浅谈铝阳极氧化膜的化学染色

五金氧化分公司 罗跃鹏/文

摘 要：介绍了化学染色机理，从化学预处理、氧化、染色、封孔等方面详细分析了生产过程中影响染色效果的各种因素，从而阐明好的染色效果是集各步骤上乘工作质量之大成。

关键词：阳极氧化膜 化学染色 机理 影响因素

Chemical coloration of anodize

Anodize factory- Luo Yaopeng

Abstract: introduce the principles of anodize. Analysis the factors that affect the pre-treatment, anodize, coloration, and hole sealing. Good anodize needs perfect work on each above steps.

Key words: Anodize film chemical coloration principles factors

铝的阳极氧化膜（一般指直流硫酸阳极氧化膜）通常是无色透明的多孔型膜，利用阳极氧化膜的微孔可以方便地实现着色处理。阳极氧化膜的着色有很多方法，工业化着色的方法大体可以分为三类：整体着色、电解着色和化学染色。

整体着色也称自然发色，由于该方法能耗大、成本高、色种有限目前己很少使用。电解着色是以硫酸透明阳极氧化膜为基础。在含金属盐的溶液中用直流或交流进行的着色处理。电解着色耐磨、耐蚀、耐光。但工艺成熟易控制的色调仅有古铜、黑色、金黄、枣红等几种，而且成本较高。目前一般在建材工业中应用。化学染色亦称吸附着色，由于阳极氧化膜孔隙率高、吸附能力强、易染色的特点，此种染色法便应运而生。染色法的上色速度快，操作简单方便，颜色特别丰富而色泽鲜艳。随着铝制品的工业应用（室内）与日常生活运用范围的不断扩大，化学染色的方法以独特的优势得到迅速发展和广泛应用。

本文结合实际工作所遇到的各种问题，简要谈谈化学染色的影响因素。

一、化学染色基础

化学染色可分为有机染料染色和无机染料染色，后者由于颜色有限等原因，在生产中很少使用，化学染色主要是指有机染料染色。铝阳极氧化膜的化学染色主要取决于三种因素的相互作用：

1、氧化膜的多孔性和孔壁具有活性；

2、染料具有表面活性；

3、氧化膜孔对染料有吸附能力。

由于化学染色是在铝阳极氧化膜孔中进行的，因此染色膜层要求具有足够的孔隙率，同时膜孔内壁保持有一定的活性。铝在硫酸溶液中得到的直流阳极氧化膜无色透明而多孔，最适宜于染色，用于染色的氧化膜需具有一定厚度，一般装饰性染色氧化膜厚度为7～12um，较薄的膜层只能染很浅的颜色，而多孔膜厚达到12um时，只要着色条件适当，一切需要的色调都可以染得出来。

化学染色一般都是在水溶液中进行，要求选用的染料能溶于水，所有水溶性有机染料均具有表面活性，这就使染料在水溶液中有向铝氧化膜表面聚集的趋势，因为染料分子中高比率的碳氢结构产生疏水作用，使染料分子有从水介质中逃逸而向膜表面聚集的趋势。同时，染料与膜之间的张力小于水与膜之间的张力，也使染料有向阳极膜溶液界面聚集的趋势，这些特点还使铝阳极膜在染液中的吸附具有了自稀溶液中吸附的特性。

化学染色遵循物质的吸附理论，吸附包括物理吸附和化学吸附。氧化膜的组成是非晶态的氧化铝，其靠近铝基体的为致密的阻挡层，上面生长着呈喇叭状向外张开的多孔型结构，表现出优良的物理吸附性能，染料分子进入膜孔时，就吸附在孔壁上。染色在发生物理吸附的同时也进行着化学吸附，而且以化学吸附为主。由于染料分子性质和结构不同，化学吸附有形成共价键、氢键和生成络合物等方式。其吸附力大于物理吸附，化学吸附要在一定温度中进行。所以有机染料染色通常要求在中温中进行。

二、化学染色工艺流程

化学预处理 → 清洗 → 阳极氧化 → 清洗 → 酸活化或中和 → 清洗 → 染色 → 清洗 → 封孔 → 烘干

从工艺流程可以看出，化学染色比阳极氧化膜的其他着色法简单易操作，但是化学染色的质量受氧化膜性能、染料、阳极氧化工艺及前后工序的影响非常大。这便是铝阳极氧化的处理工艺的固有特点：过程中的每道工序都是承上启下的，一环扣着一环，如果其中某环节出现问题，都会影响最后的着色效果和质量。

三、化学染色影响因素分析

1、材质的影响

化学染色铝材材质的金相结构有差别（如晶粒大小不一或严重偏析等），合金成分中的硅或其他杂质含量较高，合金的膜层就会发暗，染色后同正常材质的颜色会有色差。日常氧化生产中，同一挂料中的工件有亮有哑，就往往是铝材质问题：可能是合金成分问题，也可能是熔铸与挤型加工过程工艺参数变化的缘故。

2、化学预处理的影响

化学预处理包括化学除油、碱蚀或化学抛光和中和（出光），化学除油一般有酸性除油、碱性除油和有机溶剂除油。除油目的是清除铝表面的油脂和灰尘等污染物，以使碱蚀比较均匀，除油不彻底或效果不好，往往以油堆形式出现（油堆处无氧化膜），导致产品外观质量不合格。

染色铝材的碱蚀大都是在氢氧化钠与硝酸钠组合的强碱液中进行，这是一种均匀的普遍腐蚀，铝材在热的碱液中发生如下反应：

Al2O3+2NaOH 2NaAlO2+H2O

2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑

↑8Al+5NaOH+3NaNO3+2H2O 8NaAlO2+3NH3

基于上述反应，铝在碱液 …… 此处隐藏：2485字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……