激光器件鋁材化產(chǎn)生色差的原因

2023/12/19 來源：東莞市懿展精密五金制品有限公司

我們常見的激光器與器件，用到很多鋁材來制造，包括激光器殼體、激光輸出頭、光隔離器、合束器等，以及一些光機(jī)械件。鋁材加工后一般需要表面氧化，而氧化常常會出現(xiàn)一個問題，就是不同部位顏色不一致，我們稱之為色差。這個激光器件鋁材色差是如何產(chǎn)生的，又該如何來控制？

在本篇文章，東莞市懿展精密五金制品有限公司為您解答，產(chǎn)生色差主要有三個原因：

一、陽極氧化的原因

1、氧化染色原理

眾所周知，陽極氧化膜是由大量垂直于金屬表面的六邊形晶胞組成，每個晶胞中心有一個膜孔，并具有極強(qiáng)的吸附力，當(dāng)氧化過的鋁制品浸入染料溶液中，染料分子通過擴(kuò)散作用進(jìn)入氧化膜的膜孔中，同時與氧化膜形成難以分離的共價鍵和離子鍵。這種鍵結(jié)合是可逆的，在一定條件下會發(fā)生解吸附作用。因此，染色之后，必須經(jīng)過封孔處理，將染料固定在膜孔中，同時增加氧化膜的耐蝕、耐磨等性能。

2、陽極氧化工藝對染色的影響

在氧化染色整個流程中，因為氧化工藝原因造成染色不良是比較普遍的。氧化膜的膜厚和孔隙均勻一致，是染色時獲得均勻一致顏色的前提和基礎(chǔ)，為獲得均勻一致的氧化膜，保證足夠的循環(huán)量、冷卻量，保證良好的導(dǎo)電性是舉足輕重的，此外就是氧化工藝的穩(wěn)定性。

硫酸濃度，控制在180—200g／l。稍高的硫酸濃度可促進(jìn)氧化膜的溶解反應(yīng)加快，利于孔隙的擴(kuò)張，更易于染色；

鋁離子濃度，控制在5—15 g／l。鋁離子小于5g／l，生成的氧化膜吸附能力降低，影響上色速度，鋁離子大于15g／l時，氧化膜的均勻性受到影響，容易出現(xiàn)不規(guī)則的膜層。

氧化溫度，控制在20℃左右。氧化槽液的溫度對染色的影響非常顯著，過低的溫度致使氧化膜的膜孔致密，染色速度顯著減緩；溫度過高，氧化膜蔬松，容易粉化，不利于染色的控制，氧化槽的溫差變化應(yīng)在2℃以內(nèi)為宜。

電流密度，控制在120—180a／m²。電流密度過大，在膜厚一定的情況下，就要相應(yīng)地縮短鋁制品在槽中的電解時間，這樣，氧化膜在溶液中的溶解減少，膜孔致密，染色時間加長。同時，膜層容易粉化。

膜厚，染色要求氧化膜厚度一般在10µm以上沖溶液。膜厚過低，染色容易出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，同時在要求染深色顏色（如黑色）時，因為膜厚不夠，導(dǎo)致染料的沉積量有限，無法達(dá)到要求的顏色深度。

總而言之，陽極氧化作為染色的前工序，是染色的基礎(chǔ)。陽極氧化的問題在染色之前，我們很難看到或者根本無法看到，一旦染上色之后，我們會清晰地看到諸如顏色不均勻的現(xiàn)象。而此時，生產(chǎn)工作者往往會把問題的原因歸于染色的不正常，而忽略在氧化工藝上尋找原因。


二、染色的原因

1、染色前的水洗

陽極氧化之后，氧化膜的膜孔中殘留有硫酸溶液，因此，染色之前必須將鋁制品徹底清洗干凈。避免給染色槽帶人雜質(zhì)離子，尤其是磷酸根離子、氟離子等，在染色槽之前設(shè)立純水清洗，并且要對水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)控是十分必要的。

2、染色槽的配制

在染色所用的染料中，大多數(shù)是有機(jī)染料，有機(jī)染料容易發(fā)霉。為有效地防止槽液發(fā)霉，配制槽液前，可以用漂白粉，苯酚一類的藥物將槽體消毒。配制槽液時，加人防霉劑可以有效地延長染色液的使用時間。槽液配好之后要存放數(shù)小時，才能投入使用，為保證ph值穩(wěn)定，可以加入醋酸——醋酸鈉緩沖。

3、染色過程控制

（1）溫度

染色過程中，染色速率隨溫度的升高而加快，因此，染一定深度的顏色所需的時間隨溫度升高而縮短。同時，槽液溫度上升，同步封孔也會加快，如果溫度過高，同步封孔過快，在染料分子還未有足夠量吸附在膜孔中，染料的積聚就會因氧化膜的膜孔閉合而中止，無法達(dá)到要求的深度，而相對較低的溫度下染色，可以染出更深的顏色，但相應(yīng)的時間要長，因而，針對不同的色澤要求，可以適當(dāng)調(diào)整染色溫度，避免染色時間過長或過短。

（2）染料濃度

根據(jù)吸附定律，在一定工作條件下，染料在陽極氧化膜上的吸附量隨著染料濃度的提高而增大。不過，這一規(guī)律只在氧化膜本身還具有吸附能力時適用。對于不同深度的顏色，染料濃度也應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，在最初配制槽液時，盡可能配制較低濃度的溶液，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，染料不斷地消耗，要不斷補(bǔ)充消耗的部分，補(bǔ)充時要少量多次。如果對染料進(jìn)行濃度測定，要考慮雜質(zhì)離子的影響，實際的有效濃度跟檢測可能有較大差別，因此，要定期對染色槽的實際染色力進(jìn)行對比檢測。為保證穩(wěn)定的染色力，生產(chǎn)一段時間后，可以部分的更換槽液。

（3）時間

跟電解著色一樣，當(dāng)其它條件不變時，顏色隨時間的延長逐漸加深，一般情況，當(dāng)氧化條件確定，染色液濃度、溫度等確定。我們只有通過調(diào)整染色時間以獲得客戶要求的顏色深度，如果染色時間太短就已獲得所要求的顏色，這存在兩點(diǎn)弊端，一是上色太快，要獲得均勻一致的顏色不容易；二是上色太快，所獲得的顏色耐侯性不夠。染色時間太長，或者無論染多長時間都不能獲得要求的顏色深度，此時我們要考慮氧化膜是不是太薄或者染料濃度太低。

（4）ph值

一般要求ph值是5～6，穩(wěn)定的ph值對染色非常重要，對混合染料尤其如此，不同的ph值，可能會有不同的色調(diào)，為加強(qiáng)ph值的穩(wěn)定性，在配制槽液時加入緩沖溶液是一種可行的辦法，同時要加強(qiáng)染色前的水洗，避免帶人酸性物質(zhì)。

4、染色后水洗

染色之后，要將鋁制品進(jìn)行水洗，以除去附在鋁制品表面的浮色，此時要注意水洗槽的水質(zhì)，因為染料分子與氧化膜的結(jié)合是可逆的，當(dāng)水中存在較多雜質(zhì)離子時，會促使染料分子與氧化膜分離進(jìn)入水中，此時就表現(xiàn)出褪色，這種褪色往往是不均勻的，最終導(dǎo)致同一支料上產(chǎn)生色差。

三、封孔的原因

封孔處理是陽極氧化不可缺少的一部分，在氧化染色后，唯有進(jìn)行封孔處理才能保證染色膜的原有顏色，封孔工藝可以有多種，蒸氣封孔、熱水封孔、中溫封孔都是不錯的選擇，部分染料還可以選擇冷封孔工藝。封孔后可能會因為褪色而使顏色較封孔前略為變淺，但只要稍加注意即可。

染色作為陽極氧化后處理的一個分支，因其悅目的色彩，相信會得到大力的應(yīng)用，日益受到人們的青睞。