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陽極氧化,如何控製色差?秘密就在這裏

 鋁的氧化膜的表麵是由多孔層構成的,其比表麵積大,具有很高的化學活性。利用這一特點,在陽極氧化膜表麵可進行各種著色處理.可以提高提高產品的裝飾性和耐蝕性,同時給鋁製品表麵以各種功能性。
  陽極氧化膜著色方法大體有三種類型:化學浸漬法、電解著色法和整體著色法。室內裝飾和工藝品一般采用化學浸漬法,建築鋁門窗一般采用電解著色法,整體著色法在早期使用過,但由於色種有限,成本相對較高,目前國內外已基本不采用這個技術。
  現以鋁的陽極氧化為例,介紹該如何解決陽極氧化中產生的色差問題。首先先了解工藝。

  前處理:除油→堿洗→酸洗→拋光
  陽極氧化
  後處理:水洗→著色→封孔→幹燥
  注:每個工序之間都要有相應的1-3槽用來中和和清洗
  前處理包括除油、堿洗、拋光等,目的是讓其表麵光滑有光澤感,和除去表麵雜質,使之更容易氧化和著色。
  除油是利用除油劑的浸潤、分離、乳化、皂化等作用將油脂脫離金屬外殼表麵。通過除油,可以清除部品表麵油汙,以便後麵的堿洗、氧化等。
  堿洗是通過片堿(NaOH)的皂化作用脫掉多餘的油脂,並去除手機金屬外殼的自然氧化膜、毛刺、雜質。與鋁件反應,去除表麵汙物,除掉自然氧化膜,目的是活化表麵,也有去除擠壓條紋,獲得不同反光性表麵的作用。
  酸洗是去除堿蝕後表麵的汙漬掛灰,以獲得比較潔淨的表麵。同時中和殘留的堿性溶液與鋁件表麵化學反應的作用。
  拋光有兩種,一種是電解拋光、一種是化學拋光。電解拋光是利用電流的作用,使鋁合金發生電化學反應,在鋁合金表麵凹凸不平的部分發生不同程度的深解,使鋁件表麵產生光滑的鏡麵效果。電解拋光的鋁件,經過後續的陽極氧化處理仍能保持大部分光澤。鋁片的純度越高得到的反射率越高;化學拋光是通過鋁與化學拋光液發生的化學離子反應,對樣品表麵凹凸不平區域的選擇性溶解作用來消除磨痕、浸蝕整平。
  陽極氧化就是在外加電流的作用下,在陽極上發生氧化,形成一層氧化膜的過程。
  水洗是陽極氧化之後,氧化膜的膜孔中殘留有硫酸溶液,因此,染色之前必須將鋁製品徹底清洗幹淨。避免給染色槽帶人雜質離子,尤其是磷酸根離子、氟離子等,在染色槽之前設立純水清洗,並且要對水質進行監控。
  著色是采用化學浸漬法,通常認為是既有物理吸附也包括有機染料官能團與氧化鋁發生的絡合反應。
  封孔處理是陽極氧化不可缺少的一部分,在氧化染色後,唯有進行封孔處理才能保證染色膜的原有顏色。封孔工藝可以有多種,蒸氣封孔、熱水封孔、中溫封孔都是不錯的選擇,部分染料還可以選擇冷封孔工藝。氧化膜的表麵是多孔的,在這些孔隙中可吸附染料,也可吸附結晶水.由於吸附性強,如不及時處理,也可能吸附雜質而被汙染,所以要及時進行填充處理,從而提高多孔膜的強度等性能.封閉處理的方法很多,如沸水法、高壓蒸氣法,浸漬金屬鹽法和填充有機物(油,合成樹脂)等。
  根據著色的整個工藝,AG厅知道,在氧化染色整個流程中,因為氧化工藝原因造成染色不良相對比較普遍。氧化膜的膜厚和孔隙均勻一致是染色時獲得均勻一致顏色的前提和基礎,為獲得均勻一致的氧化膜,保證足夠的循環量,冷卻量,必須要保證良好的導電性的,和氧化工藝的穩定性。
  第一:化學池的濃度
  稍高的酸溶液濃度可促進氧化膜的溶解反應加快,利於孔隙的擴張,更易於染色;鋁離子濃度偏小,生成的氧化膜吸附能力降低,影響上色速度,鋁離子偏大,氧化膜的均勻性受到影響,容易出現不規則的膜層。
  第二:溫度
  染色過程中,染色速率隨溫度的升高而加快,因此,染一定深度的顏色所需的時間隨溫度升高而縮短。同時,槽液溫度上升,同步封孔也會加快,如果溫度過高,同步封孔過快,在染料分子還未有足夠量吸附在膜孔中,染料的積聚就會因氧化膜的膜孔閉合而中止,無法達到要求的深度,而相對較低的溫度下染色,可以染出更深的顏色,但相應的時間要長,因而,針對不同的色澤要求,可以適當調整染色溫度,避免染色時間過長或過短。
  第三:染料的濃度
  根據吸附定律,在一定工作條件下,染料在陽極氧化膜上的吸附量隨著染料濃度的提高而增大。不過,這一規律隻在氧化膜本身還具有吸附能力時適用。對於不同深度的顏色,染料濃度也應作相應調整,在最初配製槽液時,盡可能配製較低濃度的溶液,隨著生產的進行,染料不斷地消耗,要不斷補充消耗的部分,補充時要少量多次。如果對染料進行濃度測定,要考慮雜質離子的影響,實際的有效濃度跟檢測可能有較大差別,因此,要定期對染色槽的實際染色力進行對比檢測。
  第四:時間
  一般情況,當氧化條件確定,染色液濃度、溫度等確定。AG厅隻有通過調整染色時間以獲得客戶要求的顏色深度,如果染色時間太短就已獲得所要求的顏色,這存在兩點弊端,一是上色太快,要獲得均勻一致的顏色不容易;二是上色太快,所獲得的顏色耐侯性不夠。染色時間太長,或者無論染多長時間都不能獲得要求的顏色深度,此時AG厅要考慮氧化膜是不是太薄或者染料濃度太低。
  第五:PH值
  穩定的ph值對染色非常重要,不同的ph值,可能會有不同的色調,為加強ph值的穩定性,在配製槽液時加入緩衝溶液是一種可行的辦法,同時要加強染色前的水洗,避免帶入酸性物質。
  以上這些都是在理論上影響色差問題的重要原因,但在實際操作過程中,還有更多影響顏色光澤的問題。
  1、上掛
  上掛層數過多,上下落差大,出槽和入槽的時間相差較大,在化學拋光過程中會產生不同程度的拋光,導致不同的光澤度;在著色過程中的時間差異也會導致不同的染色效果。
  2、水洗
  陽極氧化前的水洗沒有清洗掉用於中和的酸性溶液,殘留的酸性溶液在陽極氧化過程中,會與氧化鋁發生化學反應,從而在產品表麵留下蝕痕。
  3、原材料
  鋁材的含鋁量過低,鋁表麵氧化不均,產品表麵會有沙孔或者麻點;若是含Si含量過高,產品做出來又可能會整體發灰等。
  4、雜質
  氧化池裏異金屬過多,鋁表麵的氧化膜不純淨,可能會導致有黑色斑點或條紋等。
  AG厅同時也知道,上述這些可以有效地幫助AG厅對於色差進行針對性地的調整,但是,究竟調整成多少是性價比最高,調整的程度對不對,是該量多點還是少一點,AG厅不得而知。
 
  所以,整個問題的關鍵在於,如何能知曉調整的程度對於產品的顏色或光澤是有多大程度上的影響?
 
  現在越來越多的企業利用彩譜測色儀器和光澤度儀,替代人眼對顏色的大致感知,根據儀器測量顏色的精準偏差數據,來調整相對應的工藝。每一次調整,儀器都能以數值的方式、準確記錄顏色的相應變化,以此來判定調整的幅度大小。
  不僅如此,每一次鋁型材的來料檢測,也都可以用儀器來檢測每一批次的顏色和光澤,嚴格控製後續可能產生色差問題的源頭。

序號 被測物體 公司名稱 使用型號
1 手機蓋板、平板蓋板 VIVO、OPPO等 CS-660
2 無屏電視金屬殼 宏基(Acer),極米等 CS-580和CS-380
3 數碼相機相框 聯想,三星等 CS-660和CS-380和CS-300
4 汽車配件等 北京現代、大眾等 CS-580
5 數碼相機、音響等 SONY, PHILIPS, ONKYO等 CS-380
6 五金配件 ADIDAS, NIKE ,全友家私等 CS-280和CS-380
7 原料 iphoness,柏斯琴行等  CS-660

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