1、氧化染色的原理
陽極氧化膜是由大量垂直于金屬表面的六邊形晶胞組成,每個(gè)晶胞中心有一個(gè)膜孔,并具有極強(qiáng)的吸附力,當(dāng)氧化過的鋁制品浸入染料溶液中,染料分子通過擴(kuò)散作用進(jìn)入氧化膜的膜孔中,同時(shí)與氧化膜形成難以分離的共價(jià)鍵和離子鍵。這種鍵結(jié)合是可逆的,在一定條件下會發(fā)生解吸附作用。因此,染色之后,必須經(jīng)過封孔處理,將染料固定在膜孔中,同進(jìn)增加氧化膜的耐蝕、耐磨等性能。
2、陽極氧化工藝對染色的影響
在氧化染色整個(gè)流程中,因?yàn)檠趸に囋蛟斐扇旧涣际潜容^普遍的。氧化膜的膜厚和孔隙均勻一致是染色時(shí)獲得均勻一致顏色的前提和基礎(chǔ),為獲得均勻一致的氧化膜,保證足夠的循環(huán)量,冷卻量,保證良好的導(dǎo)電性是舉足輕重的,此外就是氧化工藝的穩(wěn)定性。
硫酸濃度,控制在180—200g/l。稍高的硫酸濃度可促進(jìn)氧化膜的溶解反應(yīng)加快,利于孔隙的擴(kuò)張,更易于染色;
鋁離子濃度,控制在5—15 g/l。鋁離子小于5g/l,生成的氧化膜吸附能力降低,影響上色速度,鋁離子大于15g/l時(shí),氧化膜的均勻性受到影響,容易出現(xiàn)不規(guī)則的膜層。
氧化溫度,控制在20℃左右,氧化槽液的溫度對染色的影響非常顯著,過低的溫度致使氧化膜的膜孔致密,染色速度顯著減緩;溫度過高,氧化膜蔬松,容易粉化,不利于染色的控制,氧化槽的溫差變化應(yīng)在2℃以內(nèi)為宜。
電流密度,控制在120—180a/m2。電流密度過大,在膜厚一定的情況下,就要相應(yīng)地縮短鋁制品在槽中的電解時(shí)間,這樣,氧化膜在溶液中的溶解減少,膜孔致密,染色時(shí)間加長。同時(shí),膜層容易粉化。
膜厚,染色要求氧化膜厚度一般在10µm以上沖溶液。膜厚過低,染色容易出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象,同時(shí)在要求染深色顏色(如黑色)時(shí),因?yàn)槟ず癫粔?,?dǎo)致染料的沉積量有限,無法達(dá)到要求的顏色深度。
總而言之,陽極氧化作為染色的前工序,是染色的基礎(chǔ)。陽極氧化的問題在染色之前,我們很難看到或者根本無法看到,一旦染上色之后,我們會清晰地看到諸如顏色不均勻的現(xiàn)象。而此時(shí),生產(chǎn)工作者往往會把問題的原因歸于染色的不正常,而忽略在氧化工藝上尋找原因。
1、染色前的水洗
陽極氧化之后,氧化膜的膜孔中殘留有硫酸溶液,因此,染色之前必須將鋁制品徹底清洗干凈。避免給染色槽帶人雜質(zhì)離子,尤其是磷酸根離子、氟離子等,在染色槽之前設(shè)立純水清洗,并且要對水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控是十分必要的。
2、染色槽的配制
在染色所用的染料中,大多數(shù)是有機(jī)染料,有機(jī)染料容易發(fā)霉。為有效地防止槽液發(fā)霉,配制槽液前,可以用漂白粉,苯酚一類的藥物將槽體消毒。配制槽液時(shí),加人防霉劑可以有效地延長染色液的使用時(shí)間。槽液配好之后要存放數(shù)小時(shí),才能投入使用,為保證ph值穩(wěn)定,可以加入醋酸——醋酸鈉緩。
3、染色過程控制
(1)溫度
染色過程中,染色速率隨溫度的升高而加快,因此,染一定深度的顏色所需的時(shí)間隨溫度升高而縮短。同時(shí),槽液溫度上升,同步封孔也會加快,如果溫度過高,同步封孔過快,在染料分子還未有足夠量吸附在膜孔中,染料的積聚就會因氧化膜的膜孔閉合而中止,無法達(dá)到要求的深度,而相對較低的溫度下染色,可以染出更深的顏色,但相應(yīng)的時(shí)間要長,因而,針對不同的色澤要求,可以適當(dāng)調(diào)整染色溫度,避免染色時(shí)間過長或過短。
(2)染料濃度
根據(jù)吸附定律,在一定工作條件下,染料在陽極氧化膜上的吸附量隨著染料濃度的提高而增大。不過,這一規(guī)律只在氧化膜本身還具有吸附能力時(shí)適用。對于不同深度的顏色,染料濃度也應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整,在最初配制槽液時(shí),盡可能配制較低濃度的溶液,隨著生產(chǎn)的進(jìn)行,染料不斷地消耗,要不斷補(bǔ)充消耗的部分,補(bǔ)充時(shí)要少量多次。如果對染料進(jìn)行濃度測定,要考慮雜質(zhì)離子的影響,實(shí)際的有效濃度跟檢測可能有較大差別,因此,要定期對染色槽的實(shí)際染色力進(jìn)行對比檢測。
為保證穩(wěn)定的染色力,生產(chǎn)一段時(shí)間后,可以部分的更換槽液。
(3)時(shí)間
跟電解著色一樣,當(dāng)其它條件不變時(shí),顏色隨時(shí)間的延長逐漸加深,一般情況,當(dāng)氧化條件確定,染色液濃度、溫度等確定。我們只有通過調(diào)整染色時(shí)間以獲得客戶要求的顏色深度,如果染色時(shí)間太短就已獲得所要求的顏色,這存在兩點(diǎn)弊端,一是上色太快,要獲得均勻一致的顏色不容易;二是上色太快,所獲得的顏色耐侯性不夠。染色時(shí)間太長,或者無論染多長時(shí)間都不能獲得要求的顏色深度,此時(shí)我們要考慮氧化膜是不是太薄或者染料濃度太低。
(4)ph值
一般要求ph值是5~6,穩(wěn)定的ph值對染色非常重要,對混合染料尤其如此,不同的ph值,可能會有不同的色調(diào),為加強(qiáng)ph值的穩(wěn)定性,在配制槽液時(shí)加入緩沖溶液是一種可行的辦法,同時(shí)要加強(qiáng)染色前的水洗,避免帶人酸性物質(zhì)。
4、染色后水洗
染色之后,要將鋁制品進(jìn)行水洗,以除去附在鋁制品表面的浮色,此時(shí)要注意水洗槽的水質(zhì),因?yàn)槿玖戏肿优c氧化膜的結(jié)合是可逆的,當(dāng)水中存在較多雜質(zhì)離子時(shí),會促使染料分子與氧化膜分離進(jìn)入水中,此時(shí)就表現(xiàn)出褪色,這種褪色往往是不均勻的,最終導(dǎo)致同一支料上產(chǎn)生色差。
封孔處理
封孔處理是陽極氧化不可缺少的一部分,在氧化染色后,唯有進(jìn)行封孔處理才能保證染色膜的原有顏色,封孔工藝可以有多種,蒸氣封孔、熱水封孔、中溫封孔都是不錯(cuò)的選擇,部分染料還可以選擇冷封孔工藝。封孔后也可能會因?yàn)橥噬诡伾^封孔前略為變淺。
陽極氧化工藝流程中,我們可以通過調(diào)控以上方面來控制著色的色差問題。然而,關(guān)鍵問題是,我們究竟應(yīng)該調(diào)整多少呢?調(diào)整的方向在哪呢?有沒有什么方法可以得到精確的數(shù)值以供參考呢?我們希望解決這些實(shí)際的問題。
如今,越來越多做陽極氧化的企業(yè)選擇彩譜測色儀檢測工藝流程。使用彩譜測色儀檢測顏色的偏差數(shù)據(jù),從而對每個(gè)流程進(jìn)行相應(yīng)精準(zhǔn)的調(diào)整。每一次調(diào)整,儀器都能以數(shù)值的方式、準(zhǔn)確記錄顏色的相應(yīng)變化,以此來判定調(diào)整的幅度大小,代替了人眼大致粗略的感知。
同時(shí),彩譜測色儀也可以應(yīng)用于來料的檢測,從源頭控制生產(chǎn)過程中的色差問題。
簡單介紹幾個(gè)陽極氧化行業(yè)正在使用彩譜測色儀監(jiān)控色差的案例。
序號 |
被測物體 |
公司名稱 |
使用型號 |
1 |
手機(jī)蓋板、平板蓋板 |
VIVO、OPPO等 |
CS-660 |
2 |
無屏電視金屬殼 |
宏基(Acer),極米等 |
CS-580和CS-380 |
3 |
數(shù)碼相機(jī)相框 |
聯(lián)想,三星等 |
CS-660和CS-380和CS-300 |
4 |
汽車配件等 |
北京現(xiàn)代、大眾等 |
CS-580 |
5 |
數(shù)碼相機(jī)、音響等 |
SONY, PHILIPS, ONKYO等 |
CS-380 |
6 |
五金配件 |
ADIDAS, NIKE ,全友家私等 |
CS-280和CS-380 |
7 |
原料 |
iphone,柏斯琴行等 |
CS-660
|
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