鋁及其合金陽極氧化膜的著色方法

肖穎

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心 廣東廣州 510700

鋁材具有質(zhì)量輕、密度低、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，并且其可塑性、耐蝕性及焊接性能優(yōu)越，在汽車、航海、航空、能源等領(lǐng)域已有了廣泛的應(yīng)用[1]。隨著鋁材應(yīng)用的逐漸增多，對其表面性能及美觀性要求也越來越高，通過對陽極氧化后的鋁制品進(jìn)行著色可以獲得不同顏色的外觀增加其裝飾性。根據(jù)著色物質(zhì)沉積位置不同可分為化學(xué)著色、電解整體著色、電解著色等。

1 化學(xué)著色

化學(xué)著色時(shí)，色素粒子吸附于靠近膜表面的膜孔內(nèi)，顯示出色素體本身的顏色，包括無機(jī)鹽著色和有機(jī)染料染色兩種。無機(jī)鹽著色主要依靠物理吸附作用，鹽分子浸入空隙發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而得到有色物質(zhì)。李希華[2]提供了一種由(NH4)2MoO4、H2SO4、(NH4)2WO4、SnSO4 和AgNO3 組成的鋁合金浸漬著色液。有機(jī)染料分子除物理吸附于膜孔外，還能與氧化鋁發(fā)生化學(xué)作用，使反應(yīng)物進(jìn)入孔隙而顯色。尹廣懷[3]采用硫酸高速陽極氧化法，6-20min 內(nèi)在鋁合金拉鎖表面形成了8-20μm 厚的氧化膜，然后用有機(jī)染料著色制成不同顏色的拉鎖，提高了裝飾效果。廣東長盈精密技術(shù)有限公司采用活性艷藍(lán)、酸性紅或苯胺黑對陽極氧化處理后的鋁合金材料進(jìn)行有機(jī)染色處理使鋁合金表面表現(xiàn)出特定的色澤[4]。

2 電解整體著色

電解整體著色是陽極氧化與著色同時(shí)進(jìn)行的方法。包括合金著色、特殊電解液著色和電源波形著色。著色物質(zhì)位于整個(gè)膜壁中，著色物質(zhì)可以是合金或電解質(zhì)殘留物，具有耐光、耐曬、耐磨等特點(diǎn)，但它的色種少，色澤不夠鮮艷。鋁合金的化學(xué)成分、金相結(jié)構(gòu)及熱處理狀態(tài)不同，陽極氧化膜會出現(xiàn)不同色調(diào)。郭書[5]采用電解整體著色在硫酸溶液中對裝置車輛的車身進(jìn)行陽極氧化著色，車身材質(zhì)為鉻含量大于0.4%的鋁合金時(shí)，得到金黃色，車身材質(zhì)為鋁錳系合金時(shí)，得到褐色；車身材質(zhì)為鋁硅系合金時(shí)，按硅含量不同可以得到淺灰至黑色的不同顏色；改變電源波形也能得到不同顏色的膜層。在特殊溶液中陽極氧化的溶液常含有特殊的有機(jī)酸如磺基水楊酸、磺酰氨酸、草酸等。劉鎮(zhèn)華等提供了一種能夠均勻進(jìn)行著色的穩(wěn)定型鋁合金電解著色方法，該著色方法利用兩次電解著色的工藝過程，使著色層更均勻、穩(wěn)定、硬度更高，且鋁合金著色層最終呈現(xiàn)質(zhì)感佳的黑色著色層，適合用于高端鋁合金外觀件的制備過程[6]。

3 電解著色

該法是在陽極氧化后，再在包括金屬鹽的電解液中交流電解著色，金屬離子在氧化膜孔底部還原析出而顯色，其特點(diǎn)是改變金屬鹽種類或電源波形，可方便地獲得各種色調(diào)，能耗少，成本低，著色膜耐曬、耐氣候，耐磨性好，廣泛用于建筑鋁型材的裝飾。呂雪飛以 Na2SeO3、CuSO4·5H2O 為主鹽的電解著色液，研究了著色膜的性能，電解著色后，膜層呈現(xiàn)金黃色[7]。李玉良[8]將直流陽極氧化后的鋁合金產(chǎn)品放在在著色液溶液中擴(kuò)孔，之后在交流電下進(jìn)行二次陽極氧化，經(jīng)交流電電解著色后得到表面鈦金色的鋁合金產(chǎn)品。

4 其他著色方法

楊翠顏提出一種陽極氧化鋁膜的復(fù)合著色方法，第一步，制備陽極氧化鋁膜；第二步，以含有金屬鹽的溶液為電解液，電解著色；第三步，浸漬于含有有機(jī)染料的溶液中化學(xué)染色；第四步，封孔。金屬鹽與有機(jī)染料分子先后進(jìn)入陽極氧化鋁膜孔中，所得復(fù)合著色膜層的耐光性、耐蝕性和裝飾效果均更好[9]。王莉賢在陽極氧化鋁膜表面，通過N，N’—二苯基丙二酰胺衍生物與取代苯基重氮鹽的原位偶合反應(yīng)，得到有色的取代苯偶氮N，N’—二苯基丙二酰胺衍生物，使AAO 膜呈黃色，該法獲得的著色層具有艷色裝飾效果同時(shí)耐候性能較好，是一種滿足提高裝飾效果要求的AAO 膜著色新方法[10]。

5 結(jié)語

基于鋁材的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域，研究其陽極氧化膜的著色方法以提高鋁材表面的裝飾性具有廣泛的應(yīng)用前景。