Окраска и герметизация анодно-оксидных пленок

Окраска и герметизация анодно-оксидных пленок

Алюминий и его сплавы после обработки анодным окислением образуют на его поверхности слой пористой оксидной пленки, после окраски и герметизации можно получить различные цвета, а также улучшить коррозионную стойкость пленки и износостойкость.

Принципиальная схема процесса электролитического окрашивания:

 Окраска оксидной пленки

(1) Неорганический пигментный краситель

главным образом физическая адсорбция, т.е. молекулы неорганического пигмента адсорбируются на поверхности микропористого слоя пленки, подлежащего заполнению. Способ окрашивания оттенок не яркий, сочетание с подложкой плохое, но стойкость к солнцу лучше. Красители, применяемые для окраски неорганических пигментов, делятся на два вида, причем металл после анодного оксидирования следует пропитывать в двух видах растворов поочередно до тех пор, пока количество реакционноспособных продуктов (пигментов) двух видов солей в оксидированной пленке не будет соответствовать требуемому оттенку.

(2) Органический краситель

 механизм более сложный, обычно считается, что он включает физическую адсорбцию и химическую реакцию. Молекулы органических красителей и оксида алюминия химическое сочетание следующих способов: молекулы оксида алюминия и красителя по фенольной группе образуют ковалентные связи; молекулы оксида алюминия и красителя по фенольной группе образуют водородные связи; Молекулы оксида алюминия и красителя образуют комплексы. Органические красители имеют широкий спектр ярких цветов, но обладают плохой устойчивостью к солнечному свету. Для приготовления красящего раствора лучше использовать дистиллированную или деионизированную воду, чем водопроводную воду, поскольку ионы кальция и магния в водопроводной воде будут координироваться с молекулами красителя с образованием координационных соединений, что сделает красящий раствор устаревшим.

(3) Электролитическая окраска

представляет собой анодное окисление алюминия и его сплавов в электролитический раствор, содержащий соли металлов, для электролиза, посредством электрохимической реакции, так что ионы тяжелых металлов проникают в поры оксидной пленки до атомов металла, осаждаются на дне поры на непористом слое и окрашиваются (рис. 5.10). Цветная оксидная пленка, полученная методом электролитического окрашивания, обладает такими преимуществами, как хорошая стойкость к истиранию, устойчивость к солнечному свету, термостойкость, коррозионная стойкость, а также стабильный и долговечный цвет, и в настоящее время широко используется в алюминиевых профилях для архитектурной отделки. Чем выше напряжение и дольше время электролитического окрашивания, тем темнее будет цвет.

 

Герметизирующая обработка оксидной пленки

После анодного оксидирования алюминия и его сплавов, независимо от того, окрашен он или нет, необходимо своевременно проводить герметизирующую обработку, целью которой является закрепление красителей в микропорах, предотвращение экссудации, и в то же время улучшение абразивных, солнечных, коррозионных и изоляционных свойств пленки. Методы герметизации включают метод герметизации горячей водой, метод герметизации водяным паром, метод герметизации дихроматом, метод гидролизной герметизации и метод герметизации наполнением.

(1) Принцип метода герметизации горячей водой

заключается в использовании гидратации аморфного AL2O3: AL2O3+nH2O=AL2O3-nH2O

Где 1 или 3. При гидратации AL2O3 гидратированным оксидом алюминия AL2O3-H2O его объем может увеличиться примерно на 33%; образовался тригидрат оксида алюминия AL2O3-3H2O, его объем увеличился примерно на 100%. В результате гидратации AL2O3 на поверхности оксидной пленки и стенок пор объем увеличивается и поры пленки закрываются.

Закрытый процесс с горячей водой для температуры горячей воды 90 ~ 100 ° C, pH 6 ~ 7,5, время 15 ~ 30 мин. закрытая вода должна быть дистиллированной или деионизированной водой, и нельзя использовать водопроводную воду, в противном случае это уменьшит прозрачность оксидной пленки и цвет.

(2) Принцип метода закрытия водяного пара

Это то же самое, что и метод закрытия горячей водой, но эффект намного лучше, но стоимость выше.

(3) Метод закрытия дихроматом

Проводят в растворе дихромата калия, обладающем сильными окислительными свойствами, и при более высокой температуре. Когда кусочки анодированного алюминия подаются в раствор, оксидная пленка и оксид алюминия стенок пор вступают в следующую химическую реакцию с дихроматом калия в водном растворе:

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

Образующиеся осадки хромата щелочного алюминия и дихромата щелочного алюминия, а моногидрат и тригидрат оксида алюминия, образующиеся под действием молекул горячей воды вместе с оксидом алюминия, запечатывают микропоры оксидной пленки. Формула и технологические условия герметизирующего раствора следующие: дихромат калия 50–70 г/л; температура 90~95°С; время 15~25 мин; Значение pH 6~7.

Оксидная пленка, обработанная этим методом, имеет желтый цвет и обладает хорошей коррозионной стойкостью. Он подходит для закрытия после анодного окисления алюминиевого сплава с целью защиты и не подходит для закрытия цветной оксидной пленки с целью украшения.

(4) Метод гидролизного закрытия

Относится к следующей реакции гидролиза после того, как чрезвычайно разбавленный раствор соли никеля и соли кобальта адсорбируется оксидной пленкой:

НИ2+ + 2H2O=NI(OH)2+2H+

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

Образовавшийся гидроксид никеля или гидроксид кобальта осаждается в микропорах оксидной пленки, закрывая поры. Поскольку небольшое количество гидроксида никеля и гидроксида кобальта практически бесцветны, этот метод особенно подходит для закрытия красящей оксидной пленки.

(5) Закрытый метод заполнения

Помимо описанного выше закрытого метода, в анодно-оксидной пленке можно также использовать закрытые органические вещества, такие как прозрачный лак, расплавленный парафин, различные смолы и сухие масла и т. д.