表面工程(铝合金表面着色).ppt

铝合金表面的着色 说课内容 表面着色的处理方法 1 电解着色的定义 2 电解着色的基本原理 3 电解着色的主要工艺 4 5 表面着色的方法： 1.电解着色法 2.化学着色法 3.自然着色法 4.粉末喷涂着色法 1.1 电解着色 电解着色从本质上说就是电镀。首先是将铝制件在硫酸电解液中制出洁净的透明多孔的阳极氧化膜, 第二步转移到酸性的金属盐溶液中用交流电电解处理, 将金属微粒不可逆的电沉积在氧化膜孔隙的底部. 凡能够由水溶液中电沉积出来的金属, 大部分都可以用在电解着色上。但其中只有几种金属盐具有实用价值, 如锡、镍、锰、银盐和硒盐等。其着色原理和整体发色法有相同之处, 是藉金属微粒对入射光的吸收和散射而产生颜色。  经过电解着色的表面具有较高硬度和耐磨性、耐紫外线照射性能、耐热性能和有很好的耐蚀性能等 教学重点 教学难点 1.2 电解着色的历史 1.1940 年德国的依尔斯奈提出用铜盐、镍盐、银盐溶液在交流电作用下使阳极氧化铝着色的方法, 并指出用与着色金属离子相同的金属作对应电极, 可使着色程度加深, 提高着色的均匀性和颜色的耐光性。 2.1943 年德国的朗本- 法奥塞尔提出, 在铁盐、锰盐、铬盐的溶液中交流电解着色, 溶液里可添加10 g/ L 以下的含有砷、锑、铋、碲、硒或锡的化合物。 3.1960 年日本的浅田太平在上述理论基础上作了更深入的研究, 创立了著名的浅田电解着色法。 2 电解着色的原理 铝及铝合金在硫酸溶液中进行阳极氧化处理之后, 形成了多孔质层和活性层.把这种带有阳极氧化膜的铝材浸入某种金属盐的电解液中, 并作为一个电极，而另一极用与电解液所含金属盐相同的纯金属板或石墨、不锈钢板等。当两电极同时通以交流电时,铝制品就自动地变成阴极, 而且从其上面释放出氢气, 同时溶液中的金属离子在铝制品附近形成强烈的离子浓度差, 并通过多孔质层深入到活化性层上, 交替地承受剧烈的还原作用和缓慢的氧化作用, 也就是活化性层强烈地吸引金属离子, 并与在那里产生的负静电荷之间反复发生放电和析出金属微粒或金属氧化物, 并沉积在氧化膜微细孔的底部。这些微粒通常呈毛发状、球状或粒状, 其直径大约为100 ～150μm, 长度为数微米, 在光线作用下这些金属微粒发生衍射, 就使氧化膜呈现各种颜色。 归纳起来电解着色的原理为以下三个方面： 1.金属离子和氢离子等反应物离子向阻挡层表面 附近传递。 2.金属离子在阻挡层与着色液界面间获得电子，氢离子穿入阻挡层，在基体与阻挡层间获得电子。 3.析出金属和生成氢气。 3 电解着色的工艺 电解着色的工艺很多，一般是以电解槽中有色盐的种类分为镍盐、锡盐、钴盐、镍钴盐、铜盐等等，各种着色盐的种类所呈现的颜色都不同。 目前,电解着色工艺主要着色盐为镍盐、锡盐（镍+锡盐）。 本节也主要以镍盐为主的工艺来着重介绍。 交流镍盐电解着色工艺（浅田法工艺） 镍盐直流反向电解着色 3.1浅田法工艺 浅田法工艺过程如下: ①常规硫酸阳极氧化在15%硫酸溶液中直流电阳极氧化, 电压为16～18 V、电流密度为 1 A/dm2 、氧化30min 左右, 获得7～9μm 厚的氧化膜。 ②交流电解着色溶液成分为 NiSO4·7H2O 25 g/L + MgSO4·7H2O 20 g/ L +( NH4 )2SO4 15 g/ L + H3BO3 25g/ L, 以石墨或镍板为对应电极, 在15～25 ℃、7～15 V、电流密度0.1～0.8 A/ dm2 的条件下电解2～15 min ,随电解时间的增加, 膜层呈由浅至深的青铜色。 ③电泳涂漆电泳漆液成分为10% ～14%热固化型水溶性丙烯酸透明漆( 固体分)，其pH为8.8～9.6、电阻率为2250±1250 Ω·cm, 在22 ℃±3 ℃、100～250 V、电流密度为0.2～0.5 A/dm2 的条件下电泳1.5～3 min , 获得7～9μm 厚的漆膜, 并在170～200℃烘烤25～30 min。 浅田法电解着色的槽液成分和工艺参数 从上表中可见，槽液的主要成分是硫酸镍和硼酸，硫酸镍是着色主盐，提供电解着色沉积的金属镍离子。镍离子浓度越高，则着色速度越快。硼酸的作用是着色溶液的pH值缓冲剂，如果没有硼酸就不可能保持pH值的稳定，由于界面的电化学反应使表面pH值迅速升高，而直接产生氢氧化镍沉淀，这样Ni2+离子不可能在阳极氧化膜的微孔中还原，也就是根本不可