鋁合金陽極氧化膜著色

【專家解說】：1. 電解著色的發(fā)明 1936年意大利人Caboni最早提出了陽極氧化膜的電解著色專利技術(shù)，德國人Elssner 進一步改進了這個方法，在1940 年申請了專利。這使電解著色工藝成為工藝化的基礎(chǔ)。但是當時正處于第二次世界大戰(zhàn)的紛亂之中，而戰(zhàn)爭后的混亂也使這項工藝發(fā)明被忽略了相當一段時間。 電解著色的工業(yè)化 1960 年淺田太平改進并注冊了電解著色專利。該專利的特征是，利用交流電為電源，著色溶液采用Co、Ni、Cu、Ag、Se 的鹽類，以及他們的含氧鹽作為主成分。淺田已經(jīng)明確鑒別出電解著色工藝過程的幾個階段。包括金屬離子進入陽極氧化膜的微孔中，由于電解還原轉(zhuǎn)化成著色的物質(zhì)等。全球技術(shù)轉(zhuǎn)讓權(quán)由ALCAN公司獲得，通過它所屬的鋁實驗室有限公司以高標名稱Anolok-1 向全世界很多國家轉(zhuǎn)讓推廣這個技術(shù)，從此二次電解著色法得到普及。二十世紀六十年代中期至七十年代中期的10年間掀起了電解著色法的研究高潮，每年有數(shù)百篇的專利文獻被發(fā)表，研究涉及到元素周期表上幾乎所有的可溶性金屬鹽。 2.陽極氧化可顯著改善鋁合金的耐蝕性能,提高鋁合金的表面硬度和耐磨性,經(jīng)過適當?shù)闹幚砗缶哂辛己玫难b飾性能[1 ] 。鋁及其合金陽極氧化膜著色技術(shù)可分為3 種:化學染色、電解著色及電解整體著色[2 ] ?；瘜W染色是利用氧化膜層的多孔性與化學活性吸附各種色素而使氧化膜著色,根據(jù)著色機理和工藝可分為有機染料著色、無機染料著色、色漿印色、套色染色和消色染色等。電解著色是將陽極氧化后的鋁及其合金在含有金屬鹽的水溶液中進行交流電解,在氧化膜多孔層的底部沉積金屬、金屬氧化物或金屬化合物,由于電沉積物對光的散射作用而呈現(xiàn)各種色彩。電解整體著色指鋁及其合金在陽極氧化的同時被著色,其特點是氧化與著色一步完成,著色膜具有良好的耐光性、耐熱性、耐蝕性及耐磨性。電解整體著色又分為自然發(fā)色、電解發(fā)色和電源發(fā)色法,其中電解發(fā)色占主導,自然發(fā)色次之,電源發(fā)色正在開發(fā)中。 3.經(jīng)過40 年的開發(fā)研究，電解著色不斷向深度和廣度發(fā)展。由一般的防護－裝飾用途發(fā)展具有特殊物理化學性質(zhì)的功能膜；由單鹽著色發(fā)展到混合鹽著色；由單一均勻色發(fā)展到多彩色、多感色等等。當前使多孔氧化鋁膜朝著功能化方向發(fā)展的研究主要從兩方面著手，一個是利用它的多孔結(jié)構(gòu)，研制新型的超精密分離膜〔20〕；另一個是通過在其納米級微孔中沉積各種性質(zhì)不同的物質(zhì)，如金屬半導體、高分子材料等，來制備新型的功能材料。 （1）近年來利用電解著色沉積磁性金屬或磁性合金如鐵、鈷、鎳及合金，這種電解著色膜具有磁性。能夠用于數(shù)據(jù)儲存或其他磁記錄。在微電子工業(yè)得到廣泛應用。 （2）電解沉積超硬質(zhì)和自潤滑的電解著色膜。由于鋁本身相當軟，而陽極氧化提供了一個表面硬化的方法。低剪應力的金屬填充在陽極氧化鋁的微孔中，就是一個提供自潤滑性能的有效方法。在機械工程上有十分重要的使用價值。 （3）電解著色膜作太陽能的吸收板。為了更加有效地利用太陽能，要求太陽能吸收膜的材料在太陽光放射譜域有較高的吸收率，而在熱放射譜域的放射率要盡可能地小。例如 ：在磷酸溶液制得的氧化鋁膜的納米級微孔中電沉積Ni，制成了對太陽能具有選擇性吸收的功能性膜。通過測定反射率，發(fā)現(xiàn)這種膜具有較理想的選擇性吸收特性。實驗結(jié)果表明，向膜孔中分別電沉積Fe、Ni 等金屬均能使膜的耐熱性比由其他材料制備的選擇性吸收膜明顯的增強。但其耐蝕性還不夠理想，可望通過封孔或在膜表面涂敷耐蝕性涂層以及改變周邊環(huán)境條件等方法加以改進。 （4）在光電方面的應用。主要是通過在多孔膜微孔中填充熒光物質(zhì)來制備光電元件，采用浸泡與熱處理相結(jié)合的方法，在多孔膜內(nèi)引入Tb3+制得的功能化膜，在外加電場的作用發(fā)出綠色光。這種功能化多孔膜所能獲得的高的發(fā)光強度，表明多孔膜的功能化將成為研制光電元件的又一新途徑。而且由于多孔膜的孔徑極為細小，更可進一步開發(fā)出超微細發(fā)光元件。電解著真黑色，還可以作光學儀器，相機消光及其他裝飾用途。 （5）抗菌性氧化鋁膜：抗菌性氧化鋁膜是將抗菌成分浸透到膜的孔中并在膜孔中析出，從而使之具有抗菌性作用。人們早就知道，銀、銅、鋅等金屬離子具有抗菌作用，通過用含有這些金屬離子的熱水進行封孔處理就能具有抗菌性。最近，備受關(guān)注的抗菌物質(zhì)是TiO2。TiO2 通過紫外線的作用，在表面生成活性氧類，而此活性氧顯示出抗菌作用。除了抗菌作用之外，它還有脫臭、防塵、分解室內(nèi)揮發(fā)性有機化合物（VOC）的作用等，所以又開發(fā)了通過在鋁建材表面涂覆涂料，而獲得具有防污性的產(chǎn)品。目前，主要是涂覆含TiO2 涂料的方法，也正在開發(fā)在陽極氧化膜孔中析出TiO2 的方法[21]。 4，還可以進行一些電化學測試分析，比如極化曲線測測氧化膜的耐蝕性，交流阻抗測測氧化膜的電阻