陽極酸化アルミニウムフィルムは、どのように着色・密封されるのでしょうか？

陽極酸化皮膜の着色

陽極酸化処理を施したばかりの膜は、外観や耐食性を向上させるために速やかに着色することができます。着色後にシーリング処理を行うことで、多彩な色を実現できるほか、耐食性や耐摩耗性も向上します。.

陽極酸化アルミニウムの化学染色では、多孔質膜による吸着が鍵となります。典型的な細孔の直径は0.01～0.03 μmであるのに対し、水中で分離された染料分子のサイズは0.0015～0.0030 μmです。 染料は細孔表面に吸着され、細孔内に拡散・蓄積し、イオン結合や水素結合を介してアルミナと結合する。シーリング処理により、染料は細孔内に固定される。.

無機顔料による着色

無機顔料による着色は、主に物理的吸着によって行われます。つまり、顔料分子が微細孔の表面を埋め尽くし、吸着する仕組みです。発色は鮮やかではなく、基材への密着性も低いですが、耐光性は良好です。 2種類の溶液が使用される。十分にすすいだ後、陽極酸化処理された金属を溶液1に10～15分間浸漬し、すすいだ後、溶液2に10～15分間浸漬し、皮膜内の塩が反応して所望の色調を得るのに十分な顔料が生成されるまで待つ。.

有機染料による染色

有機染料による染色には、物理的吸着と化学反応が関与しています。アルミナは、スルホン基と共有結合を形成したり、フェノール基と水素結合を形成したり、あるいは染料分子と錯体を形成したりすることがあります。有機染料は鮮やかな色と幅広い色域を提供しますが、耐光性は劣ります。 水道水に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンは染料分子と錯体を形成し、染色浴を台無しにする可能性があるため、蒸留水または脱イオン水の使用が推奨される。染料を温水に溶解し、ほぼ沸点まで加熱し、浮遊物や沈殿物が残っている場合はろ過を行う。染色浴のpHを監視し、調整する必要がある。タンクの材質としては、セラミック、ステンレス鋼、ポリプロピレンなどが適している。.

電解着色

陽極酸化アルミニウムは、金属塩溶液中で電解処理されます。電気化学反応により、微細孔内に侵入した重金属イオンが金属原子に還元され、その金属原子が孔底の多孔質層に析出します。イオンの種類、析出する金属、粒子径、および分布の違いにより、波長ごとに選択的な吸収や反射が生じ、その結果、異なる色調が現れます。.

積分着色

アルミニウムおよびアルミニウム合金は、有機物を含む電解液中で陽極酸化処理を行うことで、着色を同時に行うことができます。 細孔の壁面に分散した微粒子が入射光を散乱させ、さまざまな色を生み出します。これらの粒子は、基材由来のものや、電解液中の有機化合物の分解生成物によるものです。色の濃さは皮膜の厚さに直接関係しています。高い陽極電流密度と電圧が必要となるため、このプロセスはエネルギー集約的です。.

陽極酸化皮膜の封止

陽極酸化皮膜は、多孔質で活性の高い表面を持っています。 汚染物質や腐食性物質が細孔に入り込む一方で、顔料が流出することで、表面性能が低下する恐れがあります。そのため、着色されているか否かにかかわらず、陽極酸化処理されたアルミニウムは速やかにシーリング処理を行う必要があります。シーリング処理を行うことで、微細孔内の染料を固定し、色移りを防ぎ、耐摩耗性、耐光性、耐食性、および電気絶縁性を向上させることができます。.

熱水シール

熱水封止は、非晶質Alの水和に依存している₂O₃:

[確認事項：出典に水和式が記載されていない]

ソースコードでは、n は 1 または 3 です。Al が₂O₃ 水和して一水和アルミナ（Al）となる₂O₃·H₂O、その体積は約33%増加する。三水酸化アルミニウム（Al）の生成、Al₂O₃・3H₂おや、体積がほぼ2倍になる。Alの水和₂O₃ フィルム表面や細孔の壁面に付着することで、材料を膨張させ、細孔を塞ぐ。.

温水シール処理では、90～100°C、pH 6～7.5の水を15～30分間使用します。水道水に含まれる水垢が細孔に吸着され、透明度や発色性を低下させる可能性があるため、蒸留水または脱イオン水を使用する必要があります。 中性の蒸留水を使用すると、外観が濁り、光沢が低下する可能性があります。一方、弱酸性の蒸留水を使用すると、より良好なシール効果が得られます。蒸気シールも同様の原理で機能し、より効果的ですが、コストは高くなります。.

二クロム酸塩シーリング

アルミニウム製品は、酸化膜が二クロム酸カリウムと反応するように、高温の強力な酸化作用を持つ二クロム酸カリウム溶液中に浸漬される。陽極酸化処理された部品が溶液中に入ると、酸化膜および細孔壁中のアルミナが二クロム酸カリウム水溶液と反応する。[確認事項：出典には反応式が記載されていない。]

その結果生じた塩基性クロム酸アルミニウムおよび塩基性二クロム酸アルミニウムの沈殿物が、熱水水和によって生成された一水和物および三水和物の酸化アルミニウムとともに、微細孔を塞ぎます。 処理液には50～70 g/Lの二クロム酸カリウムが含まれており、pH 6～7の条件下で90～95°C、15～25分間処理を行う。処理後の皮膜は黄色を呈し、優れた耐食性を示す。この方法は保護用陽極酸化には適しているが、装飾用着色皮膜には適さない。.

加水分解によるシール

非常に希薄なニッケル塩またはコバルト塩溶液が膜に吸着されると、加水分解が起こる。 [確認事項：出典には加水分解の化学式が記載されていない。] その結果生じた水酸化ニッケルまたは水酸化コバルトが微細孔内に沈殿し、微細孔を塞ぐ。これらは少量であればほぼ無色透明であるため、この方法は着色された保護・装飾用フィルムに特に適している。また、これらの水酸化物は有機染料と錯体を形成し、耐光性を向上させる。.

含浸シーリング

陽極酸化皮膜は、透明ワニス、溶融パラフィンワックス、各種樹脂、乾性油などの有機材料を用いて封止することも可能です。.