铝及其合金阳极氧化膜的着色方法

2020-11-26肖颖

商品与质量 2020年38期

肖颖

国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心广东广州 510700

铝材具有质量轻、密度低、强度高的特点，并且其可塑性、耐蚀性及焊接性能优越，在汽车、航海、航空、能源等领域已有了广泛的应用[1]。随着铝材应用的逐渐增多，对其表面性能及美观性要求也越来越高，通过对阳极氧化后的铝制品进行着色可以获得不同颜色的外观增加其装饰性。根据着色物质沉积位置不同可分为化学着色、电解整体着色、电解着色等。

1 化学着色

化学着色时，色素粒子吸附于靠近膜表面的膜孔内，显示出色素体本身的颜色，包括无机盐着色和有机染料染色两种。无机盐着色主要依靠物理吸附作用，盐分子浸入空隙发生化学反应而得到有色物质。李希华[2]提供了一种由(NH4)2MoO4、H2SO4、(NH4)2WO4、SnSO4 和AgNO3 组成的铝合金浸渍着色液。有机染料分子除物理吸附于膜孔外，还能与氧化铝发生化学作用，使反应物进入孔隙而显色。尹广怀[3]采用硫酸高速阳极氧化法，6-20min 内在铝合金拉锁表面形成了8-20μm 厚的氧化膜，然后用有机染料着色制成不同颜色的拉锁，提高了装饰效果。广东长盈精密技术有限公司采用活性艳蓝、酸性红或苯胺黑对阳极氧化处理后的铝合金材料进行有机染色处理使铝合金表面表现出特定的色泽[4]。

2 电解整体着色

电解整体着色是阳极氧化与着色同时进行的方法。包括合金着色、特殊电解液着色和电源波形着色。着色物质位于整个膜壁中，着色物质可以是合金或电解质残留物，具有耐光、耐晒、耐磨等特点，但它的色种少，色泽不够鲜艳。铝合金的化学成分、金相结构及热处理状态不同，阳极氧化膜会出现不同色调。郭书[5]采用电解整体着色在硫酸溶液中对装置车辆的车身进行阳极氧化着色，车身材质为铬含量大于0.4%的铝合金时，得到金黄色，车身材质为铝锰系合金时，得到褐色；车身材质为铝硅系合金时，按硅含量不同可以得到浅灰至黑色的不同颜色；改变电源波形也能得到不同颜色的膜层。在特殊溶液中阳极氧化的溶液常含有特殊的有机酸如磺基水杨酸、磺酰氨酸、草酸等。刘镇华等提供了一种能够均匀进行着色的稳定型铝合金电解着色方法，该着色方法利用两次电解着色的工艺过程，使着色层更均匀、稳定、硬度更高，且铝合金着色层最终呈现质感佳的黑色着色层，适合用于高端铝合金外观件的制备过程[6]。

3 电解着色

该法是在阳极氧化后，再在包括金属盐的电解液中交流电解着色，金属离子在氧化膜孔底部还原析出而显色，其特点是改变金属盐种类或电源波形，可方便地获得各种色调，能耗少，成本低，着色膜耐晒、耐气候，耐磨性好，广泛用于建筑铝型材的装饰。吕雪飞以 Na2SeO3、CuSO4·5H2O 为主盐的电解着色液，研究了着色膜的性能，电解着色后，膜层呈现金黄色[7]。李玉良[8]将直流阳极氧化后的铝合金产品放在在着色液溶液中扩孔，之后在交流电下进行二次阳极氧化，经交流电电解着色后得到表面钛金色的铝合金产品。

4 其他着色方法

杨翠颜提出一种阳极氧化铝膜的复合着色方法，第一步，制备阳极氧化铝膜；第二步，以含有金属盐的溶液为电解液，电解着色；第三步，浸渍于含有有机染料的溶液中化学染色；第四步，封孔。金属盐与有机染料分子先后进入阳极氧化铝膜孔中，所得复合着色膜层的耐光性、耐蚀性和装饰效果均更好[9]。王莉贤在阳极氧化铝膜表面，通过N，N’—二苯基丙二酰胺衍生物与取代苯基重氮盐的原位偶合反应，得到有色的取代苯偶氮N，N’—二苯基丙二酰胺衍生物，使AAO 膜呈黄色，该法获得的着色层具有艳色装饰效果同时耐候性能较好，是一种满足提高装饰效果要求的AAO 膜着色新方法[10]。