一種對鋁表面進行著色的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬表面著色領域，具體涉及一種對鋁表面進行著色的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬表面著色是表面科學技術(shù)研究與應用領域中的重要方向之一，其可以有效防止金屬腐蝕并起到裝飾效果。金屬經(jīng)著色處理后，光通過金屬表面薄膜會發(fā)生折射或反射，并產(chǎn)生光的干涉作用，從而使表面呈現(xiàn)出不同的顏色。此外，有的膜層本身就有顏色，這時表面就呈現(xiàn)膜層本身的顏色。金屬著色處理工藝主要有:(1)化學著色法。將金屬制件置于化學試劑中，通過化學反應而使表面形成著色膜。(2)電化學著色法。通過電化學過程對制件表面進行著色處理。(3)熱處理著色法。將金屬制件置于一定氣氛中進行加熱處理，使其表面生成一定成分的化學膜。膜的厚度不同，表面會呈現(xiàn)不同的顏色。
[0003]鋁材作為常用的結(jié)構(gòu)與功能材料，在各行業(yè)中獲得了廣泛應用。隨著生活水平的不斷提高，人們對鋁材的功能性和裝飾性提出了更高的要求。研究人員對鋁著色機理和氧化膜著色技術(shù)進行了深入研究，目前最廣泛使用的鋁著色方法是陽極氧化電解著色法，雖然這種著色方法在一定程度上滿足了人們的需求，但其工藝復雜、生產(chǎn)成本高、可調(diào)顏色范圍窄等問題，一直沒有很好的解決。此外，在進行電解著色的過程中通常需要在膜孔中沉積金屬，極易對環(huán)境產(chǎn)生污染。因此，尋找合適的方法來對鋁表面進行著色，克服目前工藝過程中存在的不足，具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點與不足，本發(fā)明提供一種對鋁表面進行著色的方法。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種對鋁表面進行著色的方法，包括如下步驟:
[0007](1)將高純鋁片依次置于丙酮、無水乙醇、去離子水中進行清洗，從而得到干凈的招片;
[0008](2)以步驟(1)得到的干凈鋁片為陽極，石墨為陰極，在無水乙醇和高氯酸混合溶液中進行恒定電壓電化學拋光，得到拋光的鋁片；
[0009](3)以步驟⑵得到的拋光的鋁片為陽極，石墨為陰極，草酸-乙醇-水混合溶液為電解液來進行陽極氧化過程，陽極氧化溫度為_3?10°C，對鋁表面進行著色；所述陽極氧化反應過程如下，先采用恒電流密度升壓，設定電流密度為30?70mA/cm2，當電壓上升到200?500V時進入恒電壓陽極氧化階段；當電流密度下降到5?30mA/cm2時停止陽極氧化反應，得到表面帶有彩色陽極氧化鋁膜的鋁片；
[0010](4)將步驟(3)得到的表面帶有彩色陽極氧化鋁膜的鋁片置于溫度為50?70°C的三氧化鉻和磷酸混合水溶液中浸泡6?10小時，之后用去離子水進行清洗，得到白色的招片Ο
[0011]步驟(1)中，所述高純鋁片的質(zhì)量分數(shù)彡99.99%。
[0012]步驟(2)中，所述恒定電壓電化學拋光的電壓為16?26V，所述混合溶液中高氯酸和無水乙醇的體積比值為0.2?0.5，拋光溫度為-5?10°C，所述拋光時間為2?10分鐘。
[0013]步驟(3)中，所述草酸-乙醇-水混合溶液為草酸水溶液和無水乙醇的混合溶液；草酸水溶液的濃度為0.2?0.5mol/L，草酸水溶液和無水乙醇按體積比為1?200:1混合。
[0014]步驟(4)中，所述三氧化鉻和磷酸混合水溶液中三氧化鉻和磷酸所占的重量百分比分別為2?3%和6?8%。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
[0016](1)本發(fā)明通過鋁的一步陽極氧化和陽極氧化鋁的去膜過程對鋁表面進行著色，同鋁的電解著色相比，其具有顏色調(diào)節(jié)范圍寬、成本低廉、設備簡單、操作方便、污染小等優(yōu)勢，大大提高了其應用于生產(chǎn)的可行性。
[0017](2)本發(fā)明通過對電壓、電流密度、電解液組成等陽極氧化條件進行調(diào)節(jié)，以及將陽極氧化處理后的鋁片置于三氧化鉻和磷酸混合水溶液中進行處理，實現(xiàn)了鋁表面顏色的調(diào)節(jié)，具有操作方便、工藝簡單、重復性好等優(yōu)點。
[0018](3)本發(fā)明通過簡單的工藝流程即可對鋁表面進行著色，無須金屬沉積過程。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明實施例1中經(jīng)著色處理后鋁片表面的反射光譜曲線；
[0020]圖2是本發(fā)明實施例3、4、5中經(jīng)著色處理后鋁片表面的反射光譜曲線；
[0021]圖3是本發(fā)明實施例3中鋁片表面黃綠色陽極氧化鋁膜的背面掃描電鏡圖；
[0022]圖4是本發(fā)明實施例4中鋁片表面紅棕色陽極氧化鋁膜的背面掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0024]實施例1
[0025]一種對鋁表面進行著色的方法，包括如下步驟:
[0026](1)將質(zhì)量分數(shù)彡99.99%的高純鋁片依次置于丙酮、無水乙醇、去離子水中進行清洗，從而得到干凈的鋁片；
[0027](2)以步驟⑴得到的干凈鋁片為陽極，石墨為陰極，在_5°C下高氯酸和無水乙醇的體積比值為0.5的混合溶液中進行恒定電壓電化學拋光，電壓為26V，拋光時間為2分鐘，得到拋光的鋁片；
[0028](3)以步驟⑵得到的拋光的鋁片為陽極，石墨為陰極，溶液A(0.5mol/L草酸水溶液)和溶液B (無水乙醇)的體積比值為A:B = 1的混合溶液來進行陽極氧化過程，溫度為-3V ;所述陽極氧化反應過程如下，先采用恒電流密度升壓，設定電流密度為70mA/cm2，當電壓上升到500V指定數(shù)值時進入恒電壓陽極氧化階段；當電流密度下降到30mA/cm2指定數(shù)值時停止陽極氧化反應，得到表面帶有陽極氧化鋁膜的鋁片；
[0029](4)將步驟(3)得到的表面帶有陽極氧化鋁膜的鋁片置于50°C的三氧化鉻(2% )和磷酸(8% )混合水溶液中浸泡10小時，之后用去離子水進行清洗，得到鋁表面為白色的鋁片。如圖1為所得到的樣品的反射光譜曲線(波長范圍:300?2500nm)，在可見光(380?780nm)的范圍內(nèi)反射率較高，即對各種顏色的光均吸收較少，所以樣品呈現(xiàn)白色。陽極氧化處理后的鋁片經(jīng)三氧化鉻和磷酸混合水溶液浸泡后，鋁片表面的多孔陽極氧化鋁膜會被溶解掉，從而在鋁片表面形成亞微米、微米級凹坑，這些凹坑的存在使鋁片表面產(chǎn)生粗化效果，增強了對各種顏色光的反射，從而得到了白色的鋁片。圖1是通過型號為Lambda950的紫外可見近紅外分光光度計得到的。
[0030]實施例2:
[0031]一種對鋁表面進行著色的方法，包括如下步驟:
[0032](1)將質(zhì)量分數(shù)彡99.99%的高純鋁片依次置于丙酮、無水乙醇、去離子水中進行清洗，從而得到干凈的鋁片；
[0033](2)以步驟⑴得到的干凈鋁片為陽極，石墨為陰極，在0°C下高氯酸和無水乙醇的體積比值為0.3的混合溶液中進行恒定電壓電化學拋光，電壓為25V，拋光時間為3分鐘，得到拋光的鋁片；
[0034](3)以步驟⑵得到的拋光的鋁片為陽極，石墨為陰極，溶液A(0.5mol/L草酸水溶液)和溶液B (無水乙醇)的體積比值為A:B = 2的混合溶液來進行陽極氧化過程，溫度為0°C ;所述陽極氧化反應過程如下，先采用恒電流密度升壓，設定電流密度為60mA/cm2，當電壓上升到500V指定數(shù)值時進入恒電壓陽極氧化階段；當電流密度下降到20mA/cm2指定數(shù)值時停止陽極氧化反應，得到表面帶有陽極氧化鋁膜的鋁片；
[0035](4)將步驟(3)得到的表面帶有陽極氧化鋁膜的鋁片置于70°C的三氧化鉻(3% )和磷酸(6%)混合水溶液中浸泡6小時，之后用去離子水進行清洗，得到鋁表面為白色的鋁片。
[0036]實施例3:
[0037]一種對鋁表面進行著色的方法，包括如下步驟:
[0038](1)將質(zhì)量分數(shù)彡99.99%的高純鋁片依次置于丙酮、無水乙醇、去離子水中進行清洗，從而得到干凈的鋁片；
[0039](2)以步驟(1)得到的干凈鋁片為陽極，石墨為陰極，在10°C下高氯酸和無水乙醇的體積比值為0.2的混合溶液中進行恒定電壓電化學拋光，電壓為16V，拋光時間為10分鐘，得到拋光的鋁片；
[0040](3)以步驟⑵得到的拋光的鋁片為陽極，石墨為陰極，溶液C(0.2mol/L草酸水溶液)和溶液B (無水乙醇)的體積比值為C:B = 200的混合溶液來進行陽極氧化過程，溫度為5°C，得到表面帶有黃綠色陽極氧化鋁膜的鋁片；所述陽極氧化反應過程如下，先采用恒電流密度升壓，設定電流密度為50mA/cm2，當電壓上升到400V指定數(shù)值時進入恒電壓陽極氧化階