铝阳极氧化膜层着色故障处理
铝阳极氧化膜层着色故障处理
奚兵
（常州市荆川里小区12丙201，江苏常州213015）
摘要： 对铝及其合金阳极氧化膜层常见的着色故障进行了总结：膜层不着色，局部不着色，颜色浅而易褪，着色膜上出现白点，着色膜发花或黯淡以及着色不牢固等。分析了产生各种故障的原因。提出了故障排除方法。
1 前言
铝制件通过阳极氧化处理后产生的氧化层具有强烈的吸附能力，容易着色。铝及其合金阳极氧化着色又称染色，目的是使铝制品获得鲜艳美丽的装饰性外观。由于着色是由染料封闭氧化膜的空隙所形成，故不改变氧化膜的性质。着色所用的染料有有机染料和无机染料，但实际生产中，大多使用有机染料进行着色。因为有机染料着色的牢固度、上色速度、色调鲜艳度和实施方法都优于无机染料，故应用最广。
但是，铝及其合金的阳极氧化着色工艺比较严格，它要求铝制件一旦氧化后必须清洗干净，然后立即进行着色处理；生产过程需要保持着色液的清洁度、染料浓度和pH达到工艺要求。若有偏差，则容易发生着色故障。笔者根据多年的工作经验，对铝阳极氧化膜层着色故障现象、原因及排除方法进行介绍，以便同行参考。
2 常见的着色故障、原因分析及排除方法
2.1膜层不着色
2.1.1 产生原因
(1)使用的染料不合适或染料已分解。(2)着色液pH过高（当pH增至7时，着色困难以致不着色）。(3)氧化膜厚度不足。(4)氧化后的零件放置时间长，造成氧化膜孔隙封闭。
2.1.2 排除方法
(1)选择适当的染料重新配制着色液，更换原着色液。
(2)调低pH至工艺规范。着色液的pH对着色亲和性影响很大。因此，必须根据染料选择合适的pH。一般pH为3.5～6。可用乙酸和氨水调节pH。如采用溶蒽素类染料，其pH应控制在4～5.5之间。在此温度范围内提高酸度，上色速度快。但过高的酸度会使染料失效加快。
(3)适当延长阳极氧化时间，以增加氧化膜厚度。
(4)铝制件经过氧化后应立即进行着色处理，新鲜的氧化膜容易着色。
2.2局部不上色
2.2.1 产生原因
(1)氧化层表面有油污。(2)铝制件装挂及入槽氧化时，悬挂位置不当，使生成的氧化膜不均匀。(3)着色时，零件相互叠合。
2.2.2 排除方法
(1)检查待着色的零件表面有无油污污染，若有需及时清理。
(2)改进氧化零件的装挂方式及入槽悬挂位置，确保阳极电流畅通无阻，从而获得均匀的氧化膜。
(3)氧化后的零件连同挂夹具直接进行着色处理，以免零件卸挂后于篮筐中相互重叠抖动时碰伤着色膜。
2.3颜色浅而易褪
2.3.1 产生原因
(1)着色液中染料浓度过低。(2)氧化层太薄。(3)着色处理时间短。
2.3.2 排除方法
(1)适当补充染料。染料的质量浓度应根据所用染料和着色深度而定，一般为0.5～5.0 g/L。着浅色时，染料质量浓度为0.5～1.0 g/L;着深色时为5～10 g/L，着黑色则可达10～15 g/L。在某些情况下，可用延长着色处理时间的方法使染料分子充分渗透到氧化膜空隙深处，以增加颜色深度，并有利于固色和均匀性。
(2)延长氧化时间，以增加氧化膜厚度。铝的硫酸常温阳极氧化所得膜层厚度一般为5～25 cm。
(3)适当延长着色时间。着色时间短，则色浅易褪色；着色时间过长，则色泽过深，表面易发花。
2.4着色后有白点
2.4.1 产生原因
(1)零件在氧化前的处理阶段由于长时间放在不洁水槽中，导致表面沾有不溶性盐类沉淀物处无氧化膜。(2)氧化膜表面沾有尘土（呈白色斑点）。(3)染料内有不溶性杂质。(4)氧化后，清洗不干净，表面留有残液。(5)铝铸件组织疏松，有气孔，所得氧化层质量差。
2.4.2 排除方法
(1)铝制件经除油、出光后应尽快进行氧化处理。对于当天或因故不能氧化处理完的零件应存放在蒸馏水或去离子水中，不能置于长期未清理底部沉淀物的水槽中，更不能用地下水浸泡待氧化件。因为不洁自来水尤其是地下水中含有大量的碳酸钙、碳酸镁等碱土金属离子。这种盐类的细小微粒会沉淀在零件表面，从而呈现点状分布的堆积物。在阳极氧化过程中，一部分堆积物容易脱离零件而掉入氧化槽液中，另一部分则留在零件上，结果使氧化液与铝基体隔开，电流无法通过，阳极氧化反应不能进行，故无氧化膜生成，即着不上色。而着色后的零件因经几道清洗而使堆积物脱落，因此，露出基体而呈现白点。
(2)用水清洗零件表面除去灰尘。
(3)对着色液进行过滤，除去杂质。
(4)氧化后，在最后一道清洗水中，可加入ω (NH3)=1%的氨水浸渍30s左右，以彻底清洗零件表面残留下的氧化液（酸），避免着色后出现白色斑点或发花现象。
(5)应在铝铸件入槽进行阳极氧化过程中，以高电流冲击处理3～5 min，然后调低电流密度至正常。零件经氧化并彻底清洗后，便可获得均匀的着色膜，而不会有白点出现。
2.5着色发花或暗淡
2.5.1 产生原因
(1)着色液pH过低。(2)染料溶解不完全，即着色液中有悬浮物。(3)着色前后零件表面清洗不彻底。(4)着色液温度太高或太低。(5)染料浓度过高。(6)着色时间太长或太短。
2.5.2 排除方法
(1)调高pH至工艺规范。
(2)过滤着色液，除去悬浮微粒，以减少浮色的产生。配制着色液的方法为：用少许蒸馏水或去离子水将计量的有机染料调成糊状，加入备用槽中加水稀释，过滤，滤液直接进入着色槽，稀释至工作面，搅拌均匀，调整pH后即可使用。
(3)加强着色前后处理，彻底清洗零件表面残余的氧化液和着色液。着色后，立即封闭和干燥，以防铝制品表面产生流色、发花等不良后果。
(4)降低着色溶液温度。铝氧化着色分冷、热着色两种，主要根据染料的性质和工艺要求而决定。一般冷着色时间较长，着色容易控制；热着色速度快，但色调难掌握。通常采用热着色，着色液温度以40～60°C为宜。着色液温度过高，会使染料分子在尚未渗透到氧化膜空隙内便将表层封闭，从而降低着色牢固度而使表面发花。温度太低，着色也会出现发花现象。
(5)适当稀释着色溶液。
(6)控制着色时间。时间过长则发暗，过短则发花。
3结语
铝及其合金的阳极氧化着色工艺比较严格，但若能遵循以下事项即可获得满意效果：(1)对于阳极氧化处理后的零件必须彻底清洗干净，以确保着色膜质量；(2)着色处理应在氧化完成后立即进行，以防氧化膜孔隙封闭而影响着色效果；(3)保持着色液中染料的浓度和溶液的清洁度。此外，要使每批产品着色均匀一致，除了对不同型号的铝材按分类进行阳极氧化外，还需靠平时经验的积累和在生产实践中不断探索，才能做到对故障处理得心应手。
