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铝氧化的染色与着色

文章来源: http://www.yanghuamocehouyi.com      2015-10-24 9:12:25      点击:
染色与着色随着着色氧化铝在轻工、建筑等方面应用的激增,从而促进了着色技术的迅速发展,以提供色彩鲜艳,非常耐光、耐气候的精饰表面.根据着色物质和色素体在氧化膜中分布的不同,可以把铝阳极氧化膜着色方法分为三类,即吸附染色法,整体发色法和电解着色法.
一、吸附染色法(即化学染色法)
目前,铝氧化制品的染色处理,已由单色处理发展到多色处理,由无规则图案发展到有规则图案.其工艺,有一次氧化多次染色,二次氧化多次染色.吸附染色的氧化膜必须具有以下的基本条件即
①应有一定的孔隙率和吸附性,
②有适当的厚度;
③氧化膜本身是无色透明的,
④晶相结构上无重大差别,如结晶粗大和偏析等.实践证明,硫酸阳极氧化膜孔隙多,吸附性能强,膜层无色透明,容易染成各种鲜艳的色彩,草酸阳极氧化膜带黄色,也只能染成偏深色,铬酸阳极氧化膜孔隙少,膜本身又呈灰色或深灰色,而且膜薄,不易染色。染色前,最好用氨水中和氧化膜孔内的残留酸液,然后用冷水仔细清洗干净.切忌用热水清洗,不准用手触摸氧化膜表面,任何油污、液体吸附在氧化膜上都将影响染色质量。一吸附染色处理,是把有机染料或无机颜料渗入并吸附于铝氧化膜孔隙的表面.从染色牢度、上色速度、颜色种类、操作简便,以及色彩鲜艳程度等方面比较,有机染料比无机颜料优越得多.有机染料染色可得到高度均匀和再现性好且色调范围宽广的各种颜色,因此长期以来,有机染料一直被用于阳极氧化铝的染色.有机染料的耐光保色性能没有无机颜料好,因而仅有机染料染色就满足不了现代建筑的使用要求.有机染料在生产中应用最多的是品种色彩较丰富的酸性染料、直接染料、茜素染料、活性染料,以及可溶于水的印地科素还原性染料等.
(一)有机染料染色1.染色溶液配制方法称取所需染料用少量蒸馏水调成糊状,加入少量蒸馏水不断搅拌并煮沸3~5分钟,使染料全部溶解,经过滤倒入染色槽中,最后加蒸馏水至工艺要求浓度.用醋酸调节染色溶液的pH值,调整染色溶液温度至工艺规范,经试染合格后即可投入生产。
2.影响染色质量的因素
(1)铝制件材质的影响铝材的合金成分不同,所获得氧化膜的染色性能也不同.一般高纯铝、铝镁和铝锰合金经阳极氧化后,染色性能最佳,可以染成各种鲜艳夺目的颜色.含硅或铜量较高的铝合金,因膜层本身发暗,只能染成深色至黑色的单调的颜色.
(2)氧化膜质量的影响
氧化膜的质量主要是指膜层厚度、孔隙率和透明度等指标。如膜层具有足够的厚度(10um以上)和孔隙率以及最大的透明度,就能获得最佳染色质量。如果氧化膜的孔径过大,易使制件表面粗糙,粗糙的膜层吸附能力差,得到色彩不鲜艳。·孔隙率低的氧化膜吸附染料量少,得到的色浅,反之则深.氧化膜本身质量与阳极氧化工艺有关,因此,通常适当提高电流密度、温度、电解液浓度和延长氧化时间,以增加氧化膜的厚度和孔隙率,提高染色质量.
(3)染色液浓度染色溶液的浓度随所用染料性能不同或铝制件对染色深浅的要求而改变.「一浓度与所染色泽关系是:染浅色,浓度可低些,染深色,浓度可高些.通常,染极浅色调为0.1~0.3g/L,染淡色调为lg/L,染深色调为3--5g/L,染浓厚的色调为10--15g/L。浓度过高易造成色彩不均匀或浮色现象,在清洗及封闭处理时,易造成“流色“通常,为了增强染色牢度.往往用低浓度而不是高浓度延长染色时间,.使染料分子充分渗透到氧化膜孔隙的深处.这样处理也有利于调色和牢度。
(4)染色液温度染色分冷染(室温)和热染两种。冷染的时间长,但色调的均匀性易于控制.热染的时间虽短,但色调却较难控制.热染温度一般控制在40-60℃,如温度过高(80~90℃),往往使染料分子还未完全渗透到膜孔深处却已封闭,从而大大降低染色牢度,并易使表面发花.(5)染色液的pH值大多数染料都要求在~定的pH值范围内,对氧化膜才有良好的亲和性和吸附作用.常用染色液的pH值控制在4~5.5之间(微酸性).如pH值过高或过低,都会产生染料吸附不良,染色不牢,易流色、发花等,失去染料染色的作用.
(6)染色时间染色时间太短,色浅并易于褪色:染色时间过长,色泽深暗,易发花.染色时间通常控制在5~15一分钟。
(7)染色溶液混浊度的影响染色溶液的混浊度对铝件阳极氧化后的表面光亮度有很大的影响.只有当染料溶解十分完全,溶液十分纯净、透明时,所染得的铝件外观,不但色泽鲜艳,而且光亮度较好。如果透明度差(即混浊度高),染得的铝件光亮度就下降.欲获得良好的染色效果和延长染色液的使用寿命,就应严格控制使染色液混浊的因素,并在染色过程中始终保持混浊度在较低的水平上.
具体措施有:
①用软水或蒸馏水配制染色液,严格控制清洗的水质,
②严格遵守阳极氧化工艺规程;
③严防酸碱和氧化性(如硫酸、高锰酸钾、草酸等)残留液带入染槽,
④用微孔过滤和循环过滤染色液.
(8)染色槽材料的影响染色槽材料的选择也很重要,因为有些染料与某些金属会发生化学反应(例如铁、铜、铅等).最合适的染槽材料应是铝、陶瓷及聚丙烯塑料。
(9)其他因素为了提高氧化膜中染料分子与氧化铝的结合力;在染色前最好用1--2%NH40H溶液中和氧化膜孔隙中的残留酸,并仔细清洗干净.染色后的制品经清洗后立即进行封闭处理,不宜久置于空气和清水中,以免氧化膜受到污染而降低膜层吸附能力和染料的渗透效果以至流色发花。配制染色寐应用软水或蒸馏水,似防止带入的碱土金属和重金属离子与染料生成络合物,而使染色液变质、混浊,降低色泽的鲜艳度。
(二)无机顺料染色无机颜料染色不如有机染料染色的应用面广.这是由于无机颜料染色的色泽鲜艳度比有机染料染色差得多,而且往往因染料的颗粒度大,不易进入膜孔的深处,故难以染成较深色泽.此外,无机颜料的透明度较差,对氧化膜表面的光亮度有一定影响.但无机颜料的耐晒保色性能好,是有机染料无可比拟的,在建筑上铝型材阳极氧化膜的染色处理也获得一定程度的应用。1.无机颜料的染色过程及染色机理
(1)染色过程经阳极氧化后的铝制件,先浸入1号无机染色溶液中,在室温条件下浸渍5~10分钟然后取出清洗,再浸入2号染色浓中,浸渍5-10分钟.如果发现所染色泽不浓,则可经清洗后,重复在①、②号染色液中进行处理.染色完毕后,冷水洗净,最后在60-80℃温度下烘千即可。
(2)染色机理由于氧化膜具有多孔结构和强吸附能力,它在第1号染液中吸附的无机盐与第2号染液中吸附的无机盐起化学反应,生成具有一定色泽的新盐,沉淀于氧化膜的孔隙之中,达到染色目的。
其反应式如下(以醋酸铅和铬酸钾染色液中染黄色为例)Pb(Ac),+KZCrO,~PbCr04!+2KAc(黄色)
3.工艺说明
(1)配制染色溶液必须用软水或蒸馏水,
(2)铝制件在染槽内避免相互碰撞和贴合.
(3)应严格控制染色时间,加强铝制件在染色前、后的清洗处理.二、电解着色电解着色,首先是将铝制件在硫酸电解液中制出洁净的透明多孔的阳极氧化膜,第二步转移到酸性的金属盐溶浓中施以交流电电解处理,将金属微粒不可逆的电沉积在氧化膜孔隙的底部.凡能够由、水溶液中电沉积出来的金属,大部分都可以用在电解着色上.但其中只有几种金属盐具有实用价值,如锡、镍、钻盐和用得较少的铜盐.其着色原理和整体发色法相同之处,是藉金属微粒对入射光的吸收一和散射而产生颜色.因此,除了铜单独使用呈红色以外,其他金属的色调范围也是由青铜色到黑色.在特定的介质下,色泽的深浅由金属粒子沉积量来决定,而与氧化膜的厚度无关.一般采用的氧化膜厚度为8--20um,室外建筑件采用20um左右.除了含铜量较高的铝合金和含硅量高的铝合金外,大多数建筑铝型材都可适用此工艺;而整体发色法所、着的颜色与铝材的组成和泊金状态却有很天的关系.此外,电解着色法与整体发色法相比的另一个很大优点是成本低得多.它所需要的电能只是整体发色法的2/5.这就是电解着色法到了70年代,在欧州和日本得到广泛应用的原因.
(一)电解粉色的特性
(1)电解着色的表面具有与硫酸阳极氧化膜相洞的硬度和耐磨等性能。这是因为在孔隙内金属粒子的沉积对氧化膜结构的影响很小。
(2)膜层具有特别好的耐紫外线照射性能。这是由于色素体本身是无机性的,而且色素体粒子沉积在膜层孔隙的底部,所以它耐光耐晒,适用于建筑装磺上的防护—装饰。
(3)耐热性能好.电解着色的膜层在550℃温度下放1小时,没有严重损失.因色素体是无机物,不易受热氧化分解.
(4)有很好的耐蚀性.这是国际上得到公证的,因电解着色中增加了阻挡层的厚度.
(5)缺陷性(孔蚀点)比吸附染色膜大,也与电
解着色时阻挡层的增厚有关。