(一)概述
铝及铝合金化学着色大多数是在阳极氧化膜上进行的。这是因为铝的阳极氧化膜比化学膜厚，而且膜的性能如耐磨性、耐腐蚀性、着色的耐久性及色泽的广泛性都要比化学膜好，但是由于化学直接着色具有设备简单、不需要电源设备、操作容易、生产成本低
等许多优点，所以化学直接着色也有一定的用途及市场。特别是一些室内装饰，不需日晒、风吹雨淋的场合和要求不高的制品都采用化学直接着色方法。此外，也有用化学着色做为底色，然后再喷、刷透明涂料保护装饰。
(二)铝化学着色工艺
铝化学着黑色的溶液配方及工艺条件见表3～28，表3—29为铝化学着其他颜色的溶液配方及工艺条件。
表3-28 铝化学着黑色溶液配方及工艺条件
溶液成分及工艺条件 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
钼酸铵[(NH4)2M004]／(g／L) 氯化铵(NH4C1)／(g／L) 硼酸(HsB03)／(g／L)
硝酸钾(KN03)／(g／L) 铬酐(Cr03)／(g／L) 铬酸钠(Na2Cr04)／(g／L) 碳酸钾(K2C03)／(g／L) 硫酸铜(cuS04·5Hzo)／(g／L) 硫酸镍(NiS04·7H00)／(g／L) 硝酸钠(NaN03)／(g／L) 硅氰化钠ENazsi(CN)6]／(g／L) 氢氧化钠(NaOH)／(g／L) 碳酸钠(Na2C03)／(g／L) 高锰酸钾(KMn04)／(g／L) 硝酸(HN03)／(mL／L) 硝酸铜ECu(N03)2]／(g／L) 溶液温度／℃ 处理时间／min | 15 30 8
8
82 适当 | — — —
— 10 25 25 25 — — — — — — — — 70—80 20～30 | — —
— — — — — — 2 10 1.5 — — — — — 70～100 20～30 |
15～18
150 50～60
40～60 25～35 | — —
— — — — — — — — — — — 5～10 2～4 20～25 80～90 5～15 |
表3-29铝化学着其他颜色的溶液配方及工艺条件
溶液成分及工艺条件
| 灰色 | 红色 | 蓝色 | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||||||
硝酸锰[-Mn(N03)2]／(g／L) 磷酸铵[(NH4)3P04]／(g／L) 碳酸钠<Na2C03)／(g／L) 铬酸钾(K2Cr04)／(g／L) 碳酸钾(KzC03)／(g／L) 亚硒酸(H2Se03)／(g／L) | 5
100
1 |
20 5
|
25 10 25 |
10～30
10～30 |
| ||||||
溶液成分及工艺条件
| 灰色 | 红色 | 蓝色 |
| |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| ||||||
氯化铁(FeCl3)／(g／L) 铁氰化钾[K3Fe(CN)6]／(g／L) 溶液温度／℃ 处理时间／min 备注
|
50 10～15 色膜耐蚀性好 |
80～100 10～30 铬酸钾不能多 |
80～100 30～50 加少量明矾，成膜快 |
50～60 10～20 红色为析出硒 |
60～70 适当
|
| |||||
(三)铝合金化学着色工艺
铝合金化学着色与铝的化学着色有较大差别，主要是铝不含其他合金元素，即使有也是非常微量，而铝合金由几种添加元素组成，因此着色随合金含量的种类和数量而变化，但也有些着色配方能着多种铝合金，也可得到多种颜色。铝合金化学着色溶液的配方及工艺条件见表3-30。
表3-30铝合金化学着色溶液配方及工艺条件
溶液成分及工艺条件 | 1 | 2 | 3 | 4 | |||||
硝酸钾(KN03)／(g／L) 硫酸镍(NiS04·7H20)／(g／L) 氟硅酸钠(Na2SiF6)／(g／L) 钼酸钠(Na2M004)／(g／L) 水(H20)／L 碳酸钠(Na2C03)／(g／L) 磷酸氢二钠(Na2 HP04)／% 重铬酸钠(Na2Crz07)／(g／L) 氟化锌(ZnF2)／(g／L) 溶液温度／℃ 处理时间／min 适用合金种类 | 25 10
10％溶液 1mL 4
60～70
所有铝 合金
|
余量 2％ 0.2
90～100 10～20 A1-Si.A-Mg，Al-Mg-Si,Al-CU-Si
|
0.5～2.6
0.1～1.0
80～100 10～20， Al-Si,A1-Mg，A1-Zn，A1-Ni,A1-Cu-Si.A1-Cu-Mg |
16
4
24 60～70 2～10 A1-Cu-Si．A1.Cu-Mg，Al-CU-Ni
| |||||
溶液成分及工艺条件 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| ||||
颜色种类
| 黄色、青铜色、黄褐色、红色等
| 加硫酸铬显绿色，加硝酸铜 显红蓝色 | 白色、白褐色
| 多种色调：黄、黑、褐、绿、青铜色、红绿色等 |
| ||||
(四)铝合金着黑色实例
1．概述
黑色是铝合金产品的重要常见色调，在日常生活中可以作为表面装饰，具有大方典雅的特色。工业制品中的吸热材料、光学材料及许多零部件都要求黑颜色。铝合金着黑色主要是采用传统的电解着色和硬质阳极氧化法，产品质量高，但是耗电量大，需要专用设备及工夹具，投资大，只适合于大型的铝材产品生产厂，不适用于制造小型工件及结构复杂的工件。而用化学着色法也可以获得结合力好、耐蚀性强、颜色美观大方的铝合金黑色制品。
2．铝合金着黑色的工艺流程
铝合金工件→除油脱脂→水洗→碱蚀→水洗→出光→水洗→化学氧化→水洗→化学发黑→水洗→封闭→水洗→干燥→成品。
3．化学着色前处理
(1)化学除油脱脂铝合金制件经各种加工后，表面沾有各种油污，必须除掉油污才能处理好以下的各个工序，除油的配方及工艺条件如下：
氢氧化钠(NaOH) | 5～8g／L | 表面活性剂 | 0．5～1.5g／L |
碳酸钠(Na2C03) | 22～27g／L | 溶液温度 | 60～68℃ |
磷酸钠(Na3P04·12H20) | 2～16g／L | 处理时间 | 2～3min |
(2)碱蚀除氧化膜碱蚀除去铝合金表面的旧氧化膜，溶液配方及工艺条件如下：
氢氧化钠(N80H) | 40～50g／L | 溶液温度 | 55～65℃ |
柠檬酸铵 | 5～10g／L | 处理时间 | l～2min |
(3)酸蚀出光 酸蚀出光是为了中和铝合金表面的残留碱液，同时把碱蚀后的腐蚀产物溶解，使铝合金表面露出光亮灰白的色泽。出光的溶液配方及工艺条件如下：
硫酸(H2S04) | 15～20mL／L | 溶液温度 | 20～30℃ |
硝酸(HN03) | 4～10mL／L | 出光时间 | l～2min |
4．化学氧化及化学着黑色
(1)化学氧化经过前处理的铝合金表面非常活泼，特别是经过酸性出光后很容易在空气中氧化生成自然氧化膜，因此必须马上进行化学氧化。一般可以采用传统的化学氧化工艺，其溶液配方及工艺条件如下：
铬酸钠(Na2Cr04) | 15～20g／L | 磷酸钠(Na3P04) | 5～10g／L |
碳酸钠(Na2C03) | 40～50g／L | 溶液温度 | 60～70℃ |
氢氧化钠(NaOH) | 3～6g／L | 浸渍时间 | 8～12min |
(2)化学着黑色 据邓立元等人介绍，铝合金化学着色是采用某过渡金属化合物A为着色剂，配以氧化剂、催化剂等配制而成，并用HN03调节溶液的pH值。其溶液配方及工艺条件如下：
着色剂A | l6～18g／L | 溶液pH | 4．5～5．0 |
KMn04 | 8～10g／L | 溶液温度 | 80～85％ |
NiS04 | 2g／L | 着色时间 | 8～10min |
5．着色膜的封闭
采用水解盐法封孔，主要是在发黑膜孔隙中产生氢氧化物沉淀，将孔隙堵塞。封孔后可提高膜的硬度、耐磨性、耐蚀性及耐污染性能。溶液配方及工艺条件如下：
硫酸镍(NiS04·2H2O) | 4～5g／L | 硼酸(H3B03) | 4～5g／L |
醋酸钠(NaAc·3Hz0) | 4～6g／L | 溶液pH | 4．5～5．0 |
硫酸钴(CoS04·7H20) | 0.5～0.8g／L | 溶液温度 | 8．0～8．5 |
封闭时间 | 8～10min |
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