一种对铝表面进行着色的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属表面着色领域，具体涉及一种对铝表面进行着色的方法。
【背景技术】
[0002]金属表面着色是表面科学技术研究与应用领域中的重要方向之一，其可以有效防止金属腐蚀并起到装饰效果。金属经着色处理后，光通过金属表面薄膜会发生折射或反射，并产生光的干涉作用，从而使表面呈现出不同的颜色。此外，有的膜层本身就有颜色，这时表面就呈现膜层本身的颜色。金属着色处理工艺主要有:(1)化学着色法。将金属制件置于化学试剂中，通过化学反应而使表面形成着色膜。(2)电化学着色法。通过电化学过程对制件表面进行着色处理。(3)热处理着色法。将金属制件置于一定气氛中进行加热处理，使其表面生成一定成分的化学膜。膜的厚度不同，表面会呈现不同的颜色。
[0003]铝材作为常用的结构与功能材料，在各行业中获得了广泛应用。随着生活水平的不断提高，人们对铝材的功能性和装饰性提出了更高的要求。研究人员对铝着色机理和氧化膜着色技术进行了深入研究，目前最广泛使用的铝着色方法是阳极氧化电解着色法，虽然这种着色方法在一定程度上满足了人们的需求，但其工艺复杂、生产成本高、可调颜色范围窄等问题，一直没有很好的解决。此外，在进行电解着色的过程中通常需要在膜孔中沉积金属，极易对环境产生污染。因此，寻找合适的方法来对铝表面进行着色，克服目前工艺过程中存在的不足，具有重要意义。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种对铝表面进行着色的方法。
[0005]本发明采用如下技术方案:
[0006]一种对铝表面进行着色的方法，包括如下步骤:
[0007](1)将高纯铝片依次置于丙酮、无水乙醇、去离子水中进行清洗，从而得到干净的招片;
[0008](2)以步骤(1)得到的干净铝片为阳极，石墨为阴极，在无水乙醇和高氯酸混合溶液中进行恒定电压电化学抛光，得到抛光的铝片；
[0009](3)以步骤⑵得到的抛光的铝片为阳极，石墨为阴极，草酸-乙醇-水混合溶液为电解液来进行阳极氧化过程，阳极氧化温度为_3?10°C，对铝表面进行着色；所述阳极氧化反应过程如下，先采用恒电流密度升压，设定电流密度为30?70mA/cm2，当电压上升到200?500V时进入恒电压阳极氧化阶段；当电流密度下降到5?30mA/cm2时停止阳极氧化反应，得到表面带有彩色阳极氧化铝膜的铝片；
[0010](4)将步骤(3)得到的表面带有彩色阳极氧化铝膜的铝片置于温度为50?70°C的三氧化铬和磷酸混合水溶液中浸泡6?10小时，之后用去离子水进行清洗，得到白色的招片Ο
[0011]步骤(1)中，所述高纯铝片的质量分数彡99.99%。
[0012]步骤(2)中，所述恒定电压电化学抛光的电压为16?26V，所述混合溶液中高氯酸和无水乙醇的体积比值为0.2?0.5，抛光温度为-5?10°C，所述抛光时间为2?10分钟。
[0013]步骤(3)中，所述草酸-乙醇-水混合溶液为草酸水溶液和无水乙醇的混合溶液；草酸水溶液的浓度为0.2?0.5mol/L，草酸水溶液和无水乙醇按体积比为1?200:1混合。
[0014]步骤(4)中，所述三氧化铬和磷酸混合水溶液中三氧化铬和磷酸所占的重量百分比分别为2?3%和6?8%。
[0015]本发明的有益效果:
[0016](1)本发明通过铝的一步阳极氧化和阳极氧化铝的去膜过程对铝表面进行着色，同铝的电解着色相比，其具有颜色调节范围宽、成本低廉、设备简单、操作方便、污染小等优势，大大提高了其应用于生产的可行性。
[0017](2)本发明通过对电压、电流密度、电解液组成等阳极氧化条件进行调节，以及将阳极氧化处理后的铝片置于三氧化铬和磷酸混合水溶液中进行处理，实现了铝表面颜色的调节，具有操作方便、工艺简单、重复性好等优点。
[0018](3)本发明通过简单的工艺流程即可对铝表面进行着色，无须金属沉积过程。
【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例1中经着色处理后铝片表面的反射光谱曲线；
[0020]图2是本发明实施例3、4、5中经着色处理后铝片表面的反射光谱曲线；
[0021]图3是本发明实施例3中铝片表面黄绿色阳极氧化铝膜的背面扫描电镜图；
[0022]图4是本发明实施例4中铝片表面红棕色阳极氧化铝膜的背面扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0024]实施例1
[0025]一种对铝表面进行着色的方法，包括如下步骤:
[0026](1)将质量分数彡99.99%的高纯铝片依次置于丙酮、无水乙醇、去离子水中进行清洗，从而得到干净的铝片；
[0027](2)以步骤⑴得到的干净铝片为阳极，石墨为阴极，在_5°C下高氯酸和无水乙醇的体积比值为0.5的混合溶液中进行恒定电压电化学抛光，电压为26V，抛光时间为2分钟，得到抛光的铝片；
[0028](3)以步骤⑵得到的抛光的铝片为阳极，石墨为阴极，溶液A(0.5mol/L草酸水溶液)和溶液B (无水乙醇)的体积比值为A:B = 1的混合溶液来进行阳极氧化过程，温度为-3V ;所述阳极氧化反应过程如下，先采用恒电流密度升压，设定电流密度为70mA/cm2，当电压上升到500V指定数值时进入恒电压阳极氧化阶段；当电流密度下降到30mA/cm2指定数值时停止阳极氧化反应，得到表面带有阳极氧化铝膜的铝片；
[0029](4)将步骤(3)得到的表面带有阳极氧化铝膜的铝片置于50°C的三氧化铬(2% )和磷酸(8% )混合水溶液中浸泡10小时，之后用去离子水进行清洗，得到铝表面为白色的铝片。如图1为所得到的样品的反射光谱曲线(波长范围:300?2500nm)，在可见光(380?780nm)的范围内反射率较高，即对各种颜色的光均吸收较少，所以样品呈现白色。阳极氧化处理后的铝片经三氧化铬和磷酸混合水溶液浸泡后，铝片表面的多孔阳极氧化铝膜会被溶解掉，从而在铝片表面形成亚微米、微米级凹坑，这些凹坑的存在使铝片表面产生粗化效果，增强了对各种颜色光的反射，从而得到了白色的铝片。图1是通过型号为Lambda950的紫外可见近红外分光光度计得到的。
[0030]实施例2:
[0031]一种对铝表面进行着色的方法，包括如下步骤:
[0032](1)将质量分数彡99.99%的高纯铝片依次置于丙酮、无水乙醇、去离子水中进行清洗，从而得到干净的铝片；
[0033](2)以步骤⑴得到的干净铝片为阳极，石墨为阴极，在0°C下高氯酸和无水乙醇的体积比值为0.3的混合溶液中进行恒定电压电化学抛光，电压为25V，抛光时间为3分钟，得到抛光的铝片；
[0034](3)以步骤⑵得到的抛光的铝片为阳极，石墨为阴极，溶液A(0.5mol/L草酸水溶液)和溶液B (无水乙醇)的体积比值为A:B = 2的混合溶液来进行阳极氧化过程，温度为0°C ;所述阳极氧化反应过程如下，先采用恒电流密度升压，设定电流密度为60mA/cm2，当电压上升到500V指定数值时进入恒电压阳极氧化阶段；当电流密度下降到20mA/cm2指定数值时停止阳极氧化反应，得到表面带有阳极氧化铝膜的铝片；
[0035](4)将步骤(3)得到的表面带有阳极氧化铝膜的铝片置于70°C的三氧化铬(3% )和磷酸(6%)混合水溶液中浸泡6小时，之后用去离子水进行清洗，得到铝表面为白色的铝片。
[0036]实施例3:
[0037]一种对铝表面进行着色的方法，包括如下步骤:
[0038](1)将质量分数彡99.99%的高纯铝片依次置于丙酮、无水乙醇、去离子水中进行清洗，从而得到干净的铝片；
[0039](2)以步骤(1)得到的干净铝片为阳极，石墨为阴极，在10°C下高氯酸和无水乙醇的体积比值为0.2的混合溶液中进行恒定电压电化学抛光，电压为16V，抛光时间为10分钟，得到抛光的铝片；
[0040](3)以步骤⑵得到的抛光的铝片为阳极，石墨为阴极，溶液C(0.2mol/L草酸水溶液)和溶液B (无水乙醇)的体积比值为C:B = 200的混合溶液来进行阳极氧化过程，温度为5°C，得到表面带有黄绿色阳极氧化铝膜的铝片；所述阳极氧化反应过程如下，先采用恒电流密度升压，设定电流密度为50mA/cm2，当电压上升到400V指定数值时进入恒电压阳极氧化阶