表面工程 (铝合金表面着色).ppt

1、铝合金表面的着色,IF语句的应用,说课内容,表面着色的处理方法,1,电解着色的定义,2,电解着色的基本原理,3,电解着色的主要工艺,4,5,IF语句的应用,表面着色的方法： 1.电解着色法 2.化学着色法 3.自然着色法 4.粉末喷涂着色法,IF语句的应用,1.1 电解着色,电解着色从本质上说就是电镀。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液中用交流电电解处理, 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、锰、银盐和硒盐等。其着色原理

2、和整体发色法有相同之处, 是藉金属微粒对入射光的吸收和散射而产生颜色。,IF语句的应用,经过电解着色的表面具有较高硬度和耐磨性、耐紫外线照射性能、耐热性能和有很好的耐蚀性能等,教学重点,教学难点,IF语句的应用,1.2 电解着色的历史,1.1940 年德国的依尔斯奈提出用铜盐、镍盐、银盐溶液在交流电作用下使阳极氧化铝着色的方法, 并指出用与着色金属离子相同的金属作对应电极, 可使着色程度加深, 提高着色的均匀性和颜色的耐光性。 2.1943 年德国的朗本- 法奥塞尔提出, 在铁盐、锰盐、铬盐的溶液中交流电解着色, 溶液里可添加10 g/ L 以下的含有砷、锑、铋、碲、硒或锡的化合物。 3.19

3、60 年日本的浅田太平在上述理论基础上作了更深入的研究, 创立了著名的浅田电解着色法。,IF语句的应用,2 电解着色的原理,铝及铝合金在硫酸溶液中进行阳极氧化处理之后, 形成了多孔质层和活性层.把这种带有阳极氧化膜的铝材浸入某种金属盐的电解液中, 并作为一个电极，而另一极用与电解液所含金属盐相同的纯金属板或石墨、不锈钢板等。当两电极同时通以交流电时,铝制品就自动地变成阴极, 而且从其上面释放出氢气, 同时溶液中的金属离子在铝制品附近形成强烈的离子浓度差, 并通过多孔质层深入到活化性层上, 交替地承受剧烈的还原作用和缓慢的氧化作用,IF语句的应用,也就是活化性层强烈地吸引金属离子, 并与在那里产

4、生的负静电荷之间反复发生放电和析出金属微粒或金属氧化物, 并沉积在氧化膜微细孔的底部。这些微粒通常呈毛发状、球状或粒状, 其直径大约为100 150m, 长度为数微米, 在光线作用下这些金属微粒发生衍射, 就使氧化膜呈现各种颜色。,IF语句的应用,归纳起来电解着色的原理为以下三个方面： 1.金属离子和氢离子等反应物离子向阻挡层表面 附近传递。 2.金属离子在阻挡层与着色液界面间获得电子，氢离子穿入阻挡层，在基体与阻挡层间获得电子。 3.析出金属和生成氢气。,IF语句的应用,3 电解着色的工艺,电解着色的工艺很多，一般是以电解槽中有色盐的种类分为镍盐、锡盐、钴盐、镍钴盐、铜盐等等，各种着色盐的种

5、类所呈现的颜色都不同。 目前,电解着色工艺主要着色盐为镍盐、锡盐（镍+锡盐）。 本节也主要以镍盐为主的工艺来着重介绍。,IF语句的应用,IF语句的应用,交流镍盐电解着色工艺（浅田法工艺） 镍盐直流反向电解着色,IF语句的应用,3.1浅田法工艺,浅田法工艺过程如下: 常规硫酸阳极氧化在15%硫酸溶液中直流电阳极氧化, 电压为1618 V、电流密度为 1 A/dm2 、氧化30min 左右, 获得79m 厚的氧化膜。 交流电解着色溶液成分为 NiSO47H2O 25 g/L + MgSO47H2O 20 g/ L +( NH4 )2SO4 15 g/ L + H3BO3 25g/ L, 以石墨或镍

6、板为对应电极, 在1525 、715 V、电流密度0.10.8 A/ dm2 的条件下电解215 min ,随电解时间的增加, 膜层呈由浅至深的青铜色。,IF语句的应用,电泳涂漆电泳漆液成分为10% 14%热固化型水溶性丙烯酸透明漆( 固体分)，其pH为8.89.6、电阻率为22501250 cm, 在22 3 、100250 V、电流密度为0.20.5 A/dm2 的条件下电泳1.53 min , 获得79m 厚的漆膜, 并在170200烘烤2530 min。,IF语句的应用,浅田法电解着色的槽液成分和工艺参数,IF语句的应用,从上表中可见，槽液的主要成分是硫酸镍和硼酸，硫酸镍是着色主盐，提

7、供电解着色沉积的金属镍离子。镍离子浓度越高，则着色速度越快。硼酸的作用是着色溶液的pH值缓冲剂，如果没有硼酸就不可能保持pH值的稳定，由于界面的电化学反应使表面pH值迅速升高，而直接产生氢氧化镍沉淀，这样Ni2+离子不可能在阳极氧化膜的微孔中还原，也就是根本不可能着色。,IF语句的应用,硫酸胺或硫酸镁的作用是一种导电盐，降低电解着色溶液的电阻，提高其分布能力。有时候硫酸镁的效果更好，它不仅提高着色溶液的电导率，而且有利于调节溶液pH值和抑制有害杂质的影响，防止阳极氧化膜在着色过程中的散裂脱落。 另外，还需要加入一些添加剂，提高其电解着色溶液的抗杂质干扰能力。,IF语句的应用,硫酸镍槽液的着色需

8、要解决的一些问题是：,(1)不容易得到深古铜色和黑色。 (2)分散能力不太高。 (3)由于Na+、K+、NH4+等杂质的影响，阳极氧化膜有比较大的脱落的可能性。 (4)Ni离子污染环境。 (5)对于电解着色生产中积累铝的敏感性等。日本的直流镍盐着色新工艺装备，尽管一次性投资较大，从技术方面考虑已经比较有效地解决了上述问题。,IF语句的应用,3.2 镍盐直流反向电解着色,直流反向电解着色工艺采用高浓度的单镍盐和硼酸作为电解溶液, 利用专用整流器高速转换电源极性( 使极性发生高速转换, 正通电和逆通电相互交换) , 改变型材阳极氧化膜的电极性, 使金属镍离子在阳极氧化膜上均匀地形成电沉积层, 从而

9、获得均匀性、重现性较好的仿不锈钢色香槟色古铜色真黑色系列的装饰型材。使用高浓度的单镍盐作为直流反向电解着色主盐, 以改变传统单镍盐着色的槽液分散能力差, 着色不均匀等缺点。,IF语句的应用,直流反向电解着色是对铝阳极氧化膜较长时间的正电压通电, 其阻挡层在硼酸电解液中进行较长时间的阳极极化, 使其阻挡层厚度均匀化; 在电源以负通电输出时, 金属离子在均匀化、活化后的阳极化膜的阻挡层上进行较长时间的阴极极化, 从而使阻挡层附近液层的金属镍离子在长时被还原, 形成足以显色的均匀电沉积层。,IF语句的应用,单镍盐着色工艺流程如下（7个过程） 阳极氧化两次水洗纯水洗电解着色 溢流水水洗 透过水水洗 冷封孔 直流反向电解着色中电解槽的工艺参数,IF语句的应用,其成分参数的作用如下: 1 .盐( NiSO46H2 O) 着色主盐, 提供被电沉积的金属离子。金属离子浓度的增大, 着色速度加快。 2 . 硼酸(