资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 金属表面彩色化,8-1 金属表面着色机理,8-2 铝和铝合金的着色,8-3 化学法生成彩色氧化膜,1,8-1 金属表面着色机理,铝是最容易着色的金属之一，以铝为例说明金属的着色原理。,铝的氧化膜着色方法,：,电解发色法：发色体在多孔层,的夹壁中或发色体的胶体粒子,分布在多孔层的夹壁中；,染料浸渍法：发色体沉积在氧,化膜孔隙的上部；,电解着色法：发色体沉积在多,孔层的孔隙底部。,2,(1),电解发色法：,电解发色是阳极氧化(或化学氧化)和着色过程在同一 溶液里完成，在铝合金上直接形成彩色的氧化膜。,电解发色是由于光线被膜层选择吸收了某些特定的波长，剩余波长部分被反射引起的。,电解发色膜产生颜色的原因，至今还没有明确的理论。受材料成分、溶液种类、氧化膜厚度和电源波形等操作条件的影响。,3,(2),染料浸渍着色法：用有机和无机染料进行浸渍着色。,在草酸铁铵溶液里，于60下处理可得到金色的膜。,先在醋酸铝，后在铬酸钠溶液里浸渍可得到黄色的膜。,先在氯化亚铁，后在铁氰化钾溶液里浸渍则可得到蓝,色的膜。,先在硝酸银，后在铬酸钠；或先在硫酸铜，后在铁氰,化钾溶液中浸渍可得到红棕色的膜；,4,关于有机染料的着色原理有三种解释：,其一，染料与膜内铝的化合物发生化学结合；,其二，膜的主要成分氧化铝物理吸附；,其三，机械填充于膜的微孔之中。,5,(3),电解着色法(二步法),：,铝经阳极氧化后，再将零件浸在金属盐溶液里，通过使用交流,电进行极化或用直流电进行阴极极化着色,。,当用交流电着色时，由于氧化膜的半导,体性质，在交流电的作用下，铝成为阴,极，而着色金属的离子则在其表面上放,电，形成金属或金属氧化物沉积在氧化,膜里。,6,以硫酸镍-硼酸溶液为例说明电解着色机理,1电解着色的原因,(1)由于光的散射产生颜色；(2)由于光的吸收产生颜色。,氧化膜在金属盐里电解时，金属氧化物或其它金属化合物沉积在氧化膜的孔里，这些化合物吸收光，造成氧化膜出现颜色。,7,电沉积金属颗粒直径是不均匀的。由于这种颗粒的分,布，使得散射光的波长范围很宽，因此氧化膜看起来呈棕,色。在着色时间较长时，有更多的金属沉积，且金属胶体,的粒径分布更广，氧化膜呈黑色。,电沉积金属的粒径分布随着金属的种类不同而不同。在,金属胶体粒径分布很狭窄时，可以产生像蓝、绿或红的基色。,8,2电解着色的化学反应,阳极氧化：,把,Al,先进行阳极氧化，膜厚,9,m,，,阻挡层厚约,15nm,，,孔直径大约,10nm,，,壁厚度大约是,30nm,。,电解着色：,电解着色的电化学反应为,M,n,+,+,ne,M,0,。,9,3直流电阴极极化,图10-7为阳极氧化膜在NiSO,4,-H,3,BO,3,混合溶液中的阴极极化曲线。曲线上在,4V，,13V，,18V处分别显示出三个阴极电流峰值。,当氧化膜在NiSO,4,-H,3,BO,3,混合溶液里电解,时，在第一个电流峰值和第二个电流峰值,时，氧化膜并不着色，在第三个峰值时才,着色，因为在,18V处的第三个电流峰值时,才引起镍离子的还原。电解着色时之所以,需要如此高的电压，是因为氧化膜上有阻,挡层。,10,4氧化膜对金属沉积的影响,(1) 多孔层厚度的影响,：,多孔层厚度2,m时,，,H,+,离子含,量很高，阴极极化并不使氧化膜着色,；,多孔层厚度6.5,m时,，,极化曲线,上仅出现第一和第二个阴极电流峰值，,不出现第三个峰值，氧化膜不着色；,多孔层厚度9,m时,，,在三个电流,峰值时均可观察到氧化膜着色。,11,(2) 阻挡层厚度对直流电电解着色的影响：,当阻挡层很薄时，阴极电流峰值在较低的电压下出现，不着色。,12,8-2 铝和铝合金的着色工艺,1,电解发色工艺,1) 电解条件的影响,电解液的温度、电解时间以及使用的电源波形不同，得到的色彩不同。,2) 铝材的影响,材料的影响包括组分的影响以及退火、淬火的影响。,13,3) 溶液的影响,以草酸为主的电解液中，添加硫酸、铬酸或其它有机,酸，可生成黄色至红色的氧化膜；以磺基水杨酸为主的电,解液中添加无机酸及有机酸可生成青铜至黑色氧化膜。,14,2,氧化膜染色工艺,1) 有机染料染色,需要染色的氧化膜的氧化电流密度一般应在0.71.5 A/dm,2,。过大或过小，均不利于染色。,15,2) 无机染料或化合物染色,将一种无机染料溶于水后把膜层浸入其中染色，称一液浸染法。若用两种无机化合物溶液交互浸渍生成着色物沉淀，称二液交互浸染法。,一液浸染法：,(NH,4,),2,CrO,4,+ K,2,CrO,4,，,二液交互浸染法：,Pb(Ac),2,+ (NH,4,),2,S，K,2,Cr,2,O,7,+ AgNO,3,Cd(Ac),2,+ (NH,4,),2,S，AgNO,3,+ (NH,4,),2,S,Pb(Ac),2,+ K,2,CrO,4,，Pb(Ac),2,+ K,2,Cr,2,O,4,16,3）,电解着色工艺,将铝的硫酸阳极氧化膜(1015,m)，在含有贵金属盐类的溶液中进行交流电解着色。,一般的电解着色容易得到黄棕色和黑色。为了得到更多的颜色，可以改进阻挡层或在氧化膜里形成不同颜色化合物。,17,常用的氧化膜色调与金属盐的关系如下：,Ni盐液：青铜色系(浅青铜色、青铜色、深青铜色、黑色)；,Cu盐液：红褐色系(浅红色、浅栗色、深栗色、黑色)；,Sn盐液：紫褐色系(淡紫色、青铜色、深青铜色、黑色)；,Pb盐液：茶褐色系；,Au盐液：紫红色；Ag盐液：鲜黄绿色等。,18,采用周期换向电流的特殊着色法,着色的基本原理,：,当铝件为阳极时，则生成氧化膜；,当铝件变为阴极时，由于硫酸在阴极发生还原，产生了硫,化物沉积在氧化膜中，将此氧化膜浸到加热的Ni，Co，,Pb，As，Cu，Fe等金属盐的溶液中时，能生成相应的金属,硫化物，从而使氧化膜具有不同的颜色。,19,周期转向中，通正电时间(铝为阳极)与总通电时间之比通,常用Duty表示：,Duty = 通正电流时间/总通电时间,20,8-3 化学法生成彩色氧化膜,化学着色法不用电源，操作简便，效率高。其具体着色方法有三种类型：,(1) 化学处理着色法：把未处理的铝件放人化学药品混合液中浸渍着色。,(2) 化学处理氧化膜着色法：把化学处理后得的氧化膜再浸入有机或无机染料中着色，得到各种表面彩色。,21,(3) 化学处理着色的氧化膜阳极氧化法：用化学方法将着色金属离子还原并吸附到铝表面之后，再进行阳极氧化和封孔处理。,化学彩色氧化膜较薄，与电解阳极氧化彩色膜相比，,暴露户外较易褪色。,22,不锈钢的化学彩色,把不锈钢浸入热的铬酸-硫酸溶液中(溶液的组成是CrO,3,：250g/L，H,2,SO,4,：490g/L；温度70)，不锈钢表面会着色。,处理15min可获蓝色，18min可获金色，2022min为紫红色或绿色。颜色鲜艳与否同不锈钢的表面处理工艺有关。,若把经过着色处理后的不锈钢件放在另一种含有铬酸-硫,酸的溶液中进行阴极电解处理可使膜更牢固。,23,不锈钢的电解发色法,：,使不锈钢表面形成透明氧化膜，在0.150.4,m 之间,改变膜厚度时，可获得各种颜色，并仍然保留不锈钢表面特,有的光泽。,工艺流程：,前处理,水洗,着色,处理,水洗,硬膜处理,水洗,干燥,成品。,色调变化顺序：黑,蓝,金,红,绿。,着色之后要立即进行阴极固膜处理，使着色后松散的膜层硬,化。,24,铜的化学彩色氧化膜,古色古香的产品很受人们喜爱，因此古旧化的表面处理方法得到发展。在这些方法中铜和铜合金以及镀铜制品的氧化、着色处理占较大比例。,铜的化学氧化膜颜色可以在很宽的范围内变化，这不但取决于溶液的成分，而且也取决于处理条件，如氧化剂的浓度、温度等。,25,实际应用中，铜和铜合金着色以红、绿(碳酸铜)、蓝(碱性铜氨配合物)、黑(氧化铜、硫化铜)等色调为主。,纯铜可以化学着古铜、金黄、蓝、绿、红褐、黑等色彩。,铜合金可化学着蓝、古绿、淡绿、红、褐、咖啡等色彩。,26,
展开阅读全文