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          包材技術丨陽極氧化的氧化過程中如何控制色差


          陽極氧化

          陽極氧化是指在適當的電解液中,以金屬作為陽極,在外加電流作用下,使其表面生成氧化膜的方法。通過選用不同類型、不同濃度的電解液,以及控制氧化時的工藝條件, 可以獲得具有不同性質、厚度在幾十至幾百微米( 鋁自然氧化膜層厚0.010μm~0.015μm)的陽極氧化膜。
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          圖片來源于百度圖片
          在氧化以及著色過程中,槽液成分、電流電壓設定、人員操作等因素較為復雜,我們假設氧化膜單元結構模型呈理想的一致狀態,那么在特定的介質條件下,著色的深淺是由氧化膜單元結構模型的金屬粒子沉積量來決定,因此如何尋找槽液成分、著色時間以及電流電壓之間的關聯,是我們必須把控的工藝要點。


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          通過控制色槽液減少色差

          首先著色配槽時,著色液的配制必須采用去離子水,如果是單錫鹽,則先加H2SO4和穩定劑,充分溶解后再加SnSO4以防止Sn2+氧化和水解;如果是雙鹽,則可以在鎳鹽溶液中加入SnSO4,槽液配制完畢直至正常生產過程中,還必須按照一定的頻率對槽液成分取樣分析,根據分析結果以及添加相應的藥劑穩定槽液,槽液的控制范圍也須穩定,添加量須少量多次。


          槽液中各成分的濃度對色差有直接影響。一般來說,主鹽濃度升高,著色速度加快,色調變深;溶液添加硫酸是為了保持著色穩定性,濃度過高則槽體、零部件容易附著氫氧化物,濃度過低則H+濃度過高而競爭還原,導致著色速度下降,甚至不上色;H3BO3在膜孔中起緩沖作用,在錫鹽溶液中不加硼酸則錫不能析出,導致型材色差和色散;促進劑在鎳鹽溶液中起催化作用,保證Ni2+在溶液pH為1左右時能夠順利析出,保持良好的著色均勻性和穩定性;穩定劑由絡合劑、還原劑、抗氧劑以及電極氧化阻止劑組成,防止亞錫氧化和水解,保持著色穩定性。


          對槽液的攪拌有利于色差的均勻性和重現性。通常單鎳鹽溶液可以通壓縮空氣進行攪拌,但是單錫鹽或雙鹽則不能使用壓縮空氣攪拌,可以考慮通惰性氣體攪拌,也可以采用機械攪拌方式,防止亞錫離子的氧化。對著色液進行循環過濾,也是保持溶液穩定的一種方式。


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          通過氧化著色工藝減少色差

          電壓對著色速度有很大影響。電壓過低,陰極峰值電流很小,幾乎只能用于阻擋層充電以及彌補電損耗,沉積金屬的法拉第電流小,因此著色較淺。


          隨著電壓升高,電流增大,著色速度加快,型材顏色變化順序為:輕微上色香檳色咖啡色古銅色褐色黑色。


          當電壓升到一定值的時候,著色反而變淺。這是因為,電壓過高超過氧化電壓范圍時,阻擋層被擊穿,著色膜脫落,從而顏色變淺。


          與控制電壓參數相關的操作還包括上掛以及進入著色槽階段,上掛前檢查導電桿,磨掉與型材相接觸的部位以保證通電良好,上掛時必須控制綁料面積,每掛料的總表面積必須通過計算,不能超出范圍;綁料不能太松動以防止某些型材不上色,每掛料的型材斷面最好保持一致或者相近,否則容易出現同掛型材之間的色差;進入著色槽時型材必須保證一定的傾斜度,同時保證料與料之間的間距相等,否則容易出現陰陽色;


          著色時間也對型材色差影響較為明顯,當著色時間過短,色調偏淺,時間長則顏色偏深,但是當時間過長時,還需考慮型材表面氧化膜的穩定性。


          槽液的溫度也是影響色差的因素,一般情況下,溶液的溫度升高,金屬離子擴散速度快,在膜孔中還原的機會增加,型材色調加深;溫度低則著色較慢。但溫度過高則加速亞錫的氧化水解,甚至破壞氧化膜孔結構,反而對著色不利,一般槽液溫度控制在18至22。


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          通過規范人為操作減少色差

          人為因素是影響色差的一個重要原因,當操作工責任心不強或者經驗不足時,很容易導致型材上色工藝波動,導致明顯的色差。


          其中上排工、行車手、調色員是影響色差的關鍵。型材的綁料前后檢查,以及綁料松緊程度,型材面積計算是上排人員必須掌握的技巧,這些技巧可以通過培訓以及現場教授經驗獲得,并以此保證上排質量。


          行車工是保證型材反應時間以及著色均勻行的關鍵人員。送電著色前,行車掛鉤必須和導電梁脫開,并靜止0.5至1min后才能通電著色,著色前必須預調好電壓,著色階段時間必須控制穩定,波動最好減到最小范圍;著色結束后必須立刻傾斜度起吊,以最快流盡槽液,及時轉移至水槽清洗,不可在著色槽中停留,特別是雙鹽同單錫鹽。操作不當會造成色差及掉邊現象。嚴格控制空中起吊時間,充分洗凈型材內孔中的酸液,才能依靠對色員對色。


          對色時,對色員應該使用標準樣板,比色時型材色略深于樣板色,色調略淺時,可以重新放入著色槽通電補色,當顏色太深時,放入著色槽中褪色,但是某些著色型材不能褪色,而這跟著色的顏色或槽液成分相關。


          加強氧化膜厚控制,陽極氧化過程中,槽液濃度以及溫度、電流密度、氧化時間對氧化膜孔結構的排列和深度影響明顯,車間必須將這些工藝參數進行調節和匹配,以保證氧化膜結構的均勻性和穩定性。


          陽極氧化后應該立即著色。若陽極氧化后在空氣中暴露時間太久,膜層孔隙會縮小,并有可能沾附酸霧、灰塵或其他污物,導致著色困難,如果著色槽過小而不能及時著色時,應該將型材適當浸泡在單獨的純水槽中。


          著色后的水洗也是非常重要的階段,著色型材必須通過二級水洗,水質的好壞也會造成色差。否則后續可能導致封孔不合格或者電泳漆附著性差而脫落。

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