【正文】 082022 FH 電鍍工藝學 10136 92 封閉處理是使。未封閉或封閉不良的陽極氧化膜 ， 短時間內(nèi)就可能出現(xiàn)污斑和腐蝕 。 在固定電壓和溫度的前提下 ， 隨著時間延長 ，色調(diào)將加深 。在鎳錫混合鹽著色時，溫度和時間不變，交流電壓與著色色調(diào)的關系，如表 269所列。隨著電壓升高，電流增大，著色速度加快，色調(diào)加深；在有的溶液中，電壓升至某一值時色調(diào)最深，繼續(xù)加大電壓則反而變淺。促進劑和穩(wěn)定劑大多數(shù)為專利商品。在鋸鹽或鎳鍋混合鹽溶液中，穩(wěn)定劑能有效地防止亞錫的氧化和水解，保持著色穩(wěn)定。 (3) 促進劑和穩(wěn)定劑 促進劑在鎳鹽溶液中起催化作用，促使鎳離子在 pH值為 1左右能順利析出，井保持良好的著色均勻性和重現(xiàn)性。硼酸可以在膜孔中起緩沖作用，在鎳鹽著色液中不加硼酸則鎳不能析出。同時可防止硫酸亞錨水解。但是高錳酸鉀在酸性著色液中會自催化還原，故很不穩(wěn)定，消耗量也較大。主鹽濃度不宜過高，如銅鹽著色液中硫酸銅含量偏高時，色彩雖然紅艷，但著色不均勻，色差較大。著深色時可采用較高濃度，例如著黑色的鎳鹽含量可從 25g／ L~30g／ L提高到 40g／ L以上。 082022 FH 電鍍工藝學 10136 87 (8) 形狀或合金成分差別大的零件不宜在同一槽內(nèi)著色，同一根極桿上應處理相同成分的鋁材。一般采用機械攪拌，尤其是含亞錫鹽的溶液不宜用壓縮空氣攪拌。在生產(chǎn)中，可以通過恒定電壓和溫度，改變著色時間來獲得各種色調(diào)的氧化膜，也可以固定著色時間和溫度，改變電壓來實現(xiàn)。為保持色調(diào)的重現(xiàn)性，最初的起步操作很重要，應以用一方式進行，最好采用自動升壓裝置。 082022 FH 電鍍工藝學 10136 86 (6) 零件在著色液中，最好先不通電停放 1min~2min，讓金屬離子向膜孔內(nèi)擴散。 (5) 著色應在氧化后立即進行，不宜在清水中浸泡或空氣中停留長時間，以免著色困難，此時可在氧化液中浸數(shù)分鐘再清洗后著色。m~15 181。 m，著黑色要大于 10 181。 082022 FH 電鍍工藝學 10136 85 (3) 著色與氧化采用同一掛具，不導電部分應絕緣，不宜用鈦質(zhì)材料，以防止接觸部位著不上色；掛具必須有足夠的導電面積并接觸牢固，防止松動移位。 (2) 對極采用比鋁電極電勢正的材料，一般用惰性材料或不溶于溶液的材料，如石墨、不銹鋼；也可用能溶的金屬材料，如鎳鹽著色液中用鎳，錫鹽著色液中用錫，對極形狀為棒、條、管或網(wǎng)格狀，在槽內(nèi)排布應均勻。鎳錫混合鹽溶液則將上述兩種溶液混合即可，或在錫鹽溶液中直接溶人硫酸鎳。鎳鹽溶液配制時先溶解硫酸鎳和硼酸，加硫酸酸化，再加穩(wěn)定劑、促進劑。6H2O 硫酸亞錫 SnSO4 硼酸 H3BO3 硫酸 H2SO4(d=) 穩(wěn)定劑 ADL— DZ 35~40 10~12 25~30 20~25 15~20 20~30 10~15 3~10 黑色 銅鹽 硫酸銅 CuSO4 L－ 1 溫度 /℃ 電壓／ V 時間／ min 顏 色 鎳錫鹽 硫酸鎳 NiSO47H2O 硫酸銨 (NH4)2L－ 1 溫度 /℃ 電壓／ V 時間／ min 顏 色 鎳鹽 硫酸鎳 NiSO4 082022 FH 電鍍工藝學 10136 82 2．工藝規(guī)范 部分交流電解著色的工藝規(guī)范，如表 268所列。銀鹽著色的膜層呈金黃色或黃綠色，溶液對雜質(zhì)比較敏感，鋼離子多時膜的頗色偏紅，氯離子會沉淀銀，造成著色困難。鎳錫混合鹽著色能綜合鎳鹽穩(wěn)定和錫鹽分散能力好的優(yōu)點；色系更完整，可以獲得從香檳色、青銅色、咖啡色、古銅色、黑褐色直至純黑色；著色的均勻性和重現(xiàn)性均好。鋁鹽著色的膜層可得到淺青銅色至黑色，溶液分散能力好，膜層色調(diào)均勻穩(wěn)定，色差少，但亞錫容易氧化和水解沉淀。 082022 FH 電鍍工藝學 10136 81 鎳鹽著色可形成青銅色系列的膜層。 1．著色液的選擇 凡在水溶液中能電沉積的金屬均可用于電解著色。 電解著色膜具有很好的耐光性、耐候性和耐磨性。 082022 FH 電鍍工藝學 10136 80 電解著色膜的色調(diào)因溶液金屬鹽不同而異。有人推測析出金屬呈金屬溶膠體或凝腔體狀態(tài)存在，金屬膠體是阻抗增加的直接原因。至于析出物是金屬還是金屬氧化物，存在不同看法。同時由于阻擋層具有單向?qū)щ姷陌雽w特性，能起整流作用，對極電勢愈負，鋁上電流負成分愈多。但是阻擋層是沒有化學活性的，故普遍采用交流電的極性變化來活化阻擋層 。國外著名的專利工藝配方有： Kalcolor法、 Duandie300法、 Yeroxal法等 . 082022 FH 電鍍工藝學 10136 77 26． 4． 3 電解 著色 鋁及鋁合金經(jīng)陽極氧化取得氧化膜之后，再在含金屬鹽的溶液中進行電解，使 金屬離子在膜孔底部還原析出 而顯色的方法，稱為 電解著色 ，又稱為二次電解著色或二步法電解著色。這類溶液常含有特殊的有機酸如磷基水楊酸、氨基磺酸、草酸等。在硫酸溶液中陽極氧化，也可以得到不同的著色膜。例如在硫酸溶液中陽極氧化，含鉻大于 ％的鋁合金可以得到金黃色膜層；鋁錳系合金得到褐色膜；而鋁硅系合金按含硅量不同可以得到淺灰、深灰、綠色直至黑色。 082022 FH 電鍍工藝學 10136 75 整體著色可以是合金自身發(fā)色。曾廣泛應用于建筑材料業(yè)，適合室外裝飾。這種著色法的 色素體存在于整個膜壁和阻擋層中 ，故稱為 整體著色 ，如圖 267所示。 082022 FH 電鍍工藝學 10136 74 26． 4． 2 整體 著色 整體著色是指鋁及鋁合金在陽極氧化的同時也被著上顏色。 染色膜可進行熱水封閉、水蒸汽封閉或醋酸鹽溶液封團。熱染時著色速度快，色牢度提高；溫度過高由于水化反應，膜處于半封閉狀態(tài)，上色反而變慢。 082022 FH 電鍍工藝學 10136 73 染色液濃度較低時有利于染料分子滲透進入孔隙深處；較高濃度染色，一般深色較多，封閉時容易流色。當用堿性染料染色時，氧化膜必須用 2％ 3％丹寧酸溶液處理，否則染不上色。 零件陽極氧化后在冷水中清洗 (禁用熱水，也不得手摸 )。 082022 FH 電鍍工藝學 10136 71 表 267 有機染料染色工藝規(guī)范 顏色 染料名稱 含量 /g所以，有機染色時 化學吸附是主要的 。 2．有機染料染色 有機染料分子 除物理吸附于膜孔外 ，還能與氧化鋁發(fā)生化學作用，使反應生成物進入孔隙而顯色。溶液溫度為室溫或加熱至 50 ℃ ~60 ℃ ，每次漫漬 5min~l0min。 5H2O 10~50 高錳酸鉀KMnO4 10~15 氧化錳 白 醋酸鉛 Pb(C2H3O2)2 30~50 硫酸鈉Na2SO4 10~50 硅酸鉛 藍 亞鐵氰化鉀K4Fe(CN)6 3H2O 100~200 重鉻酸鉀K2Cr2O7 50~100 重鉻酸鉛 橙 硝酸銀 AgNO3 50~100 鉻酸鉀K2CrO4 5~10 鉻酸銀 棕 硫酸銅 CuSO4L－ 1 成 分 含量／ g無機鹽著色工藝規(guī)范，列于表 266。 1．無機鹽著色 無機鹽著色主要 依靠物理吸附作用 ，鹽分子進入孔隙發(fā)生化學反應而得到有色物質(zhì)。由于化學著色的色素體處于多孔層的表面部分，故耐磨性較差，大多數(shù)有機染料還易受光的作用而分解褪色，耐久性差。氧化膜的多孔層有巨大的表面積，依賴分子間力進行的吸附稱為物理吸附，其吸附力較弱；氧化膜與色素體依靠化學鍵形成或以絡合物形式結(jié)合的稱為化學吸附，這類吸附比較牢固。 082022 FH 電鍍工藝學 10136 66 26． 4陽極氧化膜的著色 26． 4． 1 化學 著色 鋁陽極氧化膜的多孔層具有很高的化學活性，可以進行化學著色或染色，又稱吸附著色。 有人認為鈦鹽法氧化是由于水解形式的 Ti(OH)4沉積于膜孔中顯白色而類似瓷釉；也有人認為是樹枝狀結(jié)構(gòu)所造成的。溶液中草酸鈦鉀含量不足時，取得的膜層疏松甚至粉化；草酸含量低時膜層薄，過高則膜溶解加快而出現(xiàn)疏松。 082022 FH 電鍍工藝學 10136 65 溶液的 pH值應控制在 ~。2H2O 2g/L~5g/L 時間 30min~60min 氧化開始的陽極電流密度為 2A／ dm23A／ dm2，在 5min ~10min內(nèi)調(diào)節(jié)電壓至 90V~110V，而后保持電壓恒定，讓電流自然下降。草酸鈦鉀法陽極氧化工藝規(guī)范如下 ： 草酸鈦鉀 TiO(KC2O4)2在電子顯徽鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)膜呈樹枝狀結(jié)構(gòu)，光波在這類結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生漫反射而顯現(xiàn)白色不透明的瓷釉質(zhì)感。 082022 FH 電鍍工藝學 10136 63 在以鉻酸為主的溶液中，鉻酸是影響膜成長的主要因素，隨著鉻酐含量增加，膜由半透明向灰白色轉(zhuǎn)變，瓷質(zhì)效果增強；硼酸有益于膜的生長，使外觀呈乳白色，含量過高則氧化速度變慢而膜帶霧狀；隨著草酸含量增加，膜的釉色加深，過高則又趨向透明。 26． 3． 6 瓷質(zhì)陽極氧化 1．鉻酸硼酸法 鉻酸硼酸法所用溶液組分簡單，價格低廉，氧化膜韌性較好，但其硬度低，約為 HV l20~140，陽極氧化工藝規(guī)范如下： 082022 FH 電鍍工藝學 10136 62 鉻酐 CrO3 3％ /L~4％ /L 電流密度 ~ 硼酸 H3BO3 1g／ L~3g／ L 電壓 40V~80V 溫度 38℃ ~45 ℃ 時間 40min~60min 氧化開始的陽極電流密度為 2A／ dm2~3A／ dm2，在 5min ~l0min內(nèi)逐步將電壓上升至 40V~80V，在保持該電壓范圍內(nèi)，調(diào)整電流密度至 ／ dm2~／ dm2，直至氧化結(jié)束。在固定頻率的條件下，改變通斷比對膜厚無明顯影響，對膜的硬度和耐擊穿電壓的影響亦無規(guī)律。 表 265 不同通斷比下陽極氧化膜的性質(zhì) 頻率／ Hz 溫度／ ℃ 通斷比 電壓／ V 膜厚 /181。 082022 FH 電鍍工藝學 10136 60 在硫酸 170g／ L~220g／ L、草酸 18g／ L~26g／ L的溶液中，室溫條件下采用直流疊加方波脈沖電流對鋁恫系合金2All (含 ％ ~％ )進行硬質(zhì)陽極氧化，陽極平均電流密度 3A／ dm2，氧化時間 30min。如果使用單一的脈沖方波電流，中間沒有電流恢復效應。這時在 E2的作用下，電流又重新導通并上升至i2 ，生成尺寸較小的晶胞。在電壓 E1范圍內(nèi)進行陽極氧化，膜的晶胞尺寸增大，阻擋層加厚。電流 i2對應于電壓 E2，電流逐漸增加的這段時間稱為恢復時間。趨近于零。 圖 265 恢復效應 膜的晶胞尺寸增大 膜的生長幾乎停止 阻擋層化學溶解 電流又重新導通 生成尺寸較小的晶胞 082022 FH 電鍍工藝學 10136 59 在陽極氧化過程中，當電壓 E1作用于鋁時，短時間內(nèi)起始電流很大，在通過一個最小值后，達到穩(wěn)定 i1。 082022 FH 電鍍工藝學 10136 58 采用 直流疊加方波脈沖 對鋁銅系合金進行硬質(zhì)陽極氧化時，即使 溶液溫度為 20℃ ~30 ℃ ，膜層的顯微硬度仍能達到 HV 400以上。由于減少了大量的氣態(tài)氧和氫，使溶液容易接觸到鋁基體，使阻抗減小；形成的水又改善了冷卻效果，使溫度上升緩慢，膜的溶解速度下降，保證了膜的致密和獲得較大的厚度。當直流電氧化時，外加電源的電壓一直增加，也即電容器一直處于充電狀態(tài)，電容器的電量隨電壓的增加而增加，邊角處就容易放電、發(fā)熱而燒焦。 3．電源的改進 硬質(zhì)陽極氧化除采用直流電源外，還可以采用交直流疊加或直流疊加方波脈沖電流，對改善膜層性能和提高氧化溫度均有所幫助。含銅量增加特使膜層孔隙串明顯上升，而硬度則下降。如果電流密度太低則膜層成長慢，化學溶解時間長，膜層硬度降低。在膜厚相同的情況下，較高電流密度將取得較硬的氧化膜。純鋁 (含包鋁層 )則宜在 6℃ ~11 ℃ 時進行氧化，因為 0 ℃ 左右氧化所得膜的硬度和耐磨反而降低。變形鋁合金一般溫度控制在－5℃ ～ 10 ℃ ，視合金牌號而定，溫差以： 177。隨著溶液溫度升高，膜的溶解速度加快。如 2Y12 (即 LYl2)應采用高濃度的硫酸溶液 (300g／ L~350g／ L)。 3．工藝因素的影響 (1) 硫酸濃度 硫酸濃度較低時，膜層硬度較高，對純鋁尤為明顯。 082022 FH 電鍍工藝學 101