Einfärben und Versiegeln von anodischen Oxidschichten

Einfärben und Versiegeln von anodischen Oxidschichten

Aluminium und seine Legierungen erzeugen nach der anodischen Oxidationsbehandlung eine Schicht aus porösem Oxidfilm auf ihrer Oberfläche. Nach der Färbe- und Versiegelungsbehandlung können Sie eine Vielzahl verschiedener Farben erhalten und die Korrosionsbeständigkeit des Films und die Verschleißfestigkeit verbessern.

Schematische Darstellung des elektrolytischen Färbeprozesses:

 Färbung des Oxidfilms

(1) Anorganische Pigmentfärbung

Hauptsächlich physikalische Adsorption, dh anorganische Pigmentmoleküle werden an der mikroporösen Oberfläche der zu füllenden Filmschicht adsorbiert. Die Methode zum Färben des Farbtons ist nicht hell und die Kombination mit dem Untergrund ist schlecht, aber die Sonnenbeständigkeit ist besser. Die zum Färben anorganischer Pigmente verwendeten Farbstoffe werden in zwei Arten unterteilt, und das Metall sollte nach der anodischen Oxidation abwechselnd mit zwei Arten von Lösungen imprägniert werden, bis die Anzahl der reaktiven Produkte (Pigmente) der beiden Salzarten im oxidierten Film den erforderlichen Farbton erreicht.

(2) Organische Farbstofffärbung

 Der Mechanismus ist komplexer und es wird allgemein angenommen, dass er auf einer physikalischen Adsorption und einer chemischen Reaktion beruht. Organische Farbstoffmoleküle und Aluminiumoxid chemische Kombination der folgenden Arten von Aluminiumoxid- und Farbstoffmolekülen an der Phenolgruppe, um kovalente Bindungen zu bilden; Aluminiumoxid- und Farbstoffmoleküle an der Phenolgruppe bilden Wasserstoffbrückenbindungen; Aluminiumoxid- und Farbstoffmoleküle zu Komplexen. Organische Farbstoffe verfügen über ein breites Spektrum an leuchtenden Farben, weisen jedoch eine schlechte Beständigkeit gegenüber Sonnenlicht auf. Es ist besser, zur Herstellung der Färbelösung destilliertes Wasser oder entionisiertes Wasser zu verwenden als Leitungswasser, da die Calcium- und Magnesiumionen im Leitungswasser mit den Farbstoffmolekülen koordinieren und Koordinationsverbindungen bilden, wodurch die Färbelösung überflüssig wird.

(3) Elektrolytische Färbung

ist die anodische Oxidation von Aluminium und seinen Legierungen in einer elektrolytischen Lösung, die Metallsalze für die Elektrolyse enthält, durch eine elektrochemische Reaktion, so dass Schwermetallionen in die Poren des Oxidfilms zu Metallatomen gelangen, sich am Boden der Poren auf der nicht porösen Schicht ablagern und färben (Abbildung 5.10). Der durch den elektrolytischen Färbeprozess erhaltene farbige Oxidfilm weist die Vorteile einer guten Abriebfestigkeit, Sonnenlichtbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit sowie einer stabilen und langlebigen Farbe auf und wird heute häufig in Aluminiumprofilen für die Architekturdekoration verwendet. Je höher die Spannung und je länger die elektrolytische Färbung dauert, desto dunkler wird die Farbe.

 

Versiegelungsbehandlung des Oxidfilms

Nach der anodischen Oxidation von Aluminium und seinen Legierungen, unabhängig davon, ob es gefärbt ist oder nicht, ist es notwendig, rechtzeitig eine Versiegelungsbehandlung durchzuführen, deren Zweck darin besteht, die Farbstoffe in den Mikroporen zu fixieren, das Ausschwitzen zu verhindern und gleichzeitig die Abrieb-, Sonnenlicht-, Korrosions- und Isoliereigenschaften des Films zu verbessern. Zu den Versiegelungsmethoden gehören die Heißwasserversiegelungsmethode, die Wasserdampfversiegelungsmethode, die Dichromatversiegelungsmethode, die Hydrolyseversiegelungsmethode und die Füllversiegelungsmethode.

(1) Das Prinzip der Heißwasserversiegelungsmethode

besteht darin, die Hydratation von amorphem AL2O3 zu nutzen: AL2O3+nH2O=AL2O3-nH2O

Wobei 1 oder 3 ist. Bei der Hydratation von AL2O3 für ein hydratisiertes Aluminiumoxid AL2O3-H2O kann sein Volumen um etwa 33 % zunehmen; erzeugte Trihydrat Aluminiumoxid AL2O3-3H2O, dessen Volumen um etwa 100 % zunahm. Durch die Hydratation von AL2O3 an der Oberfläche des Oxidfilms und der Porenwand kommt es zu einer Volumenvergrößerung und einem Verschluss der Filmporen.

Warmwasser-geschlossener Prozess für die Warmwassertemperatur von 90 ~ 100 °C, pH 6 ~ 7,5, Zeit 15 ~ 30 Min. Geschlossenes Wasser muss destilliertes Wasser oder entionisiertes Wasser sein und kann kein Leitungswasser verwenden, da es sonst die Transparenz des Oxidfilms und die Farbe verringert.

(2) Das Prinzip der Wasserdampf-Verschlussmethode

Ist das gleiche wie die Heißwasserverschlussmethode, aber die Wirkung ist viel besser, aber die Kosten sind höher.

(3) Dichromat-Verschlussmethode

Wird in einer stark oxidierenden Kaliumdichromatlösung und bei höherer Temperatur durchgeführt. Wenn die eloxierten Aluminiumstücke der Lösung zugeführt werden, reagieren der Oxidfilm und das Aluminiumoxid der Porenwände mit Kaliumdichromat in der wässrigen Lösung wie folgt chemisch:

2AL2O3+3K2Cr2O7+5H20=2ALOHCrO4+2ALOHCr2O7+6KOH

Die erzeugten Alkalialuminiumchromat- und Alkalialuminiumdichromat-Niederschläge sowie das durch die heißen Wassermoleküle erzeugte Aluminiumoxid-Monohydrat und Aluminiumoxid-Trihydrat verschließen zusammen mit Aluminiumoxid die Mikroporen des Oxidfilms. Die Formel und die Prozessbedingungen der Versiegelungslösung lauten wie folgt: Kaliumdichromat 50–70 g/l; Temperatur 90~95 °C; Zeit 15~25 Minuten; pH-Wert 6~7.

Der mit dieser Methode behandelte Oxidfilm hat eine gelbe Farbe und eine gute Korrosionsbeständigkeit. Es eignet sich zum Verschließen nach der anodischen Oxidation einer Aluminiumlegierung zum Zweck des Schutzes und nicht zum Verschließen eines färbenden Oxidfilms zum Zweck der Dekoration.

(4) Hydrolyse-Verschlussmethode

Bezieht sich auf die folgende Hydrolysereaktion, nachdem die extrem verdünnte Lösung aus Nickelsalz und Kobaltsalz vom Oxidfilm adsorbiert wurde:

NI2+ + 2H2O=NI(OH)2+2H+

Co2+ + 2H2O = Co(OH)2+2H+.

Das erzeugte Nickelhydroxid oder Kobalthydroxid lagert sich in den Mikroporen des Oxidfilms ab und verschließt so die Poren. Da eine kleine Menge Nickelhydroxid und Kobalthydroxid nahezu farblos ist, eignet sich diese Methode besonders zum Schließen des färbenden Oxidfilms.

(5) Geschlossene Füllmethode

Zusätzlich zu der oben beschriebenen geschlossenen Methode kann der anodische Oxidfilm auch mit organischen Substanzen wie transparentem Lack, geschmolzenem Paraffin, verschiedenen Harzen und trockenen Ölen usw. geschlossen werden.