1 前言 金黄色华丽贵重 ,是近年来国内外金属、非金属材料表面装饰的一种流行色 ,但金价昂贵 ,用金装饰受到限制。仿金工艺的出现解决了这个问题。已有的铝合金仿金技术多采用传统的电解着色方法 ,但这种方法电能消耗大、需专用设备及工夹具 ,投资 收稿日期 :2 0 0 2 - 0 1- 0 7大、成本高 ,且不适用于大型、超小型工件及结构复杂工件的处理<1,2 > 。化学氧化着仿金色技术可改善上述不足。本文通过在处理液中加入添加剂Ｘ -Ｐ ,得到仿金色的氧化膜 ,该膜层附着力好 ,耐蚀性强 ,金色鲜艳 ,经适当的后处理 ,膜层性能更佳。2 氧化着色工艺 试验材料采用ＬＹ1 2铝合金板材 ,为获得高质量的铝合金仿金色氧化膜 ,经试验确定了最佳的前处理、后处理方法及条件<3 ,4,5 > ,工艺流程为 :工件→化学脱脂→碱蚀→酸蚀出光→氧化着色→封闭→成品除碱蚀后用热水洗外 ,其余各步均可先用自来水冲洗 ,再用去离子水洗净。2 1 化学脱脂化学脱脂的目的是除去工件表面的油污 ,以保证碱蚀均匀。配方及工艺参数如下 :ＮａＯＨ 1 0～ 2 0ｇ/ＬＮａ3 ＰＯ430～ 50ｇ/ＬＮａ2 ＣＯ3 1 0～ 2 0ｇ/ＬＮａ2 ＳｉＯ3 1 0～ 2 0ｇ/ＬＯＰ - 1 0 0 5～ 1ｇ/ＬＴ 1 5～ 30℃ｔ 5～ 1 0ｍｉｎ2 2 碱蚀碱蚀的目的是除去工件表面残存的自然氧化膜及工件表面的变质合金层 ,并调整基体表面 ,使之均匀一致。配方及工艺参数如下 :ＮａＯＨ 4 0～ 50ｇ/Ｌ柠檬酸铵 1 0ｇ/ＬＴ 50～ 6 0℃ｔ 1～ 2ｍｉｎ2 3 酸蚀出光用酸中和残留碱 ,同时溶去挂灰附着物 ,使工件露出光洁的活性表面。酸蚀出光配方及工艺参数如下 :Ｈ2 ＳＯ41 5～ 2 0ｍＬ/ＬＨＮＯ3 3～ 5ｍＬ/ＬＴ 1 5～ 30℃ｔ 0 5～ 1ｍｉｎ2 4 氧化着色经前处理的工件应及时置于氧化着色液中进行化学氧化 ,避免再次污染或生成自然氧化膜。本工艺采用铬系氧化<6,7> ,同时在铬酸盐配方中 ,加入添加剂Ｘ -Ｐ ,氧化着色一步完成 ,处理时间约 2 0ｍｉｎ。2 5 封闭将工件放入沸腾的去离子水中封闭约 3ｍｉｎ ,使有孔隙的氧化膜产生水化或填充作用 ,热风烘干后再浸丙烯酸清漆 ,以进一步提高耐蚀性 ,增加光泽度 ,防止仿金色氧化膜脱落或变色。3 最佳配方及工艺的确定通过多次试验和单因素分析试验 ,初步确定了氧化着色液配方及较适宜的工艺操作范围 ,并在此基础上进行正交优选。我们选取了影响最大的ＣｒＯ3 浓度 ( 2 8～ 4 8ｇ/Ｌ)、ＮａＦ浓度 ( 0 7～ 1 5ｇ/Ｌ)、Ｘ -Ｐ浓度 ( 4 0～ 8 0ｇ/Ｌ)和氧化着色时间 ( 1 5～ 2 5ｍｉｎ) 4个因素为正交因素 ,采用Ｌ9( 34 )正交表 ,并固定Ｋ2 Ｃｒ2 Ｏ7浓度为 2 6ｇ/Ｌ ,温度 6 0℃ ,ｐＨ值2 0。3 1 膜层主要性能评价指标初步试验发现 ,各配方氧化膜耐蚀性均佳 ,故确定正交试验评分及检验标准时只采用了色度、均匀度、附着力 3个指标 (见表1 )。均匀度是用显微镜 (× 1 0 0 )观察 ,根据在同样面积内 ,膜上小坑或突起的多少记分。附着力的评价是以脱脂棉力度均匀地擦拭膜表面至露基底 ,根据次数记分表 1 膜层主要性能评价指标色度 (Ｓ)均匀度 (Ｊ)附着力 (Ｆ)综合评分 (Ｚ)无色淡黄色浅金黄色金黄泛红中金黄5 06 0708090≥ 15 0次 70≥ 16 5次 80≥ 175次 85≥ 190次 90≥ 2 0 0次 95(Ｚ) =35 % (Ｓ)+ 35 % (Ｊ)+ 30 % (Ｆ)3 2 正交试验结果以正交试验的结果绘制极差分析图 (见图 1 )。进行极差分析 ,综合膜层色度、附着力和均匀度指标 ,得到氧化着色最佳配方及工艺条件 :ＣｒＯ3 3 8ｇ/ＬＫ2 Ｃｒ2 Ｏ7 2 6ｇ/ＬＮａＦ 0 7ｇ/ＬＸ -Ｐ 6 0ｇ/ＬＴ 6 0℃ｔ 2 0ｍｉｎｐＨ值 2 0图 1 铝合金氧化仿金色综合极差分析图 在此条件下处理铝合金表面 ,得到了色泽金黄、均匀度、附着力均佳的化学转化膜。其性能测试结果见表 2。表 2 氧化着色膜层性能色度均匀度附着力综合评分中金黄 ,90很均匀 ,85≥ 2 0 0次 ,95 89 8 根据极差分析结果 ,ＮａＦ浓度是影响膜层性能的主要因素 ,Ｘ -Ｐ浓度次之。加入适量添加剂Ｘ -Ｐ ,显著改善了成膜结构 ,提高了膜层性能指标 ,特别是膜层光泽度和附着力。但Ｘ -Ｐ浓度过高 ,成膜速度下降 ;Ｘ -Ｐ浓度过低 ,则达不到改善膜层性能的效果。4 结束语该工艺可得到性能优良、装饰性和防蚀性均佳的仿金色含铬化学转化膜 ,添加剂Ｘ-Ｐ的加入 ,降低了配方中含铬化合物的用量 ,显著提高了膜层光泽度和附着力。本工艺不消耗电能 ,设备简单、操作方便、成本低、采用低铬配方 ,环境污染小 ,有较好的应用前景铝合金化学氧化着仿金色工艺@邓立元$湘潭师范学院化学系!湖南湘潭411201
@周书天$湘潭大学化学化工学院!湖南湘潭411105
铝合金;;
着色;;仿金;;化学氧化提 出了一种铝合金化学氧化着仿金色工艺及工艺流程。利用正交试验优选出最佳着色液配方及工艺条 件。该工艺设备简单、操作方便、成本低、环境污染小、应用前景好<1> 暨调和.我国铝型材氧化着色现状和发展趋势
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<2> 旷亚非,许岩,李国希.铝及其合金材料表面处理研究进展.电镀与精饰,2000,22(1):16-19.
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<6> 吴双成.铝及铝合金铬磷化处理.电镀与环保,1996,16(5):17-18.
<7> 文斯雄.铸铝材料的抗蚀化学氧化.电镀与精饰,1999,21(4):24-25
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