| 化學(xué)著色法工藝簡單、控制容易、效率高、成本低、設(shè)備投資少、著色色域?qū)�、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(dāng)或受到機(jī)械損傷時(shí)易脫色，著色膜的耐光性相對較差，故往往僅用于室內(nèi)裝飾、日常用小型鋁制品的著色處理。鋁陽極氧化膜的化學(xué)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(jìn)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(shí)染料被吸附在孔隙表面上并向孔內(nèi)擴(kuò)散、堆積，而且與氧化鋁進(jìn)行離子鍵、氫鍵結(jié)合而使膜層著色，經(jīng)封孔處理，染料被固定在孔隙內(nèi)。
（一）有機(jī)染料染色
1、染料的選擇
有機(jī)染料品種繁多，依據(jù)不同用途和產(chǎn)品檔次選用染料。如可溶性還原染料價(jià)格昂貴，色牢度極佳，故多用于高檔鋁制品金筆、打火機(jī)、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(luò)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(jī)染料著色工藝及控制
（1）單色染色：將經(jīng)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(shí)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(wù)、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(wǎng)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(hù)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(jī)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(shí)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(lán)色
|
湖藍(lán)AB
|
1-2 |
50-55 |
4.5-5.0 |
5-15 |
藍(lán)2LW
|
0.5-2 |
55 |
5.5-6.0 |
5-15 |
藍(lán) GBL
|
1-2 |
50-55 |
4.5-5.5 |
5-15 |
藍(lán)2AL
|
1-2 |
50-55 |
4.5 |
5-15 |
海軍藍(lán)NBL
|
1-2 |
55 |
5.8 |
5-15 |
翠藍(lán)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(shù)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(bǔ)充以確保顏色深淺一致。
（2）采用印花工藝進(jìn)行多色染色應(yīng)先淺后深，有黃、紅、藍(lán)、棕、黑。染印第二色時(shí)，噴漆應(yīng)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?xiàng)l件必須一致，染色條件也應(yīng)一致。
（4）染色液同純水配制，如用硬水則應(yīng)加六偏磷酸鹽（濃度小于5%），以免沉淀生成。染料應(yīng)完全溶解，否則著色不均，易出現(xiàn)深色斑點(diǎn)。
（5）著色槽應(yīng)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(xué)反應(yīng)造成染液變質(zhì)。
（6）嚴(yán)禁油污進(jìn)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(diào)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(yīng)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(diào)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�？扇苄赃�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?cái)噭�，分散染料中分散橙GR、分散藍(lán)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(zhì)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(dǎo)致色調(diào)的變化。因此，著色前制品的清洗尤為重要。當(dāng)用堿性染料著色時(shí)，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(yīng)有指印及易于生成污點(diǎn)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(jīng)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(jìn)行拋光處理，封孔后還可用細(xì)絨布等進(jìn)行拋光或是浸涂熔融的石蠟或是噴涂清漆。
（二）無機(jī)染料染色
到目前為止，耐氣候性的有機(jī)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(jī)染料當(dāng)溫度超過金屬的熔點(diǎn)時(shí)，其顏色不會發(fā)生變化。無機(jī)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(nèi)水化生成色淀而使膜層顯色。后者即經(jīng)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(yīng)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(jī)染料著色工藝及配方見表-10。 表-10 部分無機(jī)染料著色工藝及配方
|
顏色 |
呈色化合物 |
無機(jī)鹽名稱 |
用量 g/L |
溫度/度 |
時(shí)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(lán)色 |
普魯士藍(lán) |
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(lán) |
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 |
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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(yīng)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(yīng)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(diào)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(jīng)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(shí)后，將金溶液加入石灰溶液中，靜止5-6小時(shí)，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(dāng)數(shù)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(diào)因此加強(qiáng)。
表-11 交流電解硫酸膜在稀鹽溶液中著色
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鹽溶液 |
顏色 |
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鹽溶液 |
顏色 |
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鹽溶液 |
顏色 |
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1%硝酸銀 |
橄欖棕 |
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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 | |
