纯铝阳极氧化染色

程沪生

（广州大道北同和街云涛花园七幢404 室，广东 广州 510515）

纯铝阳极氧化染色

程沪生

（广州大道北同和街云涛花园七幢404 室，广东 广州 510515）

介绍了一种纯铝硫酸型阳极氧化染色工艺。工艺流程主要包括：机械抛光，化学除油，出光，电解抛光，浸磷–铬酸，阳极氧化，氨水中和，染色，显色，封闭。给出了各工序的工艺条件。指出了染色工艺中出现的故障及解决办法。

铝；阳极氧化；硫酸；染色；故障处理

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

1 前言

铝在空气中极易生成一层氧化膜，但这层自然生成的氧化膜疏松多孔，极薄，且不均匀，耐腐蚀性不强，故需表面处理，阳极氧化便是其中之一。铝件阳极氧化的方法很多，有化学氧化法、电化学氧化法等。电化学氧化法又分硫酸型、铬酸型、草酸型及瓷质阳极氧化型等。本文介绍一种纯铝装饰性硫酸型阳极氧化染色法，供同行参考。

2 纯铝装饰性硫酸型阳极氧化染色工艺流程

机械抛光—上挂具—化学除油—出光—电解抛光—浸稀磷–铬酸液—阳极氧化—氨水中和—染色—浸显色液—封闭。

3 纯铝阳极氧化各工步要点及工艺规范

3. 1 机械抛光

用φ150 ～ 200 mm的布质抛轮(100 ～ 150层)进行抛光，抛轮线切速为20 ～ 25 m/s。先用白油抛光，后用白粉拉一下(即用白粉抛一下，除去零件表面上残留的白油)。

3. 2 上挂具

上挂具前检查挂具上氧化膜是否在碱液中除尽，否则不可上挂具。零件上挂具应夹紧，以免因脱电而造成废品。

3. 3 化学除油

磷酸三钠 40 ～ 50 g/L

硅酸钠 5 g/L

θ 70 ～ 80 °C

t 0.6 ～ 1.0 min铝是两性金属，在酸、碱中均可溶解，在 NaOH强碱性液中反应非常剧烈，因此，铝件去油基本上不采用强碱，以免零件过腐蚀。在去油液中加入适量的硅酸钠可去除表面的矿物油污，但去油后的零件一定要用热水清洗，方可洗尽零件上残留的硅酸钠。

3. 4 出光

硫酸 3% ～ 5%(质量分数)

θ 20 ～ 25 °C

t 10 ～ 15 s稀硫酸可除去零件表面上的残留油污及黏附在表面的碱性盐，使零件表面清洁光亮。

3. 5 电解抛光

磷酸 85 ～ 88 mL/L

铬酸 12 ～ 15 g/L

θ 85 ～ 90 °C

Ja5 ～ 7 A/dm2

第一次电解抛光时间t120 ～ 30 s

第二次电解抛光时间t240 ～ 60 s

第三次电解抛光时间t360 ～ 120 s

注：按需要可分2或3次抛光。

铬酸具有强氧化性能，能对零件表面进行化学性的“切削”，而槽中磷酸能保护低洼处不受到“切削”，使表面峰处被铬酸腐蚀掉，从而获得平整光亮的表面。电解抛光时，表面上产生临时性的钝化膜(铬酸所致)可避免零件再次氧化。电解抛光工序全部完成后，先用热水清洗，再用冷水清洗后流入下道工序。

3. 6 浸稀磷–铬酸液

磷酸 45 mL/L

铬酸 20 g/L

θ 70 ～ 75 °C

t 30 s

磷酸和铬酸可去除零件在抛光过程中产生的疏松、易脱落的氧化膜，使零件表面光亮。

3. 7 阳极氧化

硫酸 165 ～ 175 g/L

θ 0 ～ 3 °C

Ja0.5 ～ 0.8 A/dm2

U 19 ～ 20 V

t 40 ～ 60 min

零件在挂具上应夹紧，确保氧化质量。氧化时如中途停电，应立即将零件出槽，以免零件在不通电的情况下被硫酸溶解。

3. 8 氨水中和

氨水 1% ～ 2%(质量分数，下同)

去离子水 98% ～ 99%

t 5 ～ 10 min

氨水可以中和氧化膜孔隙中的残留酸液，并能提高染色时染料的牢固度。

3. 9 染色

23K金黄色色素 0.4 g/L

冰醋酸 0.2 mL/L

θ 20 ～ 25 °C

pH 5 ～ 6

t 2 ～ 3 min

将1 g印地素金黄与2.5 g印地素橘黄均匀混合，制成23K金黄混合色素。染色后的零件可直接浸入显色液中显色。若色泽太淡，可将零件放回染色液中再次染色，直到色泽与色板基本相同为止。

3. 10 显色

硫酸 20 g/L

亚硝酸钠 10 g/L

θ 20 ～ 25 °C

t 1 min

亚硝酸钠在显色液中是一种还原剂，可使色素充分发挥色素作用。

3. 11 封闭

方法：在100 °C的去离子水中处理40 min。

染色时，有机染料并无化学反应发生，而是存积在被氧化生成的孔隙内，经高温处理后固定在氧化膜层中，提高染料附着强度，同时也降低染色后的膜层对污物的吸附性，提高耐腐蚀性，使产品颜色经久不变。

3. 12 氧化膜层的质量标准

3. 12. 1 厚度

按本工艺操作，氧化膜的厚度基本上在20 ～ 25 μm。膜层为20 μm则达标。

3. 12. 2 耐酸

室温下，在w = 30%的HNO3溶液中浸渍15 min，金黄色不变为达标。

3. 12. 3 耐碱

22 °C下，在w = 10%的NaOH溶液中浸渍45 s，氧化层不起泡为达标。

3. 12. 4 耐重铬酸钾

零件在下列溶液中浸渍15 min，零件表面不出现绿色为达标。

重铬酸钾 3 g

盐酸 25 mL

去离子水 75 mL

θ 20 ～ 25 °C

3. 12. 5 耐汗水

人工汗水配方为：

氯化钠 3.8 g/L

尿素 0.55 g/L

硫化钠 0.30 g/L

氢氧化钾 0.90 g/L

葡萄糖 0.20 g/L

醋酸 0.5 mL/L

氨水 0.1 mL/L

去离子水 1 000 mL

pH 4 ～ 5

θ 45 °C

t 48 h氧化件在48 h内不变色则合格。要求不高、不与人体接触的铝氧化件，可免去人工汗水试验。

3. 12. 6 耐工业气体

氧化件在45 °C的1%(质量分数)亚硫酸溶液中浸泡48 h，不变色则合格。

4 硫酸型铝阳极氧化染色工艺流程中常见故障及其解决方法

硫酸型铝阳极氧化染色工艺常见故障的原因及其处理方法如表1所示。

表1 常见故障的原因及解决方法Table 1 Origins and solutions of common troubles

[ 编辑：吴定彦 ]

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

程沪生（1932–），男，高级工程师，主要从事金属及非金属电镀工作。

作者联系方式：(Tel) 020–37352653。