第13教学单元金属表面转化膜技术5--阳极氧化膜的着色与封闭

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1、冶金与建筑工程系教案第12教学单元课题：金属表面转化膜技术5—阳极氧化膜的着色与封闭教学目标知识目标1.阳极氧化膜的着色2.阳极氧化膜的封闭能力目标能通过查阅相关资料，为铝及铝合金制定氧化处理工艺职业素质目标爱岗敬业诚实守信技能过硬自主创新教学重点铝及铝合金阳极氧化工艺教学难点铝及铝合金阳极氧化工艺辅助教学手段采用实物、标本、模型、图表、幻灯和录像等手段教学准备准备教学目标、准备学生情况、准备教学材料、准备教学心理、准备教学过程、准备教学评价授课班级授课日期月日月日月日月日月日教学进程教学方法及时间分配复习提问：铝阳极氧化的一般原理？以一种实验钢8冶金与建筑工程系教案为载体，采用任务教学法、

2、案例教学法、引导文教学法、现场教学法，通过教师讲解、示范，引导学生学习。2学时导言：新课内容:铝及铝合金经阳极氧化处理后，在其表面生成了一层多孔的阳极氧化膜，阳极氧化膜是最理想的着色载体，经过着色和封闭后，可以获得各种不同的颜色，并能提高膜层的耐蚀性、耐磨性。目前，在工业上广泛地采用阳极氧化或化学氧化的方法，在铝及铝合金制件表面生成一层氧化膜，以达到防护-装饰的目的。一、阳极氧化膜的着色阳极氧化膜的着色按着色体处于膜层的部位分为自然着色、吸附着色和电解着色三种方法。1.自然着色自然着色又称整体着色，其主要特点是成膜带色，即在一定的电解液和电解条件下，将金属进行阳极氧化处理时，由于电解质溶液、

3、合金材料的成分及合金组织结构状态不同，直接产生有颜色的氧化膜。自然着色是由于光线被膜层选择吸收了某些特定波长，剩余波长部分被反射并产生干涉所引起的。不同合金元素、不同合金组织以及不同的电解质溶液和电解条件都会引起颜色的改变。自然着色工艺需要大约60V的操作电压，它的电解能源消耗和冷冻能源消耗，都远远大于普通的硫酸阳极氧化工艺，槽液中铝盐的不断增加，也容易导致槽液的报废。但自然着色法生成的膜耐蚀性、耐候性、耐磨性都高于电解着色和吸附着色氧化膜。20世纪70年代能源危机后，自然着色工艺逐步被能耗更少的硫酸阳极氧化加电解着色工艺替代。2.吸附着色法吸附着色法是将生成了氧化膜层的工件浸入加有无机盐或

4、有机染料的溶液中，无机盐或有机染料首先被多孔膜吸附在表面上，然后向微孔内部扩散、渗透，最后堆积在微孔中，使膜层染上颜色。许多种类的阳极氧化膜，都可以被染料染色，但只有硫酸和草酸阳极氧化膜的染色有工业价值，硫酸阳极氧化膜的染色是其中的绝大部分。吸附着色可以分为无机颜料着色和有机染料着色。2.1无机颜料着色8冶金与建筑工程系教案无机颜料着色机理主要是物理吸附作用，即无机颜料分子吸附于膜层微孔的表面进行填充。该法着色色调不鲜艳，与基体结合力差，但耐晒较好。表5-12是无机颜料着色的工艺规范。从表中可见，无机颜料着色所用的染料分为两种，经过阳极氧化的金属要在两种溶液中交替浸渍，直至两种盐在氧化膜中的

5、反应生成物颜料(数量)满足所需的色调为止。无机染色所获得的颜色稳定性高，不易退色，能经受阳光的长期暴晒。用高锰酸钾溶液，可以染出棕色，用铁盐溶液可以染出金黄色。无机染色，颜色的种类较少，均匀性较差，目前正逐步被电解着色工艺替代。颜色组成质量浓度/（g/L）温度/℃时间/min生成的有色盐红色醋酸钴铁氰化钾50～10010～50室温5～10铁氰化钾蓝色亚铁氰化钾氯化铁10～5010～100室温5～10普鲁士蓝黄色铬酸钾醋酸铅50～100100～200室温5～10铬酸铅黑色醋酸钴高锰酸钾50～10012～25室温5～10氧化钴2.2有机染料着色有机染料着色机理比较复杂，一般认为有物理吸附和化学反

6、应。有机染料着色色泽鲜艳，颜色范围广，但耐晒性差。表5-13是有机染料着色的工艺规范。配制染色液的水最好是蒸馏水或去离子水，不能用自来水，因为自来水中的钙、镁等离子会与染料分子配合形成配合物，使染色液报废。8冶金与建筑工程系教案有机染料染色工艺操作简便，染色均匀，几乎可以染出任意颜色，可以采用印刷和多重染色技术，在同一铝合金表面染出多种颜色和花纹，颜色鲜艳装饰性极强。但由于有机染料存在分解退色、耐晒差的问题，所以多用于室内装饰。颜色染料名称质量浓度/（g/L）温度/℃时间/minpH值红色1．茜素红（R）2．酸性大红（GR）3．活性艳红4．铝红（GLW）5～106～82～53～560～70室

7、温70～80室温10～202～155～104.5～5.55～6蓝色1．直接耐晒蓝2．活性艳蓝3．酸性蓝3～552～515～30室温60～7015～201～52～154.5～5.54.5～5.54.5～5.5金黄色1．茜素黄（S）茜素红（R）2．活性艳橙3．铝黄（GLW）0.30.50.52.570～8070～80室温1～35～152～55～65～5.5黑色1．酸性黑（ATT）2．酸性元青3．苯胺黑1010～1