【铝合金工艺】铝的阳极氧化与表面着色
铝阳极氧化着色工艺及色彩原理
铝阳极氧化着色工艺及色彩原理铝阳极氧化着色工艺一般包括以下步骤：准备工作、阳极氧化、着色和封孔。
首先，需要对铝制品进行表面清洁，以去除杂质和油污等。
然后将铝制品浸入含有硫酸等化学物质的电解槽中，使其成为阳极，通过电解反应在表面生成一层氧化膜。
此时，铝制品外表形成了一层均匀的氧化膜，但颜色为银白色。
为了使其呈现出不同的颜色，需要使用着色剂，将铝制品浸入含有染料的溶液中。
染料的种类决定了最终颜色，可选用的着色剂有无机酸盐、有机颜料、金属颜料等。
着色剂通过渗透或吸附的方式颜色进入氧化膜内部，使其产生各种不同的颜色。
最后，通过封孔处理来增加氧化膜的密封性能，提高耐腐蚀性。
铝阳极氧化着色的色彩原理主要涉及到两个方面：氧化膜的结构与色彩特性、着色剂与颜色之间的相互作用。
首先，氧化膜是由氧化铝组成的多孔膜层，该膜层具有特定的孔隙结构，孔隙大小、形状以及其分布情况会影响光线的折射和散射。
这种孔隙结构会使光线在氧化膜内部发生多次的反射和干涉，导致不同波长的光波长在氧化膜中的传播路径不同，从而产生不同颜色。
其次，着色剂是通过渗透或吸附的方式进入氧化膜内部，并与其表面相互作用。
不同的着色剂具有不同的化学性质和吸附特性，对光线的吸收、反射和散射起到不同的作用，从而影响色彩的呈现。
铝阳极氧化着色工艺广泛应用于实际生产中的颜色选择上，可以通过控制氧化膜厚度和染料使用量来调节颜色的深浅。
一般来说，氧化膜越厚，颜色越深，颜色也会随着染料浓度的提高而加深。
同时，还可以通过改变氧化膜的孔隙结构来调节反射和干涉效果，从而改变颜色的亮度和饱和度。
总之，铝阳极氧化着色工艺通过氧化膜的结构和着色剂的相互作用，使铝制品呈现出多种各具特色的颜色。
这一工艺不仅能够提高铝制品的耐腐蚀性能，还能增加其美观度，满足不同领域对铝制品颜色的要求。
铝的阳极氧化与表面着色
实验3：铝的阳极氧化与表面着色【实验目的】1.掌握阳极氧化的基本原理，学习铝的阳极氧化与表面着色工艺，了解对金属表面处理的一般方法；2.了解和探讨铝在阳极氧化过程中影响氧化膜性能的各种因素，通过对比耐腐蚀性来评价氧化膜的质量。
【实验背景】1.铝的广泛应用：铝及铝合金具有密度小，比强度高，导电和导热性好，成型容易，无低温脆性等优点，是一种综合性能优良的轻金属材料。
目前，铝材在航空航天工业及建筑材料、交通工具、电子产品等领域中得到了广泛的应用。
2.铝氧化膜的性质：金属铝在大气中其表面总是被一层透明的氧化膜所覆盖，但是天然的铝氧化膜极薄且孔隙率大，机械强度低，抗蚀和耐磨性都不能满足防腐需要。
利用电化学方法，可使铝（或铝合金）表面生成致密的优质氧化膜，且膜较厚，其厚度可达几十至几百微米，能有效地提高铝的耐腐蚀性。
另外，由于所形成的氧化膜存在均匀的孔隙，故可用有机染料进行染色处理，经封密后色泽稳定，使铝材的应用更加广泛。
这种使铝表面氧化的电化学工艺称为铝的阳极氧化。
3.铝氧化膜分类：根据氧化膜用途可以在阳极氧化的同时，再进行其它工艺得到相应的氧化膜，如：防护性氧化膜；防护-装饰性氧化膜（氧化后再着色）；功能性氧化膜如硬质氧化膜；自润滑氧化膜；导电氧化膜；绝缘氧化膜、磁性氧化膜、光吸收氧化膜、催化膜等【实验原理】1.铝的阳极氧化1将铝制品作阳极，以硫酸、铬酸、磷酸、草酸等为电解液，惰性电极为阴极。
其反应历程复杂。
现在以 Al为阳极，Pb为阴极，H2SO4溶液为电解质介绍其反应原理：阴极：2H++2e-→H2↑阳极：Al-3e-→Al3+Al3++3H2O→Al(OH)3+3H+Al(OH)3→Al2O3+3H2O阳极上的Al被氧化，且在表面形成一层氧化铝膜的同时，由于阳极反应生成的H+和电解质H2SO4中的H+都能使所形成的氧化膜发生溶解：Al2O3+6H+→Al3++3H2O当成膜和溶膜的速率决定了膜的厚度和致密度。
铝的阳极氧化与表面着色物化实验报告
铝的阳极氧化和着色--氧化时间对氧化膜性能的影响1 研究进展铝由于其比重小，加工性能好，导电、热性能优良，塑性好，抗大气腐蚀能力强，易于成形，价格便宜等优点在轻工，建材，航天等领域广泛应用。
铝在空气中可自然形成一层氧化膜，起到一定的防护作用，但这种在空气中自然形成的膜性能并不足以真正地保护铝基体。
因而人们研究了各类方法以制得性能优良的氧化膜，阳极氧化法是其中最为常用的一种。
阳极氧化膜不仅具有良好的力学性能、很高的耐蚀性，同时还具有较强的吸附性，可对其进行着色处理获得诱人的装饰外观。
铝阳极氧化的方法可以根据是电解液的不同分为硫酸法、草酸法、铬酸法、磷酸法、有机酸法和混合酸法等。
阳极氧化使用的电源从开始时的直流电，发展到交流电、交直流叠加、方波脉冲电源等。
用硫酸配电解液直流电进行阳极氧化，是最为经典的方法，此法具有工艺简单、溶液稳定、操作简便和成本低等优点。
硫酸具有强导电性，所以氧化时所需的电压低，而且它对新生成的氧化膜有较强的溶解作用，不宜长时间通电，通电10-15min即可获得厚度为5-20μm的氧化膜，膜的硬度高、孔隙多、吸附力强、易着色，将孔隙封闭后有较高的抗蚀能力。
用硫酸配电解液直流电进行阳极氧化时，铝的阳极氧化膜性能受到诸多因素的影响，主要包括电流密度、硫酸浓度、氧化时间、添加剂等。
铝在阳极氧化时，电流密度对氧化膜的生长关系很大：在相同条件下，一定范围内提高电流密度，有利于氧化膜的生长，其膜厚随电流密度的增大而增大；提高电流密度有利于氧化膜的生长，但电流密度增大的同时，电流效率下降，微孔内的热效应加大，促使膜的孔隙率也增大，导致氧化膜的硬度和比耐蚀性下降。
在工业生产上，铝的阳极氧化通常采用的电流密度为1.5-2.0A/dm2。
2 实验部分2.1 实验原理2.1.1铝的阳极氧化铝制品作阳极，以硫酸等酸为电解液进行阳极氧化，形成较厚的Al2O3氧化膜：阴极：2H＋＋2e－→H2↑阳极：Al＋3e－→Al3＋Al3＋＋3H2O→Al(OH)3＋3H＋Al(OH)3→Al2O3＋3H2O由于酸的作用，生成的氧化膜的最弱点会发生局部溶解（Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O），出现的孔隙使得铝与电解液接触，又重新氧化生成氧化膜。
铝合金阳极氧化及着色
1 前言铝及其合金材料由于其高的强度/重量比，易成型加工以及优异的物理、化学性能，成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料。
然而，铝合金材料硬度低、耐磨性差，常发生磨蚀破损，因此，铝合金在使用前往往需经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性，减少磨蚀，延长其使用寿命。
在工业上越来越广泛地采用阳极氧化的方法在铝表面形成厚而致密的氧化膜层，以显著改变铝合金的耐蚀性，提高硬度、耐磨性和装饰性能。
阳极氧化是国现代最基本和最通用的铝合金表面处理的方法。
阳极氧化可分为普通阳极氧化和硬质阳极氧化。
铝及铝合金电解着色所获得的色膜具有良好的耐磨、耐晒、耐热和耐蚀性，广泛应用于现代建筑铝型材的装饰防蚀。
然而，铝阳极氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力，容易受污染和腐蚀介质侵蚀，心须进行封孔处理，以提高耐蚀性、抗污染能力和固定色素体。
2 铝及铝合金的阳极氧化2.1 普通阳极氧化铝及其合金经普通阳极氧化可在其表面形成一层Al2O3膜，使用不同的阳极氧化液，得到的Al2O3膜结构不同。
阳极氧化时，铝表面的氧化膜的成长包含两个过程：膜的电化学生成和化学溶解过程。
只有膜的成长速度大于溶解速度时，氧化膜才能成长、加厚。
普通阳极氧化主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化和磷酸阳极氧化等，以下介绍一些普通阳极氧化新工艺[骐骥导航：机械网址导航]。
2.1.1 宽温快速阳极氧化[1]硫酸阳极氧化电解液的温度要求在23℃以下，当溶液的温度高于25℃时，氧化膜变得疏松、厚度薄、硬度低、耐磨性差，因此在原硫酸溶液中加入氧化添加剂对原工艺进行改进，改进后的溶液配方为：硫酸（ρ＝1.84g／cm3）150－200g／L（最佳值160g／L）CK－LY添加剂20－35g／L （最佳值30g／L）铝离子 0.5－20g／L （最佳值5g／L）CK－LY氧化添加剂包括特定的有机酸和导电盐，前者能提高电解液的工作温度，抑制阳极氧化膜的化学溶解，在较高的温度下对抑制氧化膜疏松有良好的作用；后者能增强电解液的导电性，提高电流密度，加快成膜速度。
铝合金阳极氧化着色
铝合金阳极氧化着色
铝合金阳极氧化着色是一种对铝合金的表面进行处理，以增加其耐腐蚀性和美观性的方法。
这个过程包括将铝合金件浸入电解槽中，通过施加电流使铝合金表面生成一层氧化铝膜。
在氧化铝膜形成后，可以在膜上进行着色处理。
着色的方法可以通过使用不同的着色剂和处理条件来实现不同的颜色效果。
常用的着色方法有两种：吸附型着色和电解着色。
吸附型着色是将着色剂溶液浸泡在形成的氧化铝膜中，着色剂会通过吸附作用附着在氧化铝膜上，达到着色的效果。
着色剂可以是天然染料或合成染料，如金红石红、钴胺蓝、石榴红等，可以实现不同的颜色选择。
电解着色是将着色剂溶液与电解液混合，并将铝合金件浸泡其中，在施加电流条件下进行着色。
电解着色的优点是可以实现更加均匀的着色效果，并且可以在氧化铝膜上实现更高的吸附量和更稳定的着色层。
着色剂可以是有机染料或无机染料，如铬酸盐、硫酸盐、硫氰酸盐等。
通过阳极氧化着色，可以为铝合金件提供耐腐蚀性和装饰性的保护，使其具有更长的使用寿命和更好的外观。
这种方法广泛应用于建筑、汽车、电子等领域中对铝合金件的表面处理。
铝的阳极氧化和着色实验报告
铝的阳极氧化和着色实验报告铝是一种重要的金属，在工业生产和日常生活中都有广泛的应用。
由于其优异的物理和化学性质，铝在制造航空器、汽车、建筑材料、耐用家具等方面都有重要的地位。
然而，铝的表面容易被氧化，降低其物理化学性能和美观度。
为了改善铝材的表面性能和美观度，可以采用阳极氧化和着色技术，将铝材表面形成一层氧化膜，并在此基础上着色。
实验目的：1. 了解铝的阳极氧化和着色原理;2. 掌握阳极氧化和着色实验的基本操作技能。
实验原理：阳极氧化是一种利用铝的阳极在特定条件下与电解质反应形成一层致密的氧化膜的过程。
氧化膜的形成与电解液、电解条件、铝材的成分和表面处理方式等因素有关。
一般情况下，采用硫酸、氧化铬等强氧化性电解液或有机酸盐、有机物等的复合电解液，配以适当的温度、电压和电流密度等条件，即可形成良好的氧化膜。
阳极氧化后，得到的氧化铝膜表面一般呈白色或灰色，不仅可以保护铝基体不被进一步氧化，还具有一定的耐磨、耐腐蚀和绝缘性能。
此外，氧化膜的厚度和孔隙度对其物理化学性能影响较大，可以通过调节电解条件来达到不同的氧化膜厚度和孔隙度。
着色是在阳极氧化膜的表面形成一层有机颜料膜，通过吸附、渗透和化学反应等机制，使得阳极氧化膜呈现出各种颜色。
着色方法主要有三种：金属着色法、电解着色法和有机着色法。
其中，电解着色法是最为常用的一种方法。
在电解液中加入一定颜料的阳离子，将阳离子还原成相应的颜色物质并沉淀在氧化铝孔道中，从而实现对氧化膜颜色的控制和改变。
实验步骤：1. 清洗铝材表面：首先用砂纸将铝材表面磨光，去除表面氧化层和污渍，然后用丙酮或乙醇去除表面油脂和灰尘，进行彻底的清洗。
2. 离子池制备：将硫酸等电解液加入离子池中，调节电解液浓度和温度，使其符合实验要求。
离子池的选择应根据氧化膜厚度和孔隙度要求，以及实验目的来确定。
3. 阳极氧化：将清洗干净的铝材缓缓放入离子池中，连接正极，采用直流电源进行阳极氧化。
调节电流密度、电压和电解时间，控制氧化膜厚度和孔隙度。
铝合金的阳极氧化及电解着色工艺
铝合金的阳极氧化及电解着色工艺铝合金阳极氧化电解着色是铝合金表面处理中重要的方法之一。
将铝合金置于适当的电解液中作为阳极通电处理，表面会生成厚度为几个至几十个微米的阳极氧化膜，氧化膜的表面是多孔蜂窝状的。
上世纪60年代，人们开始利用氧化膜的多孔性，将阳极氧化和电沉积技术相结合发明了电解着色技术。
铝合金阳极氧化电解着色技术最初起源于欧洲，由于该工艺操作简便、工艺简单、成本低廉，广泛应用于汽车、航空、造船、机械、建筑和日常生活等多方面。
我国的电解着色技术开始于上世纪80年代，一直以来都是镍盐、锡盐电解着色工艺，由于颜色单一、着色液的稳定性和分散性差等问题一直没有得到很好解决，而且随着时代的进步，工业上对电解着色的工艺条件和应用要求越来越高，为了满足市场的需要，鑫申金属研究人员一直在做着不懈的努力。
1.1铝的性能和用途铝(Afuminum)是自然界中分布最广，储量最多的元素之一，广泛分布于岩石、泥土和动、植物体内，其含量约占地壳总质量的8.2%，仅次于氧和硅，比铁(约占2.1%)、镁(约占2.1%)和钛(约占0.6%)的总和还要多川。
1854年，法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合，通人氯气后加热得到NaCI，AIC13复盐，再将此复盐与过量的钠熔融，得到了金属铝。
这时的铝生产工艺复杂，成本高，应用非常有限，直到1886年，美国的豪尔和法国的海朗特，分别独立地电解熔融的铝矾土和冰晶石的混合物制得了金属铝，奠定了今天大规模生产铝的基础。
一个世纪的历史进程中，铝的产量急剧上升，到了20世纪60年代，铝在全世界有色金属产量上超过了铜而位居首位，它的用途涉及到许多领域，大至国防、航天、电力、通讯等，小到锅碗瓢盆等生活用品。
它的化合物用途非常广泛，不同的含铝化合物在医药、有机合成、石油精炼等方面发挥着重要的作用。
纯的铝很软，强度不大，有着良好的延展性，可拉成细丝和轧成箔片，大量用于制造电线、电缆、无线电工业以及包装业。
铝及铝合金阳极氧化着色工艺流程及原辅材料
铝及铝合金阳极氧化着色工艺流程及原辅材料铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程1、工艺流程（线路图）基材→装挂→脱脂→碱蚀→中和→阳极氧化→电解着色→封孔→电泳涂漆→固化→卸料包装→入库2、装挂：装挂前的准备。
检查导电梁、导电杆等导电部位能否充分导电、并定期打磨、清洗或修理。
准备好导电用的铝片和铝丝。
检查气动工具及相关设备是否正常。
核对流转单或生产任务单的型号、长度、支数、颜色、膜厚等要求是否与订单及实物相符。
根据型材规格（外接圆尺寸、外表面积等）确定装挂的支数和间距、色料间距控制在型材水平宽度的倍左右，白料间距控制在型材宽度的1倍左右。
选择合适的挂具，确保正、副挂具的挂钩数与型材的装挂支数一致。
装挂：装挂时应先挂最上面一支，再固定最下面一支，然后将其余型材均匀排布在中间、并旋紧所有铝螺丝。
装挂前在型材与铝螺丝间夹放铝片，以防型材与挂具间的导电不良而影响氧化、着色或电泳。
装挂时，严禁将型材全部装挂在挂具的下部或上部。
装挂的型材必须保持一定的倾斜度（>5°）以利于电泳或着色时排气，减少斑点（气泡）。
装挂时必须考虑型材装饰面和沟槽的朝向、防止色差、汽泡、麻点产生在装饰面上。
易弯曲、变形的长型材，在型材的中间部位增加一支挂具或采用铝丝吊挂以防型材间碰擦或触碰槽内极板，而擦伤或烧伤型材表面。
选用副杆挂具时，优先选用插杆，采用铝丝绑扎时，一定要间隔均匀，露头应小于25mm。
截面大小、形状悬殊的型材严禁装挂在同一排上。
装挂或搬运型材，必须戴好干净手套，轻拿轻放、爱护、防护好型材表面，严禁野蛮操作。
装挂或搬运型材时必须加强自检和互检，不合格的型材严禁装挂，表面沾有油污或铝屑（毛刺）的型材必须采取适当的措施处理干净。
剔除不合格型材后，必须按订单支数及时补足。
装挂区的型材不宜存放太久，以防废气腐蚀型材表面。
认真填写《装挂记录》和《氧化工艺流程卡》上装挂部分的记录，准确计算填写每挂氧化面积，随时核对订单，确保型号、支数、颜色不出差错。
实验八铝的阳极氧化法表面修饰
铝的阳极氧化法表面修饰与着色一实验目的1．了解铝阳极氧化法表面修饰的基本原理及方法。
2．了解铝阳极氧化后氧化膜的质量检验方法，以及着色技术。
二实验原理铝及其合金在空气中都会在其表面自然生成一层极薄的氧化膜（0.01～0.5μm）。
这层氧化膜是无定形的，因此使表面失去原有的光泽，而且因氧化膜疏松多孔不均匀，它虽有一定的抗腐蚀作用，但不可能有效地防止铝及其合金遭受进一步的氧化、腐蚀。
用电化学方法在铝或铝合金表面生成较厚的致密氧化膜，该过程称为阳极氧化。
这种人工氧化膜经过适当处理（封闭）后，无定形氧化膜转化为晶形氧化膜，孔隙被消除，膜层硬度增高，耐磨性、抗腐蚀性、电绝缘性也大大提高，光泽度增强，能经久不变，还可经适当染色处理而得到理想的外观。
因此，铝的表面氧化处理在许多工程技术中得到广泛的应用。
工业上，铝阳极氧化采用的电解液主要有三种：硫酸、草酸和铬酸。
采用不同的电解液，可以获得不同厚度的具有不同机械性能和物理化学性能的氧化膜。
以铅（或石墨）为阴极、铝为阳极，在H2SO4溶液中进行电解，两极反应如下：阴极：6H+＋6e一= 3 H2↑阳极：2Al －6e－= 2Al3+2A13＋＋ 6H2O = 2Al(OH)3＋ 6H＋2Al(OH)3＝ A12O3＋3H2O电解过程中，H2SO4又可以使形成的A12O3膜部分溶解，所以氧化膜的生长依赖于金属氧化速度和A12O3膜溶解的速度。
要得到一定厚度的氧化膜，必须控制适当的氧化条件，使氧化膜形成速度大于溶解速度。
阳极氧化所得的膜是整片玻璃状的无水氧化铝（Al2O3），其厚度一般在0.01～0.1μm之间。
膜的外层较软，是由水合氧化铝（Al2O3·H2O）组成的，膜层空隙率高，吸附能力强，容易染色。
因此，把氧化后的铝制件用有机染料或无机染料的水溶液来染色，可得到各种鲜艳的颜色，提高表面的美观度。
因氧化膜呈正电性，故应选用负电性而且易溶于水的阴离子染料。
铝阳极氧化着色工艺与色彩原理
铝阳极氧化着色工艺与色彩原理铝阳极氧化着色工艺是一种通过阳极氧化处理来改变铝合金表面颜色的工艺。
通过该工艺处理后的铝合金表面具有丰富多样的色彩，不仅美观大方，还具有较强的耐候性和耐腐蚀性。
以下将详细介绍铝阳极氧化着色工艺及其色彩原理。
1.铝阳极氧化工艺铝阳极氧化是指将铝合金材料作为阳极放入电解槽中，经过电解处理后，在铝表面形成氧化膜。
这一氧化膜具有一定的硬度和厚度，可有效提高铝合金材料的耐候性和耐腐蚀性。
铝阳极氧化可通过调整电解槽中的温度、电流密度、电解液成分等参数来改变氧化膜的特性。
2.铝阳极氧化着色工艺a.吸附着色吸附着色是指在阳极氧化膜表面通过吸附有机染料来着色。
这种方法可以产生丰富的色彩，色彩饱和度高，并且具有良好的光泽度。
常见的有机染料有染料黑、染料绿、染料棕等。
着色过程中，铝阳极氧化膜的孔隙可以吸附染料分子，并在孔隙的相互作用下形成染料分子吸附层，从而使铝膜颜色发生变化。
b.金属成分着色金属成分着色是指通过电解方法在阳极氧化膜表层沉积金属盐来实现着色。
这种方法产生的颜色相对较稳定，但颜色较少。
常见的金属盐有铁盐、钴盐等。
金属离子可通过电解那个法在阳极氧化膜表面的孔隙中沉积，从而改变铝膜的颜色。
沉积后的金属盐相对固定，不容易被移除。
3.色彩原理在吸附着色中，有机染料分子与阳极氧化膜孔隙表面的氧化铝之间通过物理吸附作用相互结合，产生色彩。
吸附染料分子的种类和分布与氧化膜孔隙的结构和尺寸有关，这些因素共同决定了氧化膜的色彩效果。
在金属成分着色中，金属离子通过电解沉积在氧化膜孔隙表面，形成了金属陶瓷的结构，从而改变了阳极氧化膜的光学特性。
金属成分可以吸收、反射和散射光线，改变了光线的传播路径和波长，从而产生不同的颜色。
总体而言，铝阳极氧化着色工艺可以通过调整工艺参数和选择合适的着色方法来实现多种色彩的效果。
这种工艺不仅能够提高铝合金材料的外观质感，还能改善其表面性能，增强其耐候性和耐腐蚀性，广泛应用于建筑、汽车、电子等领域。
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实验背景
•铝氧化膜分类：
•根据氧化膜用途可以在阳极氧化的同时， 再进行其它的工艺，可以得到相应的氧 化膜：
•如防护性氧化膜，防护-装饰性氧化膜 （氧化后再着色），功能性氧化膜如硬 质氧化膜、自润滑氧化膜、导电氧化膜、 绝缘氧化膜、磁性氧化膜、光吸收氧化 膜、催化膜等。
基本原理
• 铝的阳极氧化 • 铝氧化膜的封闭 • 着色
率，这要通过控制一定的氧化条件来实现。 如果是在强酸 电解液中，阳极上的金属离子不断地从金属本体溶解，根 本不能形成氧化膜；若在弱酸中，阳极产物在电解液中不 溶解，则氧化膜很快形成并覆盖金属，电阻增大，使电化 学反应不能正常进行不能形成所需厚度的氧化膜，所以要 严格控制硫酸的浓度。
铝的阳极氧化
• 对膜的质量要求：
• 着色目的： • 氧化膜的表面是由多孔层构成的，其比表面积大，具有很
高的化学活性。利用这一特点，在阳极氧化膜表面可进行 各种着色处理。着色的目的在于提高产品的装饰性和耐蚀 性，同时给铝制品表面以各种功能性。 • 着色方法： • 阳极氧化膜着色方法大体有三种类型：浸渍着色、电解着 色和整体着色。本实验重点介绍浸渍着色。 • 氧化膜着色应在氧化结束后进行。将阳极氧化处理得到的 新鲜氧化膜铝片直接用水冲洗干净，立即放入着色液中着 色。着色时注意染料的纯度，水温约在313.2～333.2Ｋ，不 能太高。适当加热可加速染色，但水温太高会造成氧化膜 的孔隙过早封闭，降低吸附染料的性能，pH值在4.5～7.0之 间为宜，着色时间视需颜色的深浅而定。染色后的铝片经 水冲洗干净后，再进行水封闭处理。
铝的阳极氧化
• 将铝制品作阳极，以硫酸、铬酸、磷酸、草酸等为电解液 进行阳极氧化，可形成较厚的氧化膜，膜的主要成分是 A极l2，O3H，2S其O反4 溶应液历为程电比解较质复介杂绍。其现反在应以原A理l 为。阳电极解，时P的b电为极阴 反应为：
• 阴极： 2H 2e H2
• 阳极：
Al 3e Al3 Al3 3H2O Al(OH)3 3H
• 铝的阳极氧化和着色工艺要求形成的膜既有一定厚度，又要在膜上 有均匀的孔隙，以保证电流的通过及将来着色。这是一个既有膜的 生长又伴随有膜的溶解的电极过程。由于膜的不断生长与加厚，致 使电阻不断增加，从而使膜的生长速率渐缓，此时膜的形成速率与 膜的溶解速率达到动态平衡，膜的厚度就不会变化了。
氧化膜着色
实验二十四 铝的阳极氧化与表面着色
铝的阳极氧化与表面着色
• 实验背景 • 基本原理 • 实验要求 • 仪器试剂 • 实验提示 • 进一步讨论
实验背景
•铝的广泛应用：
• 铝及铝合金具有密度小，比强度高，导电和导热性好，成型容易， 无低温脆性等优点，是一种综合性能优良的轻金属材料。目前，铝 材在航空航天工业及建筑材料、交通工具、电子产品等领域中得到 了广泛的应用。
•
Al(OH)3 Al2O3 3H2O
(氧化膜形成 )
• 阳极上的Al被氧化，且在表面上形成一层氧化铝薄膜的同
时，由于阳极反应生成的 H+ 和电解质H2SO4 中的H+ 都能
使所形成的氧化膜发生溶解： •
Al2O3 硫酸电解液中阳极氧化，作为阳极的铝制品，在 阳极化初始的短暂时间内，其表面受到均匀氧化， 生成极薄而又非常致密的膜，由于硫酸溶液的作用， 膜的最弱点（如晶界，杂质密集点，晶格缺陷或结 构变形处）发生局部溶解，而出现大量孔隙，即原 生氧化中心，使基体金属能与进入孔隙的电解液接 触，电流也因此得以继续传导，新生成的氧离子则 用来氧化新的金属，并以孔底为中心而展开，最后 汇合，在旧膜与金属之间形成一层新膜，使得局部 溶解的旧膜如同得到“修补”似的。
氧化膜的封闭处理
• 封闭处理的目的：
• 氧化膜的表面是多孔的，在这些孔隙中可吸附染料，也可 吸附结晶水。由于吸附性强，如不及时处理，也可能吸附 杂质而被污染，所以要及时进行填充处理，从而提高多孔 膜的强度等性能。
• 封闭方法：封闭处理的方法很多，如沸水法、高压蒸气法， 浸渍金属盐法和填充有机物（油，合成树脂）等。众多方 法中应用最广的是沸水法。
铝的阳极氧化
• 影响因素： • 氧化时间：随着氧化时间的延长，膜的不断溶解或修补，
氧化反应得以向纵深发展，从而使制品表面生成又薄而致 密的内层和厚而多孔的外层所组成的氧化膜。其内层（阻 挡层、介电层、活性层）厚度至氧化结束基本都不变，位 置却不断向深处推移；在一定的氧化时间内随时间而增厚。
• 电度，解必液须浓使度电：极要上使氧化Al2膜O3形氧成化的膜速顺率利大形于成氧，化并膜达溶到解一的定速厚
氧化膜着色
• 着色原理：浸渍着色的原理主要是氧化膜对色素体 的物理吸附和化学吸附。无机盐浸渍着色主要是靠 化学反应沉积在多空层。有机染料的着色通常认为 既有物理吸附也包括有机染料官能团与氧化铝发生 络合反应形成。
• 影响氧化膜着色质量主要由两方面：一是阳极氧化 膜的质量，二是着色液的种类、浓度及处理条件。 色泽随厚度而异，越厚色调越深；孔隙率要大，均 匀。由于多孔膜的独特性质，除了可以应用于着色 外，近年来有人利用它作为模板，在孔中填充金属 或半导体材料，用来制备磁记录材料、功能电极、 电学或光学器件等。
实验背景
• 铝氧化膜的性质： • 铝对氧的化学亲和力特别强，在大气中其表面总是 被一层透明的氧化膜所覆盖，但是天然的铝氧化膜 极薄，只有，且孔隙率大，机械强度低，抗蚀和耐 磨性都不能满足防腐蚀的需要。利用电化学方法， 可使铝（或铝合金）表面生成致密的优质氧化膜， 且膜较厚，其厚度可达几十至几百微米，能有效地 提高铝的耐腐蚀性。另外，由于所形成的氧化膜存 在均匀的孔隙，故可用有机染料进行染色处理，经 封密后色泽稳定，使铝材的应用更加广泛。 这种 使铝表面氧化的电化学工艺称为铝的阳极氧化。
• 封闭原理： • 沸水法是将铝片放入沸水中煮，其原理是利用无水三氧化
二铝发生水化用。
Al2O3 H2O Al2O3 H2O
Al2O3 3H2O Al2O3 3H2O