铝阳极氧化电解着色
铝阳极氧化电解着色
廖义佳
北京广播器材厂
铝阳极氧化电解着色，1936年就发明了。但很长时间没有引起人们的注意，直到六十年代后期才开始发展，七十年代起欧洲各国和日本广泛用于生产。我国近几年才研试应用。
铝阳极氧化膜电解着色的原理是，首先用阳极氧化的方法使铝表面生成一层8～10微米厚的氧化膜，然后在金属盐溶液中，通过交流电处理，使金属微粒沉积在氧化膜空隙底部。铝阳极氧化膜的颜色由于光线在金属微粒(3～4微米)上的散射而产生。颜色的深浅与金属微粒沉积的数量以及在膜内的分布，有密切关系。
电解着色法，可以得到浅香槟酒色、浅青、铜色、中青铜色、古铜色、深褐色、金黄色、浅肉红色、赤色、真黑色等多种色调高雅的不同颜色。颜色的再现性、均匀性（分散能力）、耐光性，耐腐蚀性以及使用的难易和单位表面加工成本，都优于吸附染色法和整体发色法。故后二者不断地在被电解着色法取代之。
下面是一些已用于生产实践的电解着色溶液：
配方1：浅香槟酒色——黑色
硫酸亚锡 15～30克/升
硫酸(1.84) 18～22克/升
稳定剂CI 4～8克/升
稳定剂CI 30～40克/升
温度 15～25℃
时间 30秒～15分
电压(A．C) 12～20伏
浅香槟酒色约30～60秒，12伏，浅青铜色约1～2分，16～18伏;中青铜色约3～5分，16～18伏;深褐色约7～10分，16 ~18伏;黑色约12 ~15分，18～20伏;对极材料，不锈钢或锡。
配方2：金黄色
高锰酸盐 10～30克/升
硫酸(1.84) 调pH到1以下
温度 15～30℃
时间 2～5分
电压(A．C) 11～13伏
对极材料 不锈钢或石墨
注：着色电压和pH值是影响色调的主要因素，改变这两个因素，可得到18K、20K、24K金的相似色调。着色液稳定性，均匀性和重现性比较好。
配方3：浅肉红色、赤色、古铜色
硫酸铜 10～20克/升
硫酸亚锡 2～5克/升
稳定剂 10～15克/升
硫酸(1.84) 调pH<1
温度 15～30°C
时间 30秒～5分
电压(A．C) 10～14伏
对极材料 石墨或镍板
配方4：真黑色
硫酸镍 40～55克/升
硼酸 30～40克/升
硫酸亚锡 10～15克/升
混合稳定剂 10～15克/升
硫酸 调pH至1
温度 15～30℃
时间 10～12分
电压(A．C) 14～15伏
对极材料 石墨或镍板
注：实践证明，单用镍盐或锡盐均不能获得真黑色，只有在镍锡共析的情况下方能获得黑度很高，可与有机黑色染料相媲美的黑度。
配方5：黄色系列
硝酸银 0.4～15克/升
硫酸（1.84) 5～35克/升
温度 15～30℃
时间 1～5分
电压(A．C) 8～20伏
对极材料 不锈钢或石墨
电解着色时，影响着色的因素有：
1．铝材的不同合金成分
铝阳极氧化的电解着色，一般采用纯Al系、Al-Mu系、Al-Mg系以及Al-Mg-Si系等材料。含不同金属的铝，影响氧化着色的色彩不同：含Cu铝氧化着色：暗色；Al-Si黑色；Al-Ni；浅黄色；Al-Zn：乳白色；Al-Mn，灰色……
2．着色电压
着色电压是主要因素之一。它不但可提高着色的速度，还可影响其深浅。如锡盐液，电压范围是7～18伏，小于7伏几乎不着色，超过18伏色不明显，变浅。过大，镀层就可能散裂而剥落。
3．着色时问
对色彩超重要作用的，还有着色时间。如配方1，不同的时间是不同色彩。
4．溶液pH值
溶液pH值，也是影响着色的主要因素之一。它不仅作用巨大，而且复杂，不同的溶液应有不同的pH值。否则，不是着色不上就是着色质量差。实践证明，镍盐镀液的pH不应小于2；锡盐镀液的pH值宜小于2；铜盐镀液能在较大范围内变化着色，pH在3.5～3.6之间可得到绿色，小于3时是红棕色和黑色……
5．外来离子污染
镍盐镀液对外来金属离子污染特别敏感。如钠、钾，只要有25ppm就会使涂层产生明显缺陷。锡盐镀液中钠和钾高于2克/升时才有影响，但硝酸根离子浓度达到0.2～0.3克/升就会影响着色效果。氯离子接近1克/升就会出现明显的点蚀，到达2克/升，整个皮膜就剥离等。所以，镀液的洁净是不能忽视的。
6．电源频率
用交流或脉冲电流进行着色，电源频率一般是在20～100Hz范围内最佳。到了250Hz时颜色变浅，超过500Hz，就会完全不能着色。
7．溶液中的金属品种
特别重要的，色调的不同，还取决于溶液中的金属品种。通过对许多金属的研究，有这样一个结论：凡是一种金属的外观像银，铝阳极氧化电解着色就是青铜色（这类金属包括银、铁、钴、镍、锌、铋，镉和铝）。铜电解液得到的是粉红色——栗色一一黑色范围的颜色。钴盐得棕黑色。金溶液产生的是粉红色——紫红色。锰、砷氧化物，硒酸盐、高锰酸盐的电解液则是金黄色。钼和铁氰化物电解液产生蓝色（不耐晒，易褪色，未用于生产）。英国某公司曾作改进：应用电解着色产生干扰色。以简单的二次氧化处理，使阻挡层的厚度和邻近阻挡层的微孔直径都得到增大，作为颜料的金属，沉积在加大了的孔隙中，改善了全部光谱色。严格控制操作条件，可形成蓝，绿、黄或红等单色。
电解着色溶液，以锡盐（硫酸亚锡）电解液的优点最多；操作容易，设备简单，对杂质不敏感，分散能力好。
但是，硫酸亚锡很容易氧化为硫酸锡，水解成不溶性的Sn(OH)4，溶液变得浑浊，不能再用。
为此，在溶液中加入硫酸亚锡的稳定剂：酸性硫酸间——甲苯酚、邻苯二酚，和一定量的甲酚，等等。
有的还加入适量的氧化抑制剂——联二苯、氢醌或焦儿茶酚，也可用和电解液成分相应的甲醛。配方1中的稳定剂CI、CI，可能就是锡盐的稳定剂和氧化抑制剂。这样，如果溶液再连续过滤，溶液就能保持清澈透明。电解着色的质量才有保障。
必须指出，阳极氧化膜在着色过程中局部破裂（亦称“剥落”）的现象，在所有电解液中都有可能发生。原因是溶液中铝含量超过10克/升，也可能是着色电压过高，或着色开始时电压升高速度太快。已经证实，铝合金的成分是另一个原因，含镁量超过1.5%的铝合金板材，剥落尤为敏感。
为了提高电解着色的质量和解决一些难着色的问题，有的采用特殊的阳极氧化电解着色方法：如交直流重叠法、脉冲电流法或改变镀液成分等办法。实践证明了，这些新法，行之有效。
事实告诉我们：铝阳极氧化电解着色的发展前途很广阔。但，色调比较暗，不如染色法鲜艳，而且颜色范围不够宽，有待进一步研究改进。
