鋁合金拉鏈無(wú)鉻化學(xué)氧化著黑色工藝的研究

謝靜靜 唐春保

摘 要：本文開(kāi)發(fā)了一種鋁合金拉鏈化學(xué)氧化著黑色的工藝及溶液配方，探討了化學(xué)著色前的預(yù)處理對(duì)著色效果的影響，研究了著色液組成、pH值、著色溫度及著色時(shí)間等因素對(duì)鋁合金拉鏈化學(xué)著黑色效果的影響。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)探究得出最佳著色液配方及工藝條件為：鉬酸銨15～20g·L-1，氯化銨5～10g·L-1，氟化氫銨2～3g·L-1，pH6～7，溫度40～60℃，時(shí)間4～10min。該工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、成本低、環(huán)境污染小、應(yīng)用前景好。

關(guān)鍵詞：鋁合金拉鏈;化學(xué)氧化;化學(xué)著色

1 前言

鋁合金拉鏈經(jīng)著色以后可得到多種顏色，黑色是其中一種量大而面廣的顏色，可用于服裝和箱包[1]。目前鋁及鋁合金材料氧化膜著色技術(shù)主要有兩種：化學(xué)染色法和電解著色法[2]。這兩者的著色工藝處理設(shè)備復(fù)雜、耗能高、成本高且不適合拉鏈這種小工件。化學(xué)氧化著色技術(shù)，設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗低，適合小工件的著色裝飾。目前鋁合金化學(xué)氧化著色法的研究，在國(guó)內(nèi)外都有不少的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，但是，現(xiàn)有的化學(xué)氧化著色工藝中，大多數(shù)都是使用六價(jià)鉻氧化而獲得的鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜[3]。眾所周知，鉻（VI）具有很大的毒性，是致癌物質(zhì)，長(zhǎng)期跟人體接觸會(huì)對(duì)人體造成傷害。本文采用無(wú)鉻化學(xué)氧化技術(shù)在鋁合金拉鏈上制得黑色的膜層，裝飾效果好，且綠色環(huán)保，對(duì)人體無(wú)害。

2 實(shí)驗(yàn)部分

實(shí)驗(yàn)儀器及主要試劑：

①實(shí)驗(yàn)儀器：天平，燒杯，玻璃棒，量筒，容量瓶，移液管，pH廣泛試紙，恒溫槽，電吹風(fēng)，棉簽;

②主要試劑：鉬酸銨（AR.汕頭市西隴化工），氟化氫銨（AR.廣東光華化學(xué)廠），氨水（CP.天津市廣成化學(xué)試劑有限公司）磷酸鈉（CP.廣東光華化學(xué)廠），氯化銨（AR.廣東光華化學(xué)廠），碳酸鈉（AR.廣東光華化學(xué)廠），氫氧化鈉（AR.廣東光華化學(xué)廠），表面活性劑（CP.廣州市帝業(yè)化工有限公司）;

③實(shí)驗(yàn)試樣：5號(hào)鋁合金拉鏈。

3 化學(xué)著色配方及工藝條件

①工藝流程：鋁合金拉鏈→化學(xué)除油→水洗→化學(xué)氧化發(fā)黑→水洗→干燥→上清漆→烘烤固化→成品;

②化學(xué)除油：磷酸鈉：10～20g·L-1，氫氧化鈉：2～10g·L-1，碳酸鈉：10～30g·L-1，表面活性劑：1～5g·L-1，溫度：50℃，時(shí)間：0.5-2min;

③發(fā)黑著色：鉬酸銨：15～20g·L-1，氯化銨：5～10g·L-1，氟化氫銨：2～3g·L-1，pH：6～7，溫度：40～60℃，時(shí)間：4～10min。

4 結(jié)果與討論

4.1 預(yù)處理的影響

鋁合金表面上的油污及其在空氣中形成的氧化膜對(duì)后續(xù)的著色會(huì)產(chǎn)生影響，所以首先要對(duì)鋁合金進(jìn)行預(yù)處理。一般采用的是堿性化學(xué)除油，主要是除去鋁合金表面的油污，以改善鋁合金表面的不均勻狀況，增加鋁合金拉鏈的表面光潔度。因鋁是兩性金屬，所以化學(xué)除油時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，一般為1min左右，以防過(guò)腐蝕，除油后一定要用水清洗徹底。除油是表面預(yù)處理的重要部分，如果除油不夠充分，直接影響到化學(xué)著色的效果。

4.2 著色液組成及工藝參數(shù)的影響

4.2.1 鉬酸銨的影響

鉬酸銨是著色液的主要成分，是主要成膜物質(zhì)。如果鉬酸銨濃度過(guò)低時(shí)發(fā)黑速度慢，且膜層顏色不均勻;隨著其用量的增加，膜的黑度及上色速度都有所提高，拉鏈著色比較均勻;濃度繼續(xù)提高時(shí)，著色速度加快，膜層均勻、黑色純正，但放置一段時(shí)間后，形成的膜層不穩(wěn)定，顏色開(kāi)始泛黃褪色，因此鉬酸銨的最佳濃度為15～20g·L-1。

4.2.2 氯化銨的影響

氯化銨可以促進(jìn)發(fā)黑膜的形成，該體系的最佳濃度為5～10g·L-1。含量偏低，發(fā)黑速度慢;含量過(guò)高，不利于膜層的穩(wěn)定性，放置一段時(shí)間后，膜層會(huì)出現(xiàn)褪色的現(xiàn)象。

4.2.3 氟化氫銨的影響

氟化氫銨影響黑色膜層的形成，若著色液中不加氟化氫銨時(shí)，不能使鋁合金拉鏈著上黑色膜。加入氟化氫銨可促使鋁合金基體腐蝕，有利于生成黑色膜層。隨著氟化氫銨濃度的提高，發(fā)黑速度加快，但氟化氫銨的水溶液呈酸性，氟化氫銨用量越高，需要氨水中和的用量也越高，綜合成本考慮，氟化氫銨的用量為2～3g·L-1。

4.2.4 pH值的影響

著色液的酸度影響發(fā)黑的速度以及均勻性，由于實(shí)驗(yàn)材料是鋁合金拉鏈，酸度過(guò)高或者過(guò)低，都有可能腐蝕基體。本體系采用1：1的氨水調(diào)節(jié)著色液的pH，如果pH<6時(shí)，發(fā)黑速度快，但膜層的結(jié)合力不夠好;pH>7時(shí)，發(fā)黑速度會(huì)減慢，且膜層顏色不均勻。因此，本體系最佳pH范圍在6～7。此體系不能用氫氧化鈉取代氨水去調(diào)節(jié)pH值，采用氫氧化鈉調(diào)pH值，著不出均勻的黑色膜層。

4.2.5 溫度的影響

溫度影響發(fā)黑的速度。溫度小于40℃時(shí)，由于反應(yīng)速度慢，形成的膜較薄，膜層顏色不夠純黑;隨著溫度的升高，成膜反應(yīng)速度加快，當(dāng)溫度大于60℃，由于反應(yīng)速度過(guò)快，不利于膜層的結(jié)合力。因此，為得到均勻的、牢固的黑色膜，著色溫度最佳范圍為40～60℃。

5 結(jié)論

本文采用化學(xué)氧化的方法對(duì)鋁合金拉鏈發(fā)黑著色，著出的膜層黑度純正，裝飾效果好，整個(gè)工藝流程操作方便，生產(chǎn)效率較高，且工藝體系不含鉻（VI），綠色環(huán)保，對(duì)人體無(wú)害，適合推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]回林祥，高競(jìng)，周玉林，何萬(wàn)印.新型稀土鋁合金拉鏈的研制[J].稀土，1988（02）：64-65.