汗水配方為：

氯化鈉 3.8 g/L

尿素 0.55 g/L

硫化鈉 0.30 g/L

氫氧化鉀 0.90 g/L

葡萄糖 0.20 g/L

醋酸 0.5 mL/L

氨水 0.1 mL/L

去離子水 1 000 mL

pH 4 ～ 5

θ 45 °C

t 48 h氧化件在48 h內不變色則合格。要求不高、不與人體接觸的鋁氧化件，可免去人工汗水試驗。

3. 12. 6 耐工業(yè)氣體

氧化件在45 °C的1%(質量分數(shù))亞硫酸溶液中浸泡48 h，不變色則合格。

4 硫酸型鋁陽極氧化染色工藝流程中常見故障及其解決方法

硫酸型鋁陽極氧化染色工藝常見故障的原因及其處理方法如表1所示。

表1 常見故障的原因及解決方法Table 1 Origins and solutions of common troubles

[ 編輯：吳定彥 ]

Anodic oxidation and dyeing of pure aluminum //

CHENG Hu-sheng

A process of sulfuric acid anodic oxidation and dyeing of pure aluminum was introduced. The process flow mainly includes mechanical polishing, chemical degreasing, bright dipping, electrolytic polishing, immersion in phosphoric–chromic acid, anodic oxidation, neutralization with ammonia, dyeing, color developing, and sealing. The technological conditions of individual procedure were given. Troubleshooting for the dyeing process was presented.

aluminum; anodic oxidation; sulfuric acid; dyeing; troubleshooting

TQ153.6; TG177

B

1004 – 227X (2010) 09 – 0033 – 03

2010–02–09

程滬生（1932–），男，高級工程師，主要從事金屬及非金屬電鍍工作。

作者聯(lián)系方式：(Tel) 020–37352653。