Barwienie i uszczelnianie anodowych filmów tlenkowych

Barwienie i uszczelnianie anodowych filmów tlenkowych

Aluminium i jego stopy po anodowej obróbce utleniającej utworzyły na swojej powierzchni warstwę porowatej warstwy tlenku. Po zabarwieniu i uszczelnieniu można uzyskać różne kolory i poprawić odporność powłoki na korozję i zużycie.

Schemat ideowy procesu barwienia elektrolitycznego:

 Barwienie filmu tlenkowego

(1) Nieorganiczny barwnik pigmentowy

głównie adsorpcja fizyczna, tzn. cząsteczki nieorganicznego pigmentu adsorbowane są na powierzchni mikroporowatej warstwy folii, która ma być wypełniona. Metoda barwienia nie jest jasna, a połączenie z podłożem jest słabe, ale odporność na słońce jest lepsza. Barwniki stosowane do barwienia pigmentów nieorganicznych dzielą się na dwa rodzaje, a metal po utlenianiu anodowym należy impregnować naprzemiennie dwoma rodzajami roztworów, aż ilość reaktywnych produktów (pigmentów) dwóch rodzajów soli w utlenionej warstwie osiągnie wymaganą barwę.

(2) Barwienie barwnikiem organicznym

 mechanizm jest bardziej złożony i ogólnie uważa się, że obejmuje fizyczną adsorpcję i reakcję chemiczną. Organiczne cząsteczki barwnika i chemiczna kombinacja tlenku glinu w następujący sposób cząsteczki tlenku glinu i barwnika na grupie fenolowej, tworząc wiązania kowalencyjne; cząsteczki tlenku glinu i barwnika na grupie fenolowej, tworząc wiązania wodorowe; cząsteczki tlenku glinu i barwnika, tworząc kompleksy. Barwniki organiczne mają szeroką gamę jasnych kolorów, ale mają słabą odporność na światło słoneczne. Do przygotowania roztworu barwiącego lepiej jest użyć wody destylowanej lub dejonizowanej niż wody z kranu, ponieważ jony wapnia i magnezu w wodzie kranowej zostaną skoordynowane z cząsteczkami barwnika, tworząc związki koordynacyjne, które sprawią, że roztwór barwiący stanie się przestarzały.

(3) Barwienie elektrolityczne

to anodowe utlenianie aluminium i jego stopów do roztworu elektrolitycznego zawierającego sole metali do elektrolizy, poprzez reakcję elektrochemiczną, w wyniku której jony metali ciężkich przedostają się do porów warstwy tlenkowej do atomów metalu, osadzają się na dnie porów na nieporowatej warstwie i zabarwiają (rysunek 5.10). Kolorowa folia tlenkowa otrzymywana w procesie barwienia elektrolitycznego ma zalety dobrej odporności na ścieranie, odporność na światło słoneczne, odporność na ciepło, odporność na korozję oraz stabilny i długotrwały kolor i jest obecnie szeroko stosowana w profilach aluminiowych do dekoracji architektonicznych. Im wyższe napięcie i dłuższy czas barwienia elektrolitycznego, tym ciemniejszy będzie kolor.

 

Uszczelniająca obróbka folii tlenkowej

Po anodowym utlenianiu aluminium i jego stopów, niezależnie od tego, czy jest ono barwione czy nie, należy w porę przeprowadzić obróbkę uszczelniającą, której celem jest utrwalenie barwników w mikroporach, zapobieganie wysiękowi, a jednocześnie poprawa właściwości ścieralnych, nasłonecznienia, korozji i izolacyjnych folii. Metody uszczelniania obejmują metodę uszczelniania gorącą wodą, metodę uszczelniania parą wodną, ​​metodę uszczelniania dwuchromianem, metodę uszczelniania hydrolizą i metodę uszczelniania napełniania.

(1) Zasada metody uszczelniania gorącą wodą

polega na zastosowaniu hydratacji amorficznego AL2O3: AL2O3+nH2O=AL2O3-nH2O

Gdzie wynosi 1 lub 3. Podczas hydratacji AL2O3 dla uwodnionego tlenku glinu AL2O3-H2O jego objętość może wzrosnąć o około 33%; wygenerował trójwodzian tlenku glinu AL2O3-3H2O, którego objętość wzrosła o około 100%. W wyniku uwodnienia AL2O3 na powierzchni filmu tlenkowego i ścianie porów następuje zwiększenie objętości i zamknięcie porów filmu.

Proces zamknięty ciepłej wody dla temperatury ciepłej wody 90 ~ 100°C, pH 6 ~ 7,5, czas 15 ~ 30 min. woda zamknięta musi być wodą destylowaną lub dejonizowaną i nie można używać wody z kranu, w przeciwnym razie zmniejszy to przezroczystość warstwy tlenkowej i kolor.

(2) Zasada metody zamykania pary wodnej

Jest taki sam jak metoda zamykania gorącej wody, ale efekt jest znacznie lepszy, ale koszt jest wyższy.

(3) Metoda zamykania dwuchromianem

Przeprowadza się go w roztworze dwuchromianu potasu o silnych właściwościach utleniających i w wyższej temperaturze. Kiedy do roztworu wprowadza się kawałki anodyzowanego aluminium, warstwa tlenku i tlenek glinu w ściankach porów podlegają następującej reakcji chemicznej z dwuchromianem potasu w roztworze wodnym:

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

Wytrącają się alkaliczny chromian glinu i alkaliczny dichromian glinu, a monohydrat tlenku glinu i trihydrat tlenku glinu wytworzone przez cząsteczki gorącej wody wraz z tlenkiem glinu uszczelniają mikropory warstwy tlenkowej. Formuła i warunki procesu roztworu uszczelniającego są następujące: dichromian potasu 50 ~ 70 g/l; temperatura 90~95°C; czas 15~25 min; Wartość pH 6 ~ 7.

Warstwa tlenku obrobiona tą metodą ma barwę żółtą i dobrą odporność na korozję. Nadaje się do zamykania po anodowym utlenianiu stopu aluminium w celach ochronnych i nie nadaje się do zamykania barwiącej folii tlenkowej w celach dekoracyjnych.

(4) Metoda zamknięcia hydrolizy

Odnosi się do następującej reakcji hydrolizy po zaadsorbowaniu bardzo rozcieńczonego roztworu soli niklu i kobaltu przez warstwę tlenku:

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

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

Wytworzony wodorotlenek niklu lub wodorotlenek kobaltu osadza się w mikroporach warstwy tlenkowej, zamykając w ten sposób pory. Ponieważ niewielka ilość wodorotlenku niklu i wodorotlenku kobaltu jest prawie bezbarwna, dlatego ta metoda jest szczególnie odpowiednia do zamykania barwiącej warstwy tlenku.

(5) Metoda zamknięta napełniania

Oprócz opisanej powyżej metody zamkniętej, w anodowej folii tlenkowej można stosować także substancje organiczne, takie jak lakier przezroczysty, stopiona parafina, różne żywice i suche oleje itp. zamknięte.