1、陽極氧化工藝流程 名词解释 机械与化学表面处理 金属需经过抛光或刷光，随后除油及脱脂，检查外观质量，以为后 续处理工序作表面准备。 阳极氧化 通过认为的手段，形成一层厚氧化铝膜，即阳极氧化膜。即吸附氧 化膜。这是吸附着色的先决条件。 染色 在阳极氧化膜之微孔结构内沉积染料分子。 封孔 封住微细孔，使染料固定于氧化膜内。 吸附着色的理论依据 吸附现象是采用染料水溶液浸渍染色的特点。与其他着色技术不同 的是，其产生颜色之化合物并非产生自工艺本身而是存在于开初的 介质中。 “吸附”这一术语的意思是染料分子沉积并积聚氧化膜微孔的内表 面，此阳极氧化膜的孔隙率为氧化膜的 20m2/g。导致吸附的是铝 氧
2、化膜与染料分子之间的键合力起作用。这键合是不稳定的，相反， 吸附在阳极氧化膜上的染料（染色强度）与溶液中的染料之间达到 平衡。倘若溶液的染料浓度增大，则吸附量会增大，直至达到饱和 点（颜色强度最大）时为止。又倘若溶液的燃料浓度下降，比如下 降到零，而水中又全无亲质，便会出现解吸附，导致褪色合色料扩 散。因此，在完成染色之后的多孔膜封闭工序是必不可少的。尽管 染料迅速吸附，但整个着色过程的速度并非取决这一原始的现象， 而是取决于染料分子随后怎样进入狭窄的微孔内。这一过程以略低 的速率进行。分子的直径平均为 0.0025m，而用硫酸直流 氧化法制备的阳极氧化膜的微孔平均直径为 0.02m。 * 铝
3、的级别和铝的阳极氧化 铝材的物理成分以及级别是吸附着色是否成功的重要因素。铝材分 为高纯铝、纯铝和合金铝。 高纯铝只含不超过痕量（不超过 0.05%，依次排级）的亲质金属； 纯铝的亲质金属含量不超过 1%。 由于铝本身的强度不足以应付各种用途，因而相当多是与其他金属 形成合金，主要的是镁、锌、锰、铜等。合金中的这些成分越高。 耐机械磨损性便越强，但对装饰性着色的适应性则相对的越差。吸 附着色本身是不会改善阳极氧化膜的物理特性的。 质量要求 必须选用阳极氧化级的铝材，才能保证在阳极氧化和着色后仍然能 保持吸引人的外观。这一级别的铝材是专门为阳极氧化和着色而特 别制备并经过特别检测的。 合金成分对
4、色泽和透明度的影响 铝和铝合金原有的颜色分别随其纯度级别与所含成分不同而异。而 吸附着色的色调又受原来的底色所影响。 1 镁量大于 5%时，阳极氧化膜会暗哑； 2 含锰及铬量即使低至仅 1%，氧化膜便带黄色，超过此含量时，金属 色调便会变的暗黑； 3 硅有使氧化膜带灰色的趋向，不过，很大程度上取决于它存在于合 金中的形式。如果以固溶体形式存在而含量低于 1%时，它不会使氧 化膜明显暗哑。超过此含量及以非固溶体形式存在时，金属就会呈 浑浊的灰色。有一种特别的含硅 3%6%的铝合金就被称为“灰色 调和金”。 4 含铜量不超过 0.2%左右的铝合金对阳极氧化膜的颜色、透明度或 硬度均无甚影响。以其通
5、常在一些合金（如铝、铜、镁类及其他） 所用含量，铜往往会给合金带来不规则斑点、呈微棕色及微灰色外 观。此外，铝铜合金在染色过程中比其他合金更易于发生原电池腐 蚀（点状腐蚀）。 5 锌对氧化膜质量不产生影响。倘若含量在 2%左右或稍大，又假如 合金不含其他成分，则在染色中不会产生明显的色调变化，也不会 令染色膜变暗哑。 机械表面处理与化学表面处理 未经预处理的铝是不能阳极氧化和着色的。事实上，有控制的表面 处理是染色完美和光滑均匀德必备条件。机械的和化学的预处理决 定了金属表面最终德外观，因为透明德阳极氧化膜或着色都是无助 于光学性能德。化学处理目的在于清除金属上的脂类、油污、夹杂 的亲质、皂类
6、德残余、以及自然氧化膜。这些污染物质如果未得到 彻底清除，就会妨碍氧化膜的生成，随而队染色产生明显不良的影 响。 对准备阳极氧化并吸附着色德铝件作预处理时所遵循的准则，与阳 极氧化而步着色德工艺准则相同。 硫酸直流电氧化工艺参数对阳极氧化膜着色性能的影响 在阳极氧化膜的吸附着色工艺中，最终获得的色调不但取决于着色 过程本身，而且在相等重要的程度上取决于氧化膜的性能。而氧化 膜的性能又取决于阳极氧化参数。在工业生产中，这一点往往未受 到注意。当在追溯染色故障因由时，必须同时仔细检查阳极氧化的 工艺条件。在无色阳极氧化时未被发现的氧化膜上的某些变异在西 服着色时变的明显，而且即使改进染色过程亦只能
7、有限度的得到改 正。 参数 偏离标准 染色强度差别 膜机械强度差别 硫酸浓度 偏高 偏低 较深 较淡 较低 较高 铝浓度 偏高 偏低 改善膜的结构 稍淡 稍高 电流密度 （膜厚度恒定时） 偏高 偏低 较淡 较深 较高 较低 温度 偏高 偏低 较深 较淡 较低 较高 时间 偏长 偏短 较深 较淡 较高 较低 膜厚度 偏厚 偏薄 较深 较淡 较高 较低 、硫酸浓度 提高硫酸浓度会增强其对金属的溶解作用，产生更显著锥性的微细 孔，孔的平均直径更大些。由于空隙率增大而使内表面面积增大， 吸附能力因而加强，可以染出较深的颜色。在阳极氧化液使用期间， 越来越多的游离硫酸消耗于溶解方面，随着其浓度因而下降，
8、膜的 吸附力亦随而降低。为保证随后的染色能具有同等的强度，维持游 离硫酸浓度于严格的允许范围内就显得十分重要。 、铝含量 当铝含量在 5g/l 以下时，染料吸附能力显著下降，但铝含量达到 5g/l 以上时，吸附能力便维持接近稳定。但当超过 15g/l 时，溶液便 不能有效的起作用，阳极氧化膜会出现不规则。因此，为使着色色 泽高度均匀，宜将铝含量保持在 515g/l。 、电流密度 在电流密度高而膜厚固定的情况下，由于金属受硫酸溶解的时间短 些，所以染料吸附能力下降。 如果把成分不同的合金件放在一起进行阳极氧化，零件与零件之间 便会出现电流密度上的变动，当这些零件着色时，便会反映为色泽 上的差异。
9、因此，在同一批次内应只阳极氧化一种合金的零件；如 果零件时要着色的，这一点尤其重要。 、电压 电压应根据阳极氧化工艺参数以及合金的成分来施加，通常为 1220V。 、温度 提高温度会加强硫酸的溶解作用，从而使氧化膜柔软些和有更多的 微细孔，染料吸附能力便高。但温度的影响非常明显，必须严格控 制。其允许的误差微+/-2。 在这方面，必须注意的是，倘若热对流步充分而出现局部温度差异， 以后便会出现着色的不均匀的结果。为避免出现局部过热现象，对 阳极氧化液必须采取彻底搅拌和均匀冷却的措施。 、阳极氧化时间与膜厚度 阳极氧化膜的厚度几乎与电流密度和时间的乘积成正比。当电流密 度恒定时（在工厂生产时只是
10、指接近恒定时），氧化膜的厚度及与 厚度密切关联的染料吸附能力均与阳极氧化时间成正比关系。 由此可见，如需要着出深色，就必须有相当厚的膜，实际上，在厚 度为 12m 的标准氧化膜上，只要着色条件适当，一切需要的色调 都可染出来。不过，当要很高的颜色坚牢度时，阳极氧化膜就必须 有超过 12 m 的厚度，以便获得最佳的耐光度，因为这一性能是由 封闭在氧化膜内的染料量来确定的。对于建筑物配件，氧化膜厚度 还必须达到 25m。基于成本及质量方面的考虑，建议厚度不超过 30m。厚度在 12m 以下的薄膜，其染出的色调不得不只限于淡 色，因为其吸附能力有限。 阳极氧化后的清洗 在精饰生产过程中，阳极氧化后的
11、清洗是十分重要的。黏在着色件 上的酸的残留物如果未得到彻底清洗，染色时便会出现斑点。它们 还会污染染色液使之逐渐减弱染色能力，甚至会使染料产生化学变 化。因此，必须制订最优选的清洗处理程序，其处理过程还要尽量 缩短滞留时间，以免氧化膜有被过早封闭的危险，而导致降低染料 吸附力。 控制清洗效率的最佳方法是用溴甲酚紫指示剂。酸/水发生迅速交换。 重要的是要让新鲜的清水尽快到达工件表面的每一个点。如果工件 的形状复杂，如有洞穴、焊接口等，就必须在清洗水中搅拌以产生 嫘流。 阳极氧化后的工件在染色前的贮存 阳极氧化出槽的工件在贮放一定时间后，其染料吸附能力便会减弱， 在环境温度及湿度高时尤甚。因此，氧
12、化后的工件宜即作下一步处 理或予以干燥，而不应过分迟缓。 如果工件经过干燥后，在进入下一步处理前，最好先用冷水湿透工 件或者是用酸予以活化。 阳极氧化后的工件绝不允许沾上手指印。只要有可能，在拿取这些 工件时都需要戴上湿水的橡胶手套。工件上凡被污物或油脂污染过 的地方都不能吸附足够的染料来达到颜色深度的要求，也不能达到 满意的封闭效果。 阳极氧化膜的活化 阳极氧化后，在着色之前，可用酸液处理，把氧化膜活化。所有有 机酸、无机酸及酸性盐均适用于活化，不过，通常多选用硫酸或硝 酸。这一处理必会使一些阳极氧化膜的物质溶解，使空隙率增加， 从而提高吸附染料能力。如果工件曾存放一段时间，则酸的作用主 要
13、是溶解因大气水分反应而形成的水合物。 这样提高吸附染料能力会带来很多好处，这是有充分理由的。但是， 在最终厚度恒定的情况下，氧化膜的质量会有所下降，也是必须接 受的事实。 用酸活化的方法主要应用在铭牌的制作上。 、操作步骤 直接在阳极氧化后或在经过贮放后（湿的或干的），氧化的铝品处 理方法如下表所示： 溶液 温度 时间 5ml/L 硫酸 3035 15min 5ml/L 硫酸 室温 3060min 1:1 硝酸/ 水 室温 5120S 表中提供的数据只是典型的处理方法实例，还必须根据精饰方法的 其他因素作相应的调整。 活化后还必须将工件再次彻底进行清洗。 、氧化膜活化后的染色性能 如果酸活化处
14、理在比上述工件条件更为严格的条件下进行，则不但 会有使阳极氧化膜的光泽和硬度下降的趋势，且其耐腐蚀性能亦会 降低。因此，对于建筑铝材，不推荐使用着色前酸活化的方法。 * 染色流程 染色设备 选择染色槽德尺寸以及染色液液量时，要考虑到使要处理的一槽工 件完全浸没于溶液而不必对工件作重新排布。 若是采用喷淋染色法，则染色液的体积要小的多（约 15%20%）。 染色液用酸泵循环并通过喷嘴喷到工件上。 染色槽必须用符合下列要求的材料制造： 、 有能经受 80的热稳定性； 、 对极度稀的非阳极氧化用之有机酸有耐酸能力； 、 对低浓度的氯化物有稳定性； 适用的材料包括有： 、 耐酸不锈钢； 、 具有中等至
15、高的热稳定性之塑料，如聚烯烃类（聚乙烯、聚丙烯）、 聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酯等； 、 硬质橡胶。 染色槽经过使用一段时间出现裂纹或孔洞时，染色液会因裸露的槽 体材料接触而致消弱染色能力。 染色液的加热 最好的加热装置是以在水平方向安装于靠近染色槽底部的由电加热 元件或蛇行管交换器组成的加热系统。导热介质可以是水、蒸汽或 油。染色液也可以选用煤气燃烧器来加热，燃烧器安装在槽子下面。 制造加热装置的材料，其稳定性要与制造染色槽的材料稳定性标准 相同。加热系统宜配备温度控制装置。 染色液的搅拌 适度的搅拌可使整槽染色液各处的染料浓度均匀。 倘若是给小零件染色的染色槽，通过热对流及工件运动产生的搅拌
16、便可能足够了。但是，一般情况下，必须透过多孔管打入经过过滤 的压缩空气来增加染色液的运动。搅拌器如螺旋浆或舵式的搅拌器 之类都有很好的效果。染色液也可以用循环泵来保证搅拌。在这种 情况下，可插上一个过滤网，把液中浮游物质隔住，保证染色液保 持高纯净和着色件清洁。 由于染料吸附速率会随染色过程之持续而明显降低，因此，保持槽 液搅拌就十分重要，特别是在开始阶段。在把工件浸入时以及在染 色的第一分钟，让工件动来动去往往可以增加色调均匀性，特别是 在染淡色时。 电绝缘 如果在铝着色槽中采用了钛挂钩，就必须避免使用类似的电接触点。 如未能避免，就会从两种金属和染色液产生动电电流，使染色工件 出现点腐蚀。
17、钛挂钩应该用非导体材料如木材或塑料与槽电绝缘后 才能悬挂到染色槽内。 染色条件对颜色的影响 和阳极氧化工艺参数一样染色工艺参数也对染色产生显著的影响。 、染色温度 染色速率随温度之上升而提高。 因此，着出一定深色所需的时间随温度升高而缩短。但是，同步封 孔反应会减缓吸附速率，在极端的条件下还会完全抑制染色，因而 同步封孔反应与温度的关系甚至会更为显著。倘若温度过高，染料 的积聚在还未达到足够的密度时便终止。同步封孔还阻止染料吸附 的逆向过程。因而，在高温下产生的氧化膜在封孔溶液或清水中不 会有大量的色料扩散，但这种染色膜也较难退除。采用室温温度时， 这种封孔作用较微弱，意味着可以染出较深色调的
18、染色膜，但一方 面，染色时间又会较长。优选的温度范围为 5565，兼顾了可获 得较深色调和接受的着色时间。 、染色时间 正常的染色时间为 515 分钟。 变化染色时间和间隔一定时间抽样检查染色效果可以使因氧化膜缺 陷所造成的色调差异在一定程度上均匀化。但染色时间不宜计算的 太短，因为如果太短的话，某一特定批次的染色膜以及与批次间的 染色膜就不均一。采用混合染料时，此电尤应注意。从颜色的耐久 性考虑，把染色时间缩短到 515 分钟也不明智，即使是在染淡色 时也不宜。一般而言，低染料浓度和较长的染色时间所得的染色膜 笔之高染料浓度而染色时间短的染色膜颜色耐久性会更好些。 对于不必满足严格颜色耐久性
19、要求得着色产品，可以大幅度缩短染 色时间，不过就有必要采用更高染料浓度得染色液。但染色时间缩 短到只用几秒时，许多染料会在封孔液中出现严重得色料扩散。 染色时间超过 30 分钟以上就不再产生什么效果。如果过了这么长的 时间仍未能达到要求的深度，则可能是有其他因素干扰（例如阳极 氧化膜过薄、染料浓度过低或可能是染色液受亲质所污染等）。 、pH 值 染色的最佳 pH 值通常为 56。相当多的染料要求 pH45 以便积 聚到微细孔内并达到令人满意效果。 一般而言，随着 pH 值降低，阳极氧化膜的吸附能力提高。这是因 为较高的氢离子浓度提供较大面积的带正电荷的表面，使带负电荷 的阴离子染料被吸引和吸附
20、到这样的表面上去。不过，pH 值有允许 的下限，因为 pH 值低于 4 时氧化膜会部分溶解。即使 pH 值在 4 以上时也有微量的铝溶解，形成沉淀物或使染料部分地失去活性。 此外，某些品种地染料在这样低地 pH 值下会出现化学不稳定，或 由于溶解度地降低而沉淀。 、染料浓度 必须选择好染料浓度，使之在工艺条件（pH 值、时间、温度）下能 获得指定地深度，选择这些工作条件时应以铝材能在绝对的染料浓 度下染上色为标准。 实用的染料浓度范围最高至 5g/l。但若染黑色时，则必须显著的大 些。高染料浓度的染色液表现出较好的稳定性。 根据吸附原理，在一定的工作条件下，染料在阳极氧化膜上的吸附 量随可提供
21、的染料量增大而增大。不过，这一规律只在氧化膜本身 的吸附能力未竭尽时适用。吸附能力竭尽时，再增大浓度也不会使 染色产生再深的色调。相反，由于染料和无色亲质对吸附点的竞争， 有时还会观察到深度减弱的现象。 在较厚的氧化膜上，可以用明显较少量的染料染出同等色调的染色 膜。在固定染料浓度的条件下，在厚氧化膜上获得的染色色调比在 标准氧化膜上的深。 、溶解的亲质 以离子形式溶解于染色液中的亲质会影响染色过程。 这些亲质和染料争夺吸附点而导致染色强（深）度减弱。一价酸的 残余物如硝酸盐、乙酸盐和甲酸盐等不会危害染色，甚至还会起到 促进作用。氯化物是危害性的，因为它们会导致电池作用腐蚀。多 价阴离子也一样
22、，特别是那些会形成络和物的，如磷酸盐、硅酸盐 和氟酸盐等都是危害性的，只要是以极微量存在，都会完全阻止染 色。 最常见于精饰液中的亲质是硫酸盐和铝，它们的破坏力中等。染料 对不同的溶解亲质有不同的敏感度。 由于没有实际可行的办法来消除这些亲质离子的干扰，因而当积累 的亲质已超过某一极限时，染色液就必须更新。为能延长染色液的 使用寿命，必须尽量减少把污染物带入染色液内。为达到这一目的， 应采取如下措施： 、染色前必须彻底清洗阳极氧化后的工件，以尽量减少带入到染 色液去的硫酸盐和铝的数量； 、染色液的 pH 值应保持在推荐值的范围内，以避免因 pH 值低 而出现的氧化膜溶解所带来的污染； 、当染色
23、液停止使用时，应在染色槽上加盖子，以防止吊起的工 件把处理液滴入染色液而污染之； 、用经过选择的化学药品调整染色液，使之保持良好状态。 、不溶解的亲质 不在溶液中的亲质是不会影响吸附的，但它们会妨碍染料向微细孔 内扩散。 黏附在阳极氧化膜上的污物，特别是油污微粒，有防染作用，从而 造成不均匀的云状染色或形成不合格染色膜。胶体亲质渗透进微细 孔内就会阻断染料的扩散。这样，即使有足够的染料浓度和染色时 间，它们仍会妨碍染料积聚，使不能染至指定的深色调。 有一点是极其重要的，就是染色液搅拌所用的压缩空气必须是无油 压缩空气，才能保证溶液中没有油粒。 染色液中的其他固体污染物或沉淀物可用合适的过滤装置
24、（例如 815m 的细网眼滤网）清除。 染色液的控制和管理 决定吸附染色取得成功的因素可分为两大类： 、氧化膜因素 阳极氧化膜的染料吸附能力对染色效果起关键作用，这一事实往往 是被忽视了。 只有当单个工件、工件与工件之间、以及一批工件与另一批工件之 间，它们的阳极氧化膜性能均一致时，才有可能着出均匀一致的着 色膜。关于决定阳极氧化膜均一性的因素，以有不少报道，可以认 为是人所共知的。阳极氧化膜形成上的任何变化对吸附着色的影响 比之对无色阳极氧化或电解金属盐着色的影响要明显的多。因此， 前者的工艺所需的氧化膜均匀性标准也比后两工艺的要求高。 、染色因素 相关因素有： 温度 时间 染色液的 pH
25、值 染料浓度 染色力 对时间、温度和 pH 值的控制不会有多大的问题，但染料浓度的测 定和染色力的测定则是更为精确的工作。为了补偿染色力的下降， 必须加入足够的染料，使浓度超过原先的起始浓度值，和/或必须对 染色液作部分更新。如果情况严重，就必须重新配置新液。 、染色液的 pH 值 带有玻璃电极的电动 pH 计是最适合用来测量铝着色液 pH 值的仪 器。由于溶液本身带有颜色，所以，利用色阶的简单试纸测量方法 只在有限范围内适用。 一定牌号的染料固有的 pH 值取决于浓度和水的硬度。在制造时， pH 值已尽量调整至规定的数值，使平均浓度的染料溶液具有适宜于 着色的 pH 值。若在浓度较低或用硬水
26、时，pH 值会移向 7。 染料 pH 值大多数范围为 56。由于染色液的 pH 值不可避免地且 反复不断地被硬水、带入的阳极氧化的酸、蒸汽等影响而变动，因 而，较明智的办法是用一种缓冲剂来稳定这一数值。通常应用醋酸 缓冲剂来实现。 、染料浓度的测定 下面是对两种主要方法的简述。 、用肉眼检查染料浓度 将一用于对照的标准液与一用过的染色液按相同的比例稀释后，用 肉眼检查法给予鉴定。把较为深色的那种溶液（通常是对照用液） 用水稀释至其色度与另一种溶液相符为止。由两种溶液之体积计算 出它们的浓度差别。 、分光光度法测定染料浓度 将染色液之样液稀释后测定其吸光值，再取具有指定（标准）染料 浓度之对照液
27、以同样比率稀释后测定其吸光值，然后比较这两个吸 光值，再计算生产用之染色液的实际染料浓度，单位为 g/l。 此一快速、准确的测定方法已在工业上得到日益广泛的应用。不过， 测出的数值仅表达了染料总浓度而未考虑到例如硫酸铝等亲质的影 响，这些亲质的存在是会危害到染料的吸附的。因此，还必须测定 槽液的实际染色力。 、染色力的测定 此一重要的染色因素可采用肉眼检查法或用分光光度法测定。肉眼 检查法所得的只是一个近似值。 、用肉眼检查染色力 在实验室里，用同等条件从具有原始浓度得新配染色液和从旧染色 液得样液分别染色。用肉眼比较它们得染色深度差异，从而鉴定染 色液得染色能力。 、分光光度法测定染色里 对
28、从新配的染色液和从车间现用的染色液中染色的阳极氧化膜之吸 附染料量进行比较。两种染色液的染色条件可能是不相同的，例如， 染料浓度可能是不相等的。 把两种染色膜剥离下来，用恒定的条件制备萃取溶液，然后测量不 同的数值。此两种不同数值的商数即为染色力的损失值。由这一数 值计算出相对染色力百分比，从而估算出需要添加到槽液中的染料 量。 相对染色力的测量是最重要的，因为，它与浓度测定不同，这一测 定值提供了现用槽液实际状态的信息。此方法主要用于必须符合高 标准的色泽耐久性规格要求的精饰产品。 染色液的制备、维护和使用寿命 、水质 只要可能，均必须使用去离子水或者是硬度低的自来水或饮用水来 配制染色液。
29、硬水对于对硫酸盐敏感的染料会有妨碍吸附的影响。 水质低劣会导致在封闭液中出现严重的色料扩散，从而染色淡化的 结果。还可能会引起沉淀及槽液浑浊。水中含有软化剂也是不合适 的。还必须十分注意的是，水中应没有氯化物、磷酸盐、硅酸盐和 铁。适宜于用经过氯化处理消毒的水。 、染色液的配制 取干净的槽子用纯净度符合要求的水注至最终液量的 80%左右，加 温至染色温度。称取需要量的染料放到一个混料容器中，用一至二 倍的热水混合，至形成滑浆状为止。取二十倍量的水（尽量热的） 边搅拌边加入到浆内，至染料已混合进溶液为止。若是黑色的染料， 则通常用 510 倍的水便足够。取几滴溶液滴落在滤纸上实验，必 须是在纸上
30、没发现有残余物时才行。必要时可加热至沸腾以帮助其 溶解。如果混合容器太小，其容量未足以满足全槽溶液的量，则可 分批量配制。启动搅拌机器，然后把混妥的溶液倾注入槽的水中， 注入时要让溶液先经过一个细网眼的网式过滤器，以便把未溶解的 微粒隔滤住。槽液应继续搅拌 15 分钟至完全均匀为止。 如果采用 pH 缓冲剂，则必须在染色液量未达到最高液位之前加入。 最后测试 pH 值，必要时作调整，然后将槽液升温至染色温度。 有些染料在上述给生产槽推荐量的水中是未能完全溶解的。对这些 染料，先照样加入水槽中，先使其悬浮状态变得分布均匀，然后加 热至溶解。并取样测试溶液得最终状态。 根据经验，新鲜配制的槽液未经
31、过一段时间是未能显露出它确定的 性能的。所以，明智的做法是在未开始染色前的几个小时就要配制 槽液。把槽液温度维持在接近沸腾的温度会有助于缩短这一段等待 期。 、添加染料调较染色力的方法 由于通常是在固定槽的方法来给铝品着色，因而除对时间、温度、 pH 值的控制以外，对染料浓度及染色能力，亦即染色液的状态的控 制更是绝对必要的。 随着越来越多的染料吸附在氧化膜上，染料浓度会逐渐下降；按照 浓度测试结果说明的必需量加入染料可补偿这种效能的下降。但是， 与此同时，由于带入妨碍染色的亲质以及阳极氧化液带来的铝和硫 酸盐都会妨碍染料吸附到所要求的深度，尽管添加染料到原始的浓 度，留存在溶液中的染料的染色
32、力还是下降了的。倘若这种染色力 下降到明显程度，就需要提高浓度至超过原始浓度来纠正。由于 “染色力”这一术语的定义包括染料浓度和吸附能力，为增强作用 而添加的染料的添加量就可以通过测定这一性能来估算。 在日常生产中十分需要有对染色力的实验测定，一般可采用下述方 法：如果当前染色的一批产品的色调深度比标准低，则应测试氧化 膜的特性（特别是厚度）以及染色参数。如果未发现有相对于标准 的偏差，则故障在于染色力下降。由于 1520 分钟的染色时间未能 达到稳定染色，所以深度不足的缺陷或许可以通过延长染色时间而 在一定程度上得到补救。倘仍未能获得合格的深度，可凭经验值计 算，分次小量地加入染料至槽液中至
33、获得所需深度为止。 如果为增强需要添加的染料量超过原始浓度的 50%，或者没法达到 标准的染色深度，则染色液必须部分更新或全部更换。 、部分更新染色液以调整染色力的办法 由于有亲质不可避免，又没有实际可行的消除办法，经过一段时间 后，染色力损失便不再可能补救。至于这段时间的长短，则视染色 工艺情况而定。当遇到这样的情形时，就要把槽液倒掉并置换新配 液。 和阳极氧化液的维护一样，定期地部分更新染色液也可以延长染色 液的使用寿命。做法是在一定间隔的时间后一定量的槽液排放掉， 并换入新液，计算新液时应包括流出时带走的染料量。这样便定期 地消除了部分亲质，染色液可以在较长时期内保持稳定生产均匀的 着色
34、膜。染色液部分更新的频率和更新的程度必须以此前的经验所 得数据为依据。比如说，如果染色液预期在没有部分更新的情况下 使用寿命为 12 个月，则可以应用的经验方法是，在铝品产量恒定的 情况下，在这一时期内，每个月更换十二份之一体积的槽液，染色 液便可以稳定。 、pH 值的调整 下列药剂最适宜用来调整 pH 值： 酸：醋酸：适用于各种 pH 范围，特别是弱酸的范围 甲酸：特别适用于 pH45 的范围 碱：氢氧化钠 氨水 这些药剂应以稀释状态加入槽内： 醋酸和甲酸稀释成 1： 50 以上 硫酸、氢氧化钠、氨水最多稀释至 1：20 草酸在热水中稀释至 1：5 左右 染色液的 pH 值必须每天测定。如果
35、手头没有 pH 计，又或者意图 以较长的间隔期测试和管理 pH 值，就必须用缓冲剂来稳定 pH 值。 、染色液的更换 一般染料均能在一个较长时期内保持良好使用状态，但是，它们仍 需不时地进行局部更新，有时还必须全部更换。这里不可能就时间 间隔期或全槽液的更换作出任何一般性的建议，因为具体的视精饰 工艺的条件而定。 、染色液的维护和维持时间 只要认真维持，染色液均能保持较长时间，下列因素是极其重要的： 、用耐化学性的材料制造染色液槽； 、槽子要配备盖子，当槽液停止时盖上； 、采取措施以避免抑制染料吸附的污染物引入槽内。特别是在阳 极氧化了的工件上的铝盐。 、保持适当的 pH 值，即使染色液停用时
36、亦应如此； 、防止染料液张出霉菌，应从液面将它们撇去，并加入少量有杀 菌能力的药物。这类药物可例举的有双氯酚等，可溶解在酒精或氢 氧化钠溶液中加入。 、使用符合质量的水配制染色液。 、废水处理 用过的染色液及染色较重的清洗水均应在废水处理设备或主排水渠 中先作漂白处理才能排放到城区的污水系统中。褪除颜色的办法可 以用活性碳吸附，也可以用铝盐或铁盐沉淀。两种办法已通过工业 应用实验。 、染料的消耗率 每平方米染色表面积的总消耗量由下列元素组成： 氧化膜吸附的染料量 带出损耗 定期部分更新染色液的消耗 消耗量视具体的染色牌号而定，平均消耗率为 37g/m2。 、不溶解亲质的去除 染色液中的沉淀物及
37、其他固体亲质可以通过过滤方法去除。 已经证实，电镀液所用之过滤装置（滤网目数为 815m）适用于 染色液。 不宜使用活性碳过滤器。因为活性碳不但吸附亲质而且会吸附去染 料，使染料浓度和染色力下降。 在槽液表面往往不可避免地形成油膜。在工业生产中已经证实，充 分搅拌槽液能使这样的油膜的作用降低。加入少量非离子湿润剂可 阻止油膜的生成。如仍不见效，则必须用物理方法把这层很薄的、 几乎看不见的膜除去。油膜可以用吸水纸（干的新闻纸）吸掉，或 用航道清除油污的油结合剂，这种工业用的结合剂分有立方体状的、 片状的和丸状的。 染色后的处理 清洗与过渡性贮存 刚染过色的工件必须经过彻底的清洗，把附着于表面的所
38、有浮脱的 染色清除干净。通常这些工件要立即作封孔处理。染过色后需要再 加印的工件必须在 2050温度下控制的条件干燥。一切曾用易于 色料扩散的染料染上色的工件都必须在这种状态下干燥贮存，不得 在潮湿环境下放置。染了色的工件未经封孔处理之前都不得用手触 摸其表面。 去除染色的褪色法（封孔前的褪色） 当染了色的工件在封孔前的抽样检查中发现色调不妥时，染上的色 通常可以硝酸或硫酸褪除或使色调变浅。这些酸不会严重损坏阳极 氧化膜，褪除后经过处理可以重新染色。这一方法亦可用来给多色 制品生产中经浸蚀的工件褪色。既是把经过染色的表面需要保留已 染颜色的地方用丝网印刷法涂上防染剂，经过一步接一步的褪除再 染
39、和防染工序，最终达到多色的设计结果。 在经过酸褪除以后，工件必须清洗干净。 在制作多色铭牌的工艺中，如需要经过几次脱色工序，明智的做法 应是在 2030温度下染色，而不是采用正常的 5565的温度 范围。这样，染上的色会易褪除一些。不过，以这样较低的温度染 色时，必须作耐光性能测试，看是否能令人满意。 如果染上的色单独用酸褪除未能达到令人满意的效果，则采用下列 褪除方法会有效。 用高锰酸钾 50g/l 浓硝酸 50100g/l 在 2030下褪除 515 分钟 清洗 用二硫化钠 50100g/l 在 20下处理 清洗 褪除染色膜的褪色法(封孔后的褪除) 如果染色次品不能用褪色和重染的方法修复，
40、即它是在封孔后才检 查出来，或者是因氧化膜不正常所引起，则必须把染色膜与阳极氧 化膜一起褪除，然后重新阳极后再染色。去除阳极氧化膜最简单的 方法是浸渍氢氧化钠溶液。但是，在这种方法中，基体金属也受到 侵蚀，因而可能需要作新的前处理才能重新获得原有的表面结构。 用下述其中一种方法可以褪除阳极氧化膜而基体金属不致受到侵蚀。 处理溶液 时间 温度 85%磷酸 50100g/l 重铬酸钠 50g/l 530 分钟 98 85%磷酸 50100g/l 铬酸 30g/l 530 分钟 98 168Tw/66Be 硫酸 200250cm3/L 三氧化锑 530 分钟 98 85%磷酸 600g 铬酸 200
41、g 水 200g 0.55 分钟 40 磷酸/ 铬酸溶液不仅用来退除有缺陷的膜，也用作电解抛光后去除黑 色挂灰。不论用何种褪除方法，退膜后的铝件均必须经过彻底冲洗。 * 封孔及后处理 封孔处理是把阳极氧化膜的微细孔封孔并将沉积在细孔内的染料固 定。因此，封孔处理是染色工艺整体的一个部分。遗憾的是，在工 业生产中，人们对封孔工序往往未有给予足够的重视。封孔处理 以其最简单的在沸水中的处理形式只要进行的适当，就能保 证染色膜表现出其应有的色泽牢固度。而且还可使工件具有防止指 印、色斑及油脂污染的能力。阳极氧化后的表面只有经过充分的封 孔才能使它失去对接触物黏着的能力。 需要指出的是，有小量的染料在
42、封孔液中会产生轻微的色调变化。 只要在染色工件从染色液中去除时简单地清洗，并在清洗后立即封 孔，就几乎可以保持住染色时最终获得的色调。 封孔作用受时间和温度因素的影响，也与封孔液的组成和 pH 值有 关。最低限度的封孔时间为 2.5 分钟/微米，即绝对时间 10 分钟。 温度则应尽量接近沸水温度。 处理用的水应为高纯度的、才能产生好的封孔膜。某些封孔用添加 剂如金属盐之类对染色色调和坚牢度有良好的影响。 从别的地方带入诸如硫酸盐、磷酸盐之类的亲质会抵消封孔作用， 且增加染料向溶液的扩散。 封孔液的 pH 值应调至 5.56.0。调整 pH 值最好用稀醋酸或氨水。 水封孔是最常用的地方。也可以用
43、水蒸汽来代替水，产生的封闭膜 质量较好。 阳极氧化膜吸附着色后封孔处理的特点 醋酸镍封孔 在工业生产中往往优先选用醋酸镍法来封闭吸附着色的工件，因为 在这种介质中色料扩散少，而且所得的精饰膜具有最高的耐光性和 耐侯性。具体步骤： 一阶段法： 在封孔盐 AS 溶液中，以 98100温度，封闭 2.5 分钟/微米，但 最少 10 分钟，清洗。 两阶段法： 先在一阶段法所述之溶液中以 70的温度封闭 0.51 分钟/m， 但至少 5 分钟，不用清洗。 在水中（最好是去离子水）中或在 pH 值调整至 5.7 的水中，以 98100封孔。 硫酸镍封孔 本法不推荐使用，因为许多染料会完全扩散出来，且几乎没
44、有镍沉 积到膜里。 来自镍盐溶液的封孔污物 所有镍盐封孔法都会在金属上残留下一层厚厚的污黑。采用封孔盐 AS 或添加镍污黑抑制剂。可见几乎可以完全抑制这一现象。 减少封孔溶液中色料扩散的方法 有几种染料是易于扩散进封孔液中的，尤其是封孔液只由水组成时。 其结果是染色深度受到损失以及溶液染上色，不过这几乎无法检测 出来。 假如有几种不利因素同时起作用，其联合作用可能完全可能会令阳 极氧化膜完全褪色。 如能注意下述预防措施，上述困难就几乎可以完全避免： 用封孔盐 AS 封孔 以尽可能最高的允许温度（6080 ）染色 染色时间最低限度 5 分钟 用最高纯度的水配制染色液 染色后简单清洗随即封孔 以沸
45、腾温度封孔 用高纯度的水配封孔液。当亲质量达到临界值时就把旧液弃去 用醋酸或甲酸或醋酸铵调整封孔液 pH 值（定期的 pH 值控制 和调整很必要） 浸入时立即搅动染过色的工件使它们迅速而又均匀地受热 封孔后的处理 工件封孔后要清洗和干燥。在表面上往往会看到有粉状残余物，可 通过轻度抛光去除。若在封孔液中加入选用的化学药剂，此类残留 物可以很大程度上避免或完全避免。 染色故障、原因及防止方法 在工业生产中，当铝着色出现故障而产生次品时，人们往往把责任 归咎与染色工序甚至抱怨染料有问题，而不再进一步了解故障的原 因。但是，经验证明，引起着色故障的往往是前处理出问题所致， 这些前处理缺陷有些是当时未
46、检查出来，有些是无法检测的。 下面提供的资料说明着色故障的原因并阐述相应的措施，这些资料 会有助于消除上述的误解。 “染色故障”这一术语在此处的含义是对质量标准的偏离，这些偏差 会是可以用肉眼观察得到的，有些是表面前处理错误引起的或染色 时引起的要在完成染色后才看得出来的。此处不考虑工艺条件与着 出颜色的关系，除非可以利用这关系来防止或纠正颜色上的错误。 同样地，色泽稳定性问题及着色前可以检测出来的物理上或颜色上 的缺陷例如金属表面的缺陷或阳极氧化膜本身颜色的缺陷均不列入 考虑之列。 下表分有三栏，其栏目为： 对色泽缺陷的描述 可能的原因 防止及纠正措施 批次与批次间的颜色差异 深度上的逐渐降
47、低（经过几天或几星期后） 深度上有差异 在生产开始时染色过深 色调变化 零件与零件间色泽有差异 边缘部位色调变化，边缘较暗黑 工件下部发暗 在工件上部出现横向的颜色波纹 在同一零件上有大片云状淡色斑点 很多淡色小点，尤其是染淡色时 在孔洞及凹陷部位有淡色点 在孔穴中（角位）有淡色斑点或有后孔穴到工件边缘上出现条纹 在洞穴（角部）有暗黑斑点或从洞穴开始的条纹，横边上有暗黑条 纹，暗黑滴状斑点 暗黑斑点 暗哑到粉化，往往不耐擦拭 染古铜色时出现暗淡，不透明 加入染料以弥补不足 充分水洗以防止夹亲，避免从其他溶液滴入 延长染色时间 增大染料浓度使超过原始数值 部分或全部更新染色液 检查槽子及夹具有无
48、这些接触点，然后给予绝缘 纠正 pH，加入缓冲剂 使阳极氧化工件条件（电流密度、时间、温度）等稳定一致 根据存在的合金调整阳极氧化及着色的参数 保持一致的间隔时间 不要在中断电流情况下悬挂在阳极氧化酸液中，氧化后立即清洗 不要贮放在水中 尽可能不要在进一步处理之前中顿 在酸中短暂活化然后中和清洗，以均匀染料吸附能力 保持一致的活化时间 平衡或减少色料扩散损耗，方法有： 用 AS 盐封孔 以较高温度染色或在较低染料浓度下延长染色时间 用尽可能高的封孔温度的浸渍 保持封孔液 pH 稳定，缓冲槽液 缓冲染色液 头几批氧化件不染色 调整有关染料的浓度 如有可能，尽量用均一性的染料 应用染色速度相似的染料来组成混合染料 选用在溶液中稳定性较高的染料 优选染色条件（较低的温度、较合适 pH 值、用缓冲剂等） 以较频密的间隔期更新染色液 使接触点接触均匀良好 清洁触点 在一个批次里只给同一种合金着色 改善电极的几何形状 增强电解液的混合 增强冷却，选择较低的阳极氧化温度 降低电解液的铝含量 选用较低温度和较长时间染色 把染色时间延长至 10 分钟 以上并调整工艺的其他参数，即降低温度和浓度 加速浸入 去掉液面的膜（清除方法有过滤，用
