| 化學著色法工藝簡單、控制容易、效率高、成本低、設備投資少、著色色域寬、色澤鮮艷。但大面積制品容易出現(xiàn)顏色不均勻，著色后清洗、封孔不當或受到機械損傷時易脫色，著色膜的耐光性相對較差，故往往僅用于室內裝飾、日常用小型鋁制品的著色處理。鋁陽極氧化膜的化學著色是基于多孔膜層有如紡織纖維一樣的吸附染料能力而得以進行的。一般陽極氧化膜的孔隙直徑為0.01-0.03μm，而染料在水中分離成單分子，直徑為0.0015-0.0030μm，著色時染料被吸附在孔隙表面上并向孔內擴散、堆積，而且與氧化鋁進行離子鍵、氫鍵結合而使膜層著色，經封孔處理，染料被固定在孔隙內。
（一）有機染料染色
1、染料的選擇
有機染料品種繁多，依據不同用途和產品檔次選用染料。如可溶性還原染料價格昂貴，色牢度極佳，故多用于高檔鋁制品金筆、打火機、助聽器的染色；醇溶性染料用于鋁箔染色；油溶性染料用于鋁箔的印花，使用前溶于硝化纖維素系、乙烯樹脂系或聚酰胺樹脂系等亮漆中，或者溶于烤漆中的三聚氰胺樹脂與環(huán)氧樹脂中，印制后在清洗干凈的鋁箔表面形成帶有染料的樹脂膜。用于鋁制品染色的染料類別有酸性染料、酸性絡合染料、酸性媒介染料、直接染料、弱酸性染料、分散染料、可溶性還原染料、活性染料、堿性染料、醇溶染料、油溶染料等。
2、有機染料著色工藝及控制
（1）單色染色：將經陽極氧化、用清水洗凈的鋁制品，浸入規(guī)定溫度染液中浸泡，染色的時間依顏色深淺而定、染浴量可控制在與制品體積之比10：1。
（2）多色染色：若在鋁件上染兩種和多種不同的顏色，如山水、花鳥、任務、文字等，多采用印花工藝來完成，印版可采用型版（鋅版、紙版）和絲網版，可用直接印花法、涂料防染法、泡沫塑料撲染法等。一般做法是將第一種顏色染色后，對需留下顏色的部位用花版印上保護漆膜，剩余的顏色脫去，第二、三及更多的顏色依此類推即可。各種有機染料的染色濃度及工藝條件見表-9。
|
顏色 |
染料名稱 |
濃度g/L |
溫度0C |
pH值 |
時間min |
|
Aludye黑色 |
黑HBK |
8-10 |
50-60 |
5.5-6 |
15-30 |
|
黑MBK |
8-10 |
50-55 |
5.0-5.5 |
5-10 |
|
黑MRL |
10-12 |
50-60 |
5.0-6.0 |
5-30 |
|
黑 BBK |
10-12 |
50-60 |
5.0-6.0 |
15-30 |
|
黑 DG |
10 |
55-60 |
6.0-7.0 |
10-30 |
|
黑 WAL |
10-12 |
50-55 |
6.0-7.0 |
15-30 |
|
黑 MLW |
8-12 |
50-60 |
4.2-4.8 |
5-30 |
|
Aludye紅色 |
大紅A |
2-5 |
50-60 |
5-5.5 |
5-10 |
|
大紅D4BS |
<25 |
55-60 |
6.0-7.0 |
5-10 |
|
艷紅 MB |
0.5-5 |
50-55 |
5.5-6.0 |
5-15 |
|
紅B |
2-5 |
55-60 |
5.5-6.0 |
5-15 |
|
大紅D4B |
2 |
55-60 |
5.5-6.0 |
5-10 |
|
紅SBR |
<3 |
50-55 |
5.0-6.0 |
5-10 |
|
紅 FRB |
0.5-5 |
50-55 |
5.0-5.5 |
5-10 |
|
艷紅3B |
1-2 |
50-55 |
5.5-6.0 |
5-15 |
|
紅MBES |
1-2 |
55-60 |
5.0-5.5 |
5-10 |
|
大紅 MBES |
1-2 |
55-60 |
5.0-5.5 |
5-10 |
|
紅 RBL |
2 |
55-60 |
4.5-5.0 |
5-15 |
|
紅 PBL |
2 |
55-60 |
5.0-6.0 |
5-10 |
|
紅 CFB |
0.5-5 |
50-55 |
6.0-7.0 |
5-15 |
|
紅 FPR 高濃 |
0.5-5 |
50-55 |
5.0-6.0 |
5-15 |
|
大紅 FAR 高濃 |
0.5-5 |
50-55 |
6.0-7.0 |
5-10 |
|
桃紅 BN |
0.5-5 |
50-55 |
6.0-7.0 |
5-15 |
|
Aludye紫色 |
紫VB |
<2 |
50-55 |
5.5-6.0 |
5-10 |
|
紫MFBL |
<5 |
50-55 |
5.5-6.0 |
5-10 |
|
紫 RVB |
<5 |
50-55 |
5.0-6.0 |
5-15 |
|
紫 MBB |
<5 |
50-55 |
5.0-6.0 |
5-15 |
|
酒紅 BL |
|
50-55 |
5.0-5.5 |
5-15 |
|
Aludye棕色 |
棕 BRL |
<2 |
50-60 |
4.5-5.0 |
5-15 |
|
棕 CFA |
0.5-2 |
55-60 |
4.5-5.5 |
5-15 |
|
棕 THM |
0.5-5 |
55-60 |
5.0-6.0 |
5-10 |
|
棕 BM |
0.5-5 |
55-60 |
5.5-6.0 |
5-15 |
|
棕 GL |
0.5-5 |
55-60 |
5.5-6.0 |
5-15 |
|
棕 KBL |
1-5 |
55-60 |
5.5-6.5 |
5-15 |
|
紅棕 AG |
0.1-2 |
50-55 |
6.0-7.0 |
5-10 |
|
黃棕 ASG |
0.2-2 |
56-60 |
4.5-5.0 |
5-10 |
|
Aludye綠色 |
綠BGLN |
<2 |
50-55 |
5.0-5.5 |
5-15 |
|
綠RGS |
1-9 |
55-60 |
5.0-5.5 |
5-15 |
|
綠5GM |
<2 |
50-55 |
5.0-6.0 |
5-15 |
|
綠 M6B |
<2 |
50-60 |
5.5-6.0 |
5-15 |
|
綠 ABGL |
<2 |
50-55 |
5.5-6.0 |
5-10 |
|
綠 DB |
0.5-2 |
55-60 |
5.0-6.0 |
5-10 |
|
綠 A3GM |
2-5 |
55-60 |
6.0-7.0 |
5-15 |
|
Aludye黃色 |
黃 FD |
0.5-5 |
50-55 |
5.0-5.5 |
5-10 |
|
黃 FLY |
0.2-5 |
50-60 |
5.0-5.5 |
5-10 |
|
黃 DRL |
0.5-2 |
55-60 |
6.0-6.5 |
5-10 |
|
黃 GR |
0.2-2 |
50-55 |
5.5-6.0 |
5-10 |
|
黃 DGL |
0.2-2 |
50-55 |
6.0-7.0 |
5-10 |
|
黃 3RF |
0.5-5 |
55-60 |
4.5-5.5 |
5-10 |
|
黃 YBL |
0.2-2 |
50-55 |
5.0 -5.5 |
5-15 |
|
金黃 MBES |
0.5-2 |
55-60 |
5.5-6.5 |
5-10 |
|
黃 2GL |
1-2 |
50-55 |
5.5-6.0 |
5-15 |
|
黃 GLL |
<2 |
50-55 |
5.5-6.0 |
5-10 |
|
嫩黃 ALNW |
1-2 |
50-55 |
6.0-7.0 |
5-10 |
|
Aludye橙色 |
金 D2GL |
0.1-2 |
55-60 |
6.0-7.0 |
5-15 |
|
橙 GR |
0.1-2 |
50-55 |
5.5-6.5 |
5-10 |
|
金 G |
2 |
27-60 |
5.5-6.5 |
1-10 |
|
橙 SRL |
2-5 |
50-55 |
5.5-6.5 |
1-10 |
|
橙 MBES |
<2 |
50-55 |
4.5-5.5 |
5-10 |
|
橙 GNS |
0.5-5 |
50-55 |
5.5-6.0 |
5-10 |
|
Aludye藍色 |
湖藍AB |
1-2 |
50-55 |
4.5-5.0 |
5-15 |
|
藍2LW |
0.5-2 |
55 |
5.5-6.0 |
5-15 |
|
藍 GBL |
1-2 |
50-55 |
4.5-5.5 |
5-15 |
|
藍2AL |
1-2 |
50-55 |
4.5 |
5-15 |
|
海軍藍NBL |
1-2 |
55 |
5.8 |
5-15 |
|
翠藍GB |
0.5-2 |
55-60 |
5.0-6.0 |
5-15 |
|
Aludye灰色 |
灰 MBL |
0.5-2 |
55-60 |
6.0-7.0 |
5-10 |
|
灰 BRL |
0.5-1 |
50-55 |
6.0-7.0 |
5-10 |
|
灰 2BL |
0.1-1 |
55-60 |
5.0-6.0 |
5-10 |
|
灰 ABL |
0.5-10 |
55-60 |
6.0-6.5 |
5-20 |
|
灰 GBL |
0.5-2 |
55-60 |
5.5-6.0 |
5-10 |
|
灰 VA |
0.5-1 |
50-55 |
5.0-5.5 |
5-10 |
|
灰 G2RC |
1-10 |
55-60 |
5.0-6.0 |
5-15 |
|
灰 GR |
1-10 |
50-55 |
5.0-5.5 |
5-15 |
|
灰 GL |
2-5 |
55-60 |
6.0-6.5 |
5-10 |
|
Aludye青銅色 |
青銅 2LW |
2-5 |
55-60 |
4.0-5.0 |
5-10 |
3、著色技術措施
（1）用于染色的染料純度越高越好，凡摻有大量填充劑（如元明粉、糊精）的染料染鋁效果差。批量染色要注意頭續(xù)缸染液濃度變化，正確補充以確保顏色深淺一致。
（2）采用印花工藝進行多色染色應先淺后深，有黃、紅、藍、棕、黑。染印第二色時，噴漆應該干燥，使涂料緊貼鋁面，否則染料會浸入，出現(xiàn)毛邊界限不明等。
（3）為保證著色均勻、色澤一致，鋁件陽極氧化處理條件必須一致，染色條件也應一致。
（4）染色液同純水配制，如用硬水則應加六偏磷酸鹽（濃度小于5%），以免沉淀生成。染料應完全溶解，否則著色不均，易出現(xiàn)深色斑點。
（5）著色槽應用非活性材料如搪瓷、陶瓷、不銹鋼、玻璃等制成，以免引起化學反應造成染液變質。
（6）嚴禁油污進入染液中，否則著色表面容易出現(xiàn)條紋或污斑缺陷。
（7）可用混合染料著色，但須注意膜層在染液中可能發(fā)生的選擇性吸附，使顏色不調和或改變色澤，這樣處理的膜層顏色不如用單一染料的耐曬。拼色染應將兩種染料分別溶解再置于染浴。凡酸性染料必須用醋酸調節(jié)pH值，醋酸加入量依染料濃度而定，染液pH值在4.5-6加入98%醋酸約0.5-1ml/L。
（8）醇溶性染料用乙醇做溶劑溶解。可溶性還原染料染色后，必須在含有亞硝酸鈉10g/L，1.84g/cm3硫酸25ml/L，溫度為50~60度顯色液中顯色1分鐘。分散染料在水溶液中染色染液須不停地攪動，分散染料中分散橙GR、分散藍FFR可獲得很滿意的染色效果。其他分散染色前的陽極氧化鋁須用馬來酸、乳酸、酒石酸、5-磺酸基水楊酸等處理再染色。
（9）金屬鋁中含有雜質影響染色，含硅超過25%底膜顯灰色，只宜染深色；含鎂超過1%染色帶暗灰；含錳色淡而且不鮮艷；含銅色純，含鐵、鎳、鉻太多色彩沉悶。
（10）某些染液中有硫酸存在，會使膜層著色不上。即使硫酸對染料無影響，也會使染料的pH值下降，導致色調的變化。因此，著色前制品的清洗尤為重要。當用堿性染料著色時，氧化膜必須用2%-3%的單寧酸溶液處理，否則著色不上。待著色的氧化膜層不應有指印及易于生成污點的水滴，否則將使這些部位的吸附能力降低。
（11）為提高氧化膜層的吸附能力，特別是要著深色的制品，著色前可在80度的5ml/L硫酸溶液中浸泡1分鐘，或在40度下浸泡15分鐘。
（12）著色不理想的制品可在50%硝酸或5ml/L硫酸溶液中褪色。某些難于脫除的染料所著色的制品則可在更濃的硫酸或1%的次氯酸鈉溶液中漂白，洗滌后重新著色。
（13）著色后必須經封孔處理，這對含銅的合金制品尤為重要。若在0.5%醋酸鎳溶液中封孔，制品表面出現(xiàn)的黑斑可通過添加0.5%硼酸或醋酸使封孔液中的pH值降至5.3-5.5，而得到消除或減少到最低限度。
（14）為提高制品表面的光亮度，陽極化前可進行拋光處理，封孔后還可用細絨布等進行拋光或是浸涂熔融的石蠟或是噴涂清漆。
（二）無機染料染色
到目前為止，耐氣候性的有機染料并不多，膜層顏色在100度以上高溫就會發(fā)生改變。而無機染料當溫度超過金屬的熔點時，其顏色不會發(fā)生變化。無機染料著色有一液法和二液法。前者指陽極氧化膜浸入一種溶液中，這種金屬鹽在膜孔內水化生成色淀而使膜層顯色。后者即經陽極氧化的制品先在一種鹽溶液中浸漬，清洗夠再浸入另一種鹽溶液中，兩次浸漬吸附的鹽發(fā)生反應生成一種不可溶的沉淀色料，從而使制品表面顯色。部分無機染料著色工藝及配方見表-10。
表-10 部分無機染料著色工藝及配方
|
顏色 |
呈色化合物 |
無機鹽名稱 |
用量 g/L |
溫度/度 |
時間/min |
備注 |
|
紅褐 |
亞鐵氰化銅 |
硫酸銅
亞鐵氰化鉀 |
10-100
10-50 |
80-90
80-90 |
10-20
10-20 |
2CuSo4+[Fe（CN）6]K4→[Fe（CN）6] Cu2+2K2 So4 |
|
褐色 |
鐵氰化銅 |
硫酸銅
鐵氰化銅 |
10-100
10-50 |
80-90
80-90 |
10-20
10-20 |
3CuSo4+2[Fe（CN）6]K3→[Fe（CN）6] 2Cu3+3K2 So4 |
|
|
一乙醇胺
氯化鎳 |
27
32 |
60-70 |
10 |
|
|
重鉻酸銀 |
硝酸銀
重鉻酸鉀 |
50-100
10-50 |
75
75 |
5
10 |
2 AgNO3+ K2Cr2O7→Ag2 Cr2O7+2 KNO3 |
|
深褐色 |
|
醋酸鈷
乙二胺 |
30
20 |
80-90 |
3 |
|
|
|
硫酸鎳
乙二胺 |
30
20 |
80-90 |
5 |
|
|
硫化鉛 |
醋酸鉛
硫化銨 |
100-200
50-100 |
90
75 |
5
10 |
PbAc2+（NH4）2S→PbS+2 NH4Ac |
|
氫氧化鈷 |
硝酸鈷
雙氧水
氨水 |
|
|
|
2 Co（NO3）2+ H2O2+4NH4OH→Co（OH）3+4 NH4 NO3 |
|
黃色 |
重鉻酸鉛 |
醋酸鉛
重鉻酸鉀 |
100-200
50-100 |
90
90 |
5
10 |
PbAc2+ K2Cr2O7→Pb Cr2O7+2 KAc |
|
鉻酸鉛 |
醋酸鉛
鉻酸鉀 |
100-200
50-100 |
90
75 |
5
10 |
PbAc2+ K2CrO4→Pb CrO4+2 KAc |
|
硫化鎘 |
醋酸鎘
硫化銨 |
50-100
50-100 |
75
75 |
5
10 |
Cd Ac2+（NH4）2S→Cd S+2 NH4Ac |
|
白色 |
硫酸鉛 |
醋酸鉛
硫酸鈉 |
10-50
10-50 |
50
60 |
15
30 |
PbAc2+ Na2SO4→Pb SO4+2 NaAc |
|
硫酸鋇 |
硝酸鋇
硫酸鈉 |
10-50
10-50 |
60
60 |
15
30 |
Ba（NO3）2+ Na2SO4→Ba SO4+2 Na NO3 |
|
黑色 |
硫化鈷 |
醋酸鈷
硫化鈉 |
50-100
50-100 |
90-100
90-100 |
10-15
20-30 |
Co Ac2+Na2S→CoS+2 NaAc |
|
氧化鈷
二氧化錳 |
醋酸鈷
高錳酸鉀 |
50-100
15-25 |
90-100
90-100 |
10-15
20-30 |
CoAc2+2KMnO4→2 KAc+ CoO+Mn2 O3+2O2↑ |
|
藍色 |
普魯士藍 |
亞鐵氰化鉀
硫酸鐵 |
10-50
10-100 |
90-100
90-100 |
5-10
10-20 |
Fe2（SO4）3+3[Fe（CN）6]K4→[Fe（CN）6]3 Fe4+6K2SO4 |
|
普魯士藍 |
亞鐵氰化鉀
氯化鐵 |
10-50
10-100 |
90-100
90-100 |
5-10
10-20 |
4 FeCl3+3[Fe（CN）6]K4→[Fe（CN）6]3 Fe4+12KCl |
|
金黃 |
三氧化二錳 |
硫代硫酸鈉
高錳酸鉀 |
10-50
10-50 |
90-100
90-100 |
5-10
5-10 |
|
|
橙黃 |
鉻酸銀 |
鉻酸鉀
硝酸銀 |
5-10
50-100 |
75
75 |
10
5 |
K2CrO4+2AgNO3→2KNO3+Ag2 CrO4 |
|
|
|
醋酸銅
1、3-二氨基丙烷 |
30
15 |
70-80 |
5 |
|
|
|
|
醋酸銅
乙二胺 |
30
15 |
70-80 |
5 |
|
|
金黃 |
|
鉻酸鋅
氟化鋅
硝酸 |
4
1.5
3.5 |
60 |
10 |
|
|
|
|
草酸鐵
銨 |
15-25
適量 |
40 |
1-5 |
pH值5.5-6.5 |
|
黃茶色 |
|
硫酸亞鐵
乙二胺 |
30
15 |
80-90 |
5 |
|
|
青銅色 |
|
醋酸鈷
高錳酸鉀 |
20
22 |
30 |
5-20 |
pH值6-7，著色前浸小蘇打液10g/L。 |
|
金色（淺）
金色（深） |
|
草酸高鐵銨
三水合草酸高鐵胺 |
10
25 |
50
50 |
2
2 |
|
其他顏色的著色工藝有：先浸入銅鹽溶液后浸漬硫化物溶液，或是從硫酸銅和亞砷酸鈉之間的反應都可以得到綠色膜層：橙色膜則從酒石酸銻鉀和硫化氫反應獲得；古銅色可在含有氯化鐵的草酸溶液或硫酸亞鐵、亞鐵氰化鉀和高錳酸鉀的混合溶液中浸漬獲得，生成的氫氧化鐵色淀，用沒食子酸或焦性沒食子酸調和，可使之變?yōu)樯钌�。用三氧化鉻0.4份、重鉻酸鈉0.35份、氟化鈉0.08份、表面活性劑（C9—烷基酚聚氧乙烯醚）0.5份配成的水溶液，pH值1.8，于50度將經過硬脂酸處理的鋁粉（50μm）浸入，可浸染得淺黃色的鋁粉。將6份黃金溶于王水，用適量蒸餾水沖淡，另將石灰30份溶于160份蒸餾水，2小時后，將金溶液加入石灰溶液中，靜止5-6小時，倒去上層水，得金氯酸鈣沉淀；然后加入1000ml的水，再加入硫代硫酸鈉，加熱10分鐘，不可沸騰，過濾后將鋁浸入即可染成金黃色。將醋酸鈷10-30g/L于50度浸染鋁制品2分鐘后清洗，再浸入含高錳酸鉀5-30g/L溶液，在30度處理2分鐘，可得古銅色。交流電解的硫酸膜含有相當數量的游離硫在某些稀鹽溶液中，能與重金屬化合而使膜層著色，見表-11。著色之前膜層用氨溶液清洗以除去孔隙中殘存的硫酸，這樣可使生成的硫化物溶解減少，膜層的色調因此加強。
表-11 交流電解硫酸膜在稀鹽溶液中著色
|
鹽溶液 |
顏色 |
|
鹽溶液 |
顏色 |
|
鹽溶液 |
顏色 |
|
1%硝酸銀 |
橄欖棕 |
|
2%硫酸銅 |
綠 |
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1%檸檬酸鉍銨 |
棕 |
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2.5%醋酸鉛 |
深棕紅 |
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1%酒石酸銻鉀 |
橙 |
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1%硫酸亞錫 |
棕黃 |
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1%醋酸鎘 |
黃 |
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1%硫酸亞鐵銨 |
橄欖 |
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1%過錳酸鉀 |
淺黃 |
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1%醋酸鈷 |
黑 |
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1%二氧化硒 |
金絲雀黃 |
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2%草酸鐵銨 |
黑 |
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